Una delle caratteristiche spiacevoli dei motori diesel è l’alto livello di emissione di sostanze nocive nell’atmosfera, in particolare gli ossidi di azoto. Poiché le normative ambientali sono diventate più severe, gli ingegneri hanno dovuto trovare nuovi modi per neutralizzare questi composti. Dopo i sistemi di depurazione, è stata creata la tecnologia di riduzione catalitica selettiva (SCR) degli ossidi di azoto, che richiede una soluzione di urea. O, in altre parole, l’AdBlue. Cerchiamo di capire cos’è e perché un’auto moderna ne ha bisogno.
Perché è necessario il reagente AdBlue (urea)
Che cos’è l’urea per il diesel? Spesso viene chiamata AdBlue, anche se si tratta semplicemente di un marchio registrato utilizzato per indicare una soluzione di urea in acqua demineralizzata. L’AdBlue viene utilizzato solo nella tecnologia SCR per ridurre le emissioni di ossidi di azoto nei gas di scarico dei motori diesel, come componente di una reazione per ridurre l’azoto innocuo dai suoi ossidi.
Il reagente liquido viene immesso nel sistema di scarico del veicolo dove, reagendo con i gas di scarico (EG), contribuisce a convertire gli ossidi di azoto in sostanze innocue come vapore acqueo e azoto. Oggi, senza questa tecnologia, le auto con motori diesel non sono in grado di rispettare gli standard ambientali superiori al protocollo Euro-5.
Il marchio AdBlue, i cui diritti appartengono all’Associazione tedesca dell’industria automobilistica (VDA), produce una soluzione acquosa di urea. Da un lato, la composizione dell’urea per il diesel è semplice: 32,5% di urea purificata (il nome chimico corretto è diammide dell’acido carbonico) e 67,5% di acqua demineralizzata.
Tuttavia, la tecnologia per la produzione della soluzione è complessa e non è disponibile per tutti i produttori. Il processo richiede una scrupolosa purificazione del liquido da impurità estranee. È possibile ottenere il nome AdBlue sulla bombola solo dopo aver verificato la conformità alle caratteristiche secondo i documenti VDA e lo standard internazionale ISO 22241 (in Germania – DIN 70070, in Russia – GOST R ISO).
Uno dei primi a utilizzare la soluzione di urea per i motori diesel dei veicoli di serie (prima nei camion e negli autobus, poi nelle autovetture) all’inizio degli anni 2000 è stata Daimler AG, che ha introdotto un sistema proprietario per la pulizia dei gas di scarico dei motori diesel BlueTec.
In Russia, nel 2022, c’erano solo quattro produttori di AdBlue, che producevano un prodotto legale e di alta qualità. Il reagente AdBlue non deve essere confuso con la comune urea, utilizzata come fertilizzante, additivo alimentare per animali o in farmacologia.
Progettazione e principi base del sistema SCR
Nelle auto moderne, per ridurre al massimo le emissioni nocive (idrocarburi, zolfo, fuliggine, ossidi di azoto e altro), viene utilizzato un intero complesso di soluzioni ingegneristiche nel sistema di scarico.
Il loro nome comune è elementi catalitici. Questi includono i catalizzatori del sistema di scarico e i filtri antiparticolato utilizzati esclusivamente nelle auto diesel.
E l’urea per il diesel: a cosa serve? La tecnologia di neutralizzazione SCR basata sull’uso dell’urea è progettata per rendere i gas di scarico ancora più ecologici attraverso un’ulteriore purificazione dei gas.
I componenti del sistema di neutralizzazione SCR sono pochi. Tuttavia, richiede non solo un rifornimento regolare e il controllo del livello di urea in un serbatoio speciale, ma anche una manutenzione periodica.
Il seguente esempio di progettazione e funzionamento del sistema è pienamente valido per il sistema BlueTec di Daimler AG. I sistemi di altri produttori possono differire nei dettagli, ma in generale funzionano secondo lo stesso principio.
Il liquido AdBlue viene versato in un serbatoio speciale, il cui volume varia da 5 a 35 litri nelle auto. Di norma, il serbatoio è dotato di un riscaldatore che impedisce alla soluzione di urea di congelare al freddo (la cristallizzazione avviene a una temperatura di meno 11 gradi Celsius).
Il bocchettone di rifornimento del serbatoio dell’AdBlue nelle automobili si trova in diversi punti: sotto lo sportello del serbatoio del gas, nel bagagliaio o sotto il cofano. L’urea scorre attraverso i tubi di alimentazione fino al sistema di scarico, davanti al convertitore catalitico.
