Catalizzatori

Che cos’è un catalizzatore?

Il catalizzatore è un dispositivo di controllo delle emissioni di scarico. Il suo scopo è quello di convertire gli inquinanti gassosi derivanti dal funzionamento del motore a combustione interna in elementi meno dannosi, al fine di proteggere l’ambiente e la salute pubblica.

È sempre più frequente che un veicolo abbia più di un convertitore catalitico per rispettare le normative. Alcuni convertitori catalitici sono direttamente collegati al collettore di scarico; altri arrivano a incorporare un silenziatore e il tubo di scarico. Sia perché svolge un ruolