ดีเซลคืออะไร?
ดีเซลเป็นเชื้อเพลิงที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย แต่การเผาไหม้ทำให้เกิดสารก่อมะเร็งที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม
ภาพ: Itaro
ดีเซลคืออะไร
ดีเซลเป็นเชื้อเพลิงที่ใช้ในการขนส่งผู้โดยสารและสินค้าทางถนนและทางทะเล ในบราซิล กฎหมายห้ามไม่ให้ใช้เครื่องยนต์ดีเซลในรถยนต์ขนาดเล็กตั้งแต่ปี 1976 และปัจจุบันมีใช้ในประเทศเฉพาะในรถบรรทุก รถโดยสาร และรถฉุดลาก 4×4 (ซึ่งรวมถึงรถกระบะขนาดกลาง รถ SUV และ ครอสโอเวอร์).
ดีเซลเป็นน้ำมันที่ได้จากปิโตรเลียม ในองค์ประกอบของมันมีอะตอมของคาร์บอน ไฮโดรเจน และในความเข้มข้นต่ำกว่า กำมะถัน ไนโตรเจน และออกซิเจน ดีเซลมีความหนาแน่นมากกว่า (มีสายโซ่ไฮโดรคาร์บอนที่ยาวกว่า) และมีความผันผวนน้อยกว่าส่วนประกอบปิโตรเลียมอื่นๆ เช่น น้ำมันเบนซิน ซึ่งช่วยในการแยกตัวออกจากกันโดยการกลั่น
ทำความเข้าใจว่าดีเซลถูกแยกออกจากน้ำมันอย่างไรในวิดีโอสั้นๆ นี้
ในกระบวนการเผาไหม้ เครื่องยนต์ดีเซลปล่อยก๊าซและอนุภาคที่ลดคุณภาพอากาศ การปล่อยมลพิษเหล่านี้จัดเป็นสารก่อมะเร็งในมนุษย์โดยหน่วยงานระหว่างประเทศเพื่อการวิจัยโรคมะเร็ง (IARC) ซึ่งเชื่อมโยงกับสหประชาชาติ หน่วยงานสรุปว่าการได้รับก๊าซดีเซลในปริมาณมากทำให้เกิดมะเร็งปอด
เนื่องจากมีโซ่ไฮโดรคาร์บอนที่ใหญ่กว่า ดีเซลจึงมีกำลังความร้อนมากกว่า (สร้างความร้อนมากขึ้นเมื่อถูกเผาไหม้) ทำให้รถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงประหยัดมากขึ้น กล่าวคือ ใช้เชื้อเพลิงต่อกิโลเมตรที่ขับน้อยลง อย่างไรก็ตาม ไม่ได้รับประกันว่าจะปล่อยมลพิษในอากาศน้อยลง
ในเครื่องยนต์ดีเซล ส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงมีความเป็นเนื้อเดียวกันน้อยกว่าในน้ำมันเบนซิน ดีเซลเป็นเชื้อเพลิงที่มีความผันผวนน้อยกว่าและเครื่องยนต์มีลักษณะการทำงานโดยการจุดระเบิดเอง ซึ่งทั้งสองลักษณะนี้ทำให้การผสมทำได้ยาก ซึ่งหมายความว่าในเครื่องยนต์ดีเซล เพื่อให้แน่ใจว่าการเผาไหม้สมบูรณ์ จะต้องมีอากาศส่วนเกินในห้องเผาไหม้ ในกรณีที่ไม่มีส่วนเกินนี้จะปล่อยเขม่า คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) และไฮโดรคาร์บอน (HC) เนื่องจากการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ และเครื่องยนต์นี้สร้างมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าน้ำมันเบนซินถึงเจ็ดเท่า
ก๊าซที่เกิดขึ้น