Con l’aiuto di un ugello e di un miscelatore (mixer) il reagente, sotto pressione da 4,5 a 8,5 bar, viene atomizzato in un catalizzatore dal design complesso (convertitore catalitico SCR), dove in diverse fasi avviene la disattivazione degli ossidi di azoto fino allo stato di sostanze sicure – vapore acqueo e azoto libero.
Il processo è guidato dall’elettronica – blocco SCR di controllo, che, guidato dalle letture del sensore di controllo degli ossidi di azoto NOx, dosa la soluzione.
Il consumo di urea per il diesel è individuale per i diversi tipi di auto. Nelle autovetture, un rifornimento è sufficiente per una percorrenza fino a 20.000 chilometri, mentre la manutenzione programmata e, se necessario, il rabbocco di AdBlue vengono effettuati una volta ogni 10.000 chilometri.
In percentuale del consumo di gasolio, il consumo di AdBlue è il seguente: dal 4% del consumo di carburante per le autovetture e fino al 6% per gli autocarri pesanti. In generale, è tollerabile, anche se il costo di una tanica da 5 litri di AdBlue è paragonabile al prezzo di un volume simile di, ad esempio, liquido refrigerante.
Pro e contro dell’urea per il diesel
I vantaggi di questi sistemi possono essere formulati in diversi punti, che sono pienamente validi per i Paesi con normative e restrizioni ambientali severe.
I pro dell’utilizzo dell’urea per i motori diesel:
- Missione ambientale: la possibilità di ridurre le emissioni secondo gli standard Euro-6 e più severi.
- Riduzione della tassa sull’uso dei veicoli e minimizzazione delle sanzioni per il mancato rispetto delle norme ambientali per i Paesi in cui questa pratica è applicabile (quindi liquidità nel mercato secondario).
- Ricevimento di benefici quando si guida su autostrade a pedaggio, nonché quando si entra in una serie di insediamenti (rilevante per i proprietari di veicoli commerciali).
- Collegamento relativamente semplice dei moduli SCR, che aumenta leggermente il costo delle auto diesel.
- Compatibilità con convertitori catalitici, sistema ERG e sistema di filtraggio del particolato.
- Aumento della potenza del motore e riduzione del consumo di carburante.
Esistono anche svantaggi oggettivi, che spesso complicano seriamente il funzionamento dell’auto. Soprattutto nel freddo clima russo.
Gli svantaggi dell’uso dell’urea:
- Alto punto di congelamento. In caso di forte gelo, l’urea può cristallizzare nel sistema, interrompendo così il funzionamento del motore. Quando l’alimentazione di AdBlue viene interrotta (anche se è appena finita nel serbatoio), i motori diesel entrano in modalità di emergenza, limitando la potenza o non avviandosi affatto. Tra l’altro, dopo lo sbrinamento, le proprietà operative dell’AdBlue rimangono per qualche tempo.
- La necessità di avere una scorta di urea nel bagagliaio o nel garage. Lo stoccaggio dell’urea è un’attività responsabile. È importante osservare non solo un rigoroso regime di temperatura nell’intervallo strettamente positivo. Il reagente è attivo, è in grado di interagire con ghisa, rame, alluminio e una serie di altri metalli. Il contatto dell’AdBlue con carburanti e lubrificanti, solventi e altri prodotti chimici per auto è controindicato. E la durata di conservazione – non più di un anno.
- Costi significativi di riparazione e manutenzione degli elementi del sistema.
- In Russia esistono molte contraffazioni del reagente AdBlue, tra le quali è difficile identificare il prodotto originale e sicuro. Non solo la durata del sistema di pulizia nel suo complesso, ma anche la salute del motore stesso dipende spesso dalla qualità del reagente.
- Esigenze elevate per la qualità del carburante diesel. Forse la principale controindicazione per i sistemi di neutralizzazione SCR in Russia.
Riepilogo dei risultati
- L’urea nel gasolio viene utilizzata per migliorarne le prestazioni ambientali e il reagente a base di essa è chiamato AdBlue.
- Il principio di funzionamento dell’AdBlue è l’interazione con gli ossidi di azoto nei gas di scarico con rilascio di azoto e vapore innocui.
- Il vantaggio principale dei sistemi di neutralizzazione SCR rimane la possibilità di aumentare la classe ecologica dell’auto fino alla norma Euro-6.
- In Russia, i sistemi basati sulla composizione dell’AdBlue non hanno attecchito a causa della vulnerabilità dell’urea al freddo, della bassa qualità del carburante diesel e del reagente stesso, nonché dell’elevato costo di manutenzione di tali veicoli.