ไอเสียจากเครื่องยนต์ดีเซลประกอบด้วยก๊าซ ไอระเหย และฝุ่นละออง ก๊าซและไอระเหยที่เป็นส่วนประกอบ ได้แก่ คาร์บอนไดออกไซด์ คาร์บอนมอนอกไซด์ ไนตริกออกไซด์ ไนโตรเจนไดออกไซด์ ซัลเฟอร์ออกไซด์ และไฮโดรคาร์บอนต่างๆ ซึ่งบางส่วนเป็นสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย มลพิษทางอากาศเหล่านี้ยังสามารถโต้ตอบซึ่งกันและกันหรือผ่านกระบวนการโฟโตไลซิส ทำให้เกิดมลพิษทุติยภูมิที่เรียกว่า เช่น โอโซน เปอร์ออกซีอะซีติลไนเตรต เป็นต้น
จากการศึกษาพบว่า อนุภาคของแข็งมากกว่า 95% ที่ได้จากไอเสียของเครื่องยนต์ดีเซลมีขนาดเล็กกว่า 1 ลูกบาศก์เมตร (ไมโครเมตร - ส่วนที่ล้านของลูกบาศก์เมตร) ซึ่งช่วยให้หายใจเข้าและเจาะเข้าไปในปอดได้ง่ายขึ้น ธาตุคาร์บอน (วัสดุที่เป็นอนุภาค) ทำให้เกิดเขม่าดำในภาพด้านล่าง
ฝุ่นละอองและโอโซนที่หายใจเข้าไปได้เป็นสารอันตรายในเมืองใหญ่ๆ ของโลก เกิดจากการเผาดีเซล 40% และ 80% ตามลำดับโดยกองยานพาหนะ
NOx เป็นหนึ่งในสารประกอบที่ปล่อยออกมาในระดับความเข้มข้นที่สูงขึ้นโดยเครื่องยนต์ดีเซล การศึกษาในอุโมงค์แสดงให้เห็นว่าเครื่องยนต์เหล่านี้ผลิต NOx ได้มากกว่ารถยนต์ที่ใช้น้ำมันเบนซินถึงห้าเท่า และรถบรรทุกมีส่วนรับผิดชอบต่อการปล่อยฝุ่นละอองส่วนใหญ่
ความเข้มข้นของกำมะถันในน้ำมันดีเซลก็เป็นเรื่องที่น่ากังวลเช่นกัน จากการศึกษาพบว่า หากความเข้มข้นของกำมะถันในเชื้อเพลิงสูง การปล่อยก๊าซที่ก่อมลพิษก็จะสูงเช่นกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) และซัลฟูริกออกไซด์ (SO3) ซึ่งก่อให้เกิดความเสียหายต่อสุขภาพของมนุษย์ เมื่อสัมผัสกับความชื้นในบรรยากาศ SO2 จะสร้างกรดซัลฟิวริก (H2SO4) ซึ่งมีส่วนอย่างมากในการก่อตัวของฝนกรด สามารถทำให้ดินและน้ำเป็นกรด เป็นอันตรายต่อการพัฒนาของสาหร่ายและแมลงขนาดเล็ก
ความเสี่ยงต่อสุขภาพ
SOx และ NOx ส่งผลกระทบต่อระบบทางเดินหายใจซึ่งทำให้เกิดโรคหอบหืดในระยะสั้นและการระคายเคืองทางเดินหายใจ และโรคหลอดเลือดหัวใจและระบบทางเดินหายใจเรื้อรังในระยะยาว CO ช่วยลดความสามารถในการนำออกซิเจนในเลือดและฝุ่นละอองทำให้เกิดอาการแพ้ทางเดินหายใจ เช่นเดียวกับการขนส่งสารมลพิษอื่นๆ เช่น โลหะหนักและสารประกอบอินทรีย์ที่ก่อมะเร็ง
ในปี 2545 สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา (EPA) ได้ออกรายงานที่เตือนถึงความเสี่ยงของการสัมผัสกับไอระเหยของน้ำมันดีเซลเป็นเวลานาน ตามรายงานดังกล่าว การสูดดมสารที่เป็นอนุภาคเหล่านี้เป็นเวลานาน เช่นเดียวกับซัลเฟอร์และไนโตรเจนออกไซด์ สามารถทำให้เกิดมะเร็งในมนุษย์ได้ ในปี 2013 Iarc สรุปว่าการปล่อยไอเสียของเครื่องยนต์ดีเซลทำให้เกิดมะเร็งปอดอย่างแท้จริง และอาจเป็นมะเร็งกระเพาะปัสสาวะได้เช่นกัน
ตามที่ Paulo Saldiva นักวิจัยจาก Laboratory of Atmospheric Pollution ที่คณะแพทยศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยเซาเปาโล (FM-USP) ระบุว่า ในบรรดามลพิษนั้น อันตรายที่สุดคือวัสดุที่เป็นอนุภาค นักวิจัยระบุว่าอนุภาคเหล่านี้สะสมอยู่ในถุงลมปอด ทำให้โรคระบบทางเดินหายใจรุนแรงขึ้น และเข้าสู่กระแสเลือด ซึ่งอาจส่งผลต่ออวัยวะอื่นๆ ตัวอย่างเช่น ในเมืองเซาเปาโล คาดว่าการเพิ่มขึ้นครั้งละ 10 ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (µg/m³) ในความเข้มข้นของอนุภาคที่หายใจเข้าไปได้ในอากาศ (ควัน เขม่า ฯลฯ) มีการเพิ่มขึ้น 1.5% ในการรักษาตัวในโรงพยาบาลสำหรับโรคหัวใจขาดเลือดในผู้สูงอายุและมากกว่า 4% สำหรับโรคปอดในเด็กและผู้สูงอายุ
การควบคุมการปล่อยมลพิษ
มีมาตรการบางอย่างที่ภาครัฐใช้เพื่อลดการปล่อยมลพิษสู่ชั้นบรรยากาศ ในหมู่พวกเขา เราสามารถพูดถึงการตรวจสอบยานพาหนะด้านสิ่งแวดล้อมและโครงการควบคุมมลพิษทางอากาศ
การตรวจสอบยานพาหนะด้านสิ่งแวดล้อม
การตรวจสอบยานพาหนะด้านสิ่งแวดล้อมถูกสร้างขึ้นโดยมีวัตถุประสงค์เพื่อตรวจสอบการปล่อยมลพิษจากรถยนต์ ในระหว่างการตรวจสอบ จะมีการทดสอบระบบไอเสียเพื่อตรวจสอบระดับของก๊าซ มลพิษ และเสียงรบกวน การตรวจสอบขึ้นอยู่กับรัฐและเทศบาล
โครงการควบคุมมลพิษทางอากาศ (Proconve)
ในปี 1986 สภาสิ่งแวดล้อมแห่งชาติ (Conama) ได้จัดทำโครงการควบคุมมลพิษทางอากาศโดยยานยนต์ (Proconve) โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อลดและควบคุมการปนเปื้อนในบรรยากาศจากแหล่งกำเนิดเคลื่อนที่ (ยานยนต์) จากนั้นกำหนดเส้นตาย ขีดจำกัดการปล่อยสูงสุด และข้อกำหนดทางเทคโนโลยีสำหรับยานยนต์ในประเทศและนำเข้า
ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี
เทคโนโลยีหลายอย่างถูกสร้างขึ้นเพื่อลดการสร้างก๊าซมลพิษโดยรถยนต์ ช่วยทำให้เชื้อเพลิงสะอาดขึ้นและสร้างเครื่องยนต์ที่ปล่อยมลพิษต่ำ ในบรรดาสิ่งที่มีอยู่บางคนสมควรได้รับการเน้น:
ตัวเร่งปฏิกิริยาและตัวกรองอนุภาค
เทคโนโลยีเหล่านี้เกิดขึ้นเพื่อบำบัดและ/หรือกักเก็บก๊าซไอเสีย ตัวเร่งปฏิกิริยาประกอบด้วยสารเคมีสองชนิด (แพลเลเดียมและโมลิบดีนัม) ซึ่งทำปฏิกิริยากับก๊าซ โดยเปลี่ยนเป็นไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ และไนโตรเจน (ก๊าซปลอดสารพิษ) มีตัวเร่งปฏิกิริยาหลายประเภท แผ่นกรองอนุภาคมีหน้าที่กรองก๊าซบางชนิดที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้ในเครื่องยนต์ ตามกฎหมายตั้งแต่ปี 1983 รถยนต์ทุกคันต้องมีเครื่องฟอกไอเสียเชิงเร่งปฏิกิริยา อย่างไรก็ตาม ยังมีรถยนต์ที่ใช้น้ำมันดีเซล (เช่น รถประจำทางและรถบรรทุก) หมุนเวียนอยู่โดยไม่มีตัวเร่งปฏิกิริยาที่ดี เนื่องจากกองเรือที่อายุมากขึ้น
ฉีดตรง
เทคโนโลยีนี้ช่วยให้สามารถฉีดเชื้อเพลิงเข้าไปในห้องเผาไหม้ได้โดยตรง ดังนั้น ส่วนผสมระหว่างอากาศและเชื้อเพลิงจึงน้อยกว่า และข้ามระยะเวลารอในท่อร่วมไอดีไป ในเครื่องยนต์ประเภทนี้ เชื้อเพลิงจะถูกฉีดเข้าไปในส่วนที่ร้อนที่สุดของห้องเผาไหม้โดยมีปริมาณอากาศน้อยที่สุด วิธีที่เชื้อเพลิงกระจายตัวภายในห้องเพาะเลี้ยงช่วยให้การเผาไหม้เป็นไปอย่างสม่ำเสมอและสมบูรณ์ยิ่งขึ้น
ตัวเลือกของการฉีดตรงสำหรับเครื่องยนต์ดีเซลนี้มีมาตั้งแต่ปี 1950 ก่อนหน้านี้มีเพียงการฉีดทางอ้อมซึ่งมีห้องเผาไหม้ล่วงหน้า Pre-Chamber นี้ได้รับการออกแบบเพื่อให้แน่ใจว่าส่วนผสมระหว่างเชื้อเพลิงและอากาศอัดเกิดขึ้นอย่างถูกต้อง
ไดเร็คอินเจคชั่นช่วยเพิ่มประสิทธิภาพเครื่องยนต์และลดการใช้เชื้อเพลิง อย่างไรก็ตาม ในเครื่องยนต์ดีเซล สามารถผลิต NOx เป็นผลพลอยได้จากปฏิกิริยามากขึ้น ผู้ผลิตรถยนต์บางรายได้พยายามแก้ปัญหานี้ด้วยมาตรการต่างๆ เช่น การผลิตตัวเร่งปฏิกิริยาเฉพาะ การหมุนเวียนของไอเสีย หรือมาตรการอื่นๆ ที่ทำให้ราคาการผลิตเครื่องยนต์สูงขึ้น
ในกรณีของการฉ้อโกงของ Volkswagen - การยืนยันว่าบริษัทกำลังยุ่งเกี่ยวกับการปล่อยก๊าซที่ก่อมลพิษจากเครื่องยนต์ดีเซลกลายเป็นของสาธารณะ - การปล่อยไนโตรเจนออกไซด์นั้นสูงกว่าขีด จำกัด ที่กำหนดโดยหน่วยงานเพื่อการปกป้องสิ่งแวดล้อมระหว่างสิบถึง 40 เท่า ( EPA) และรถยนต์ 11 ล้านคันแรกที่ยืนยันว่าซอฟต์แวร์หลอกลวงนั้นทำงานบนเครื่องยนต์ 2.0 ไดเร็กอินเจ็กชั่น เทอร์โบดีเซล
ดีเซลกำมะถันต่ำ
ในปี 2555 กฎหมายสิ่งแวดล้อมและ Proconve 07 บังคับให้เริ่มต้นกระบวนการสร้างและใช้น้ำมันดีเซลที่มีปริมาณกำมะถันต่ำในองค์ประกอบ ดีเซล S10 และ S50 - ด้วย 10 ส่วนต่อล้าน (ppm) และ 50 ppm ของกำมะถันตามลำดับ - ในประเทศ . ใน 20 ปี น้ำมันดีเซลในบราซิลเปลี่ยนจากองค์ประกอบ 13,000 ppm เป็น 10 ppm ในปัจจุบัน ร่วมกับเทคโนโลยีเครื่องยนต์ทำให้ระดับการปล่อยไอเสียใกล้เคียงกับในยุโรป
ความเข้มข้นของกำมะถันในเชื้อเพลิงที่ต่ำลงจะช่วยลดการปล่อยซัลเฟอร์ออกไซด์และยังช่วยลดการปล่อยมลพิษอื่นๆ เช่น NOx และวัสดุที่เป็นอนุภาค ทั้งนี้เนื่องจากซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ที่เกิดขึ้นในกระบวนการเผาไหม้สามารถก่อให้เกิดกรดซัลฟิวริกเมื่อรวมกับน้ำ กรดนี้กัดกร่อนชิ้นส่วนโลหะของเครื่องยนต์ กล่าวอีกนัยหนึ่ง กำมะถันโจมตีส่วนประกอบต่างๆ ของเครื่องยนต์ เช่น เครื่องฟอกไอเสียเชิงเร่งปฏิกิริยา และด้วยเหตุนี้ อุปกรณ์นี้จึงสูญเสียประสิทธิภาพ
ความคิดริเริ่มในการลดปริมาณกำมะถันนั้นดีมาก แต่กองยานต้องได้รับการต่ออายุ (ในเครื่องยนต์รุ่นเก่าจะไม่เกิดผลกระทบที่คาดหวัง) และตามที่กล่าวไว้ข้างต้นจะต้องมีการตรวจสอบ ค้นหารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับดีเซล S10 และ S50 ในบราซิล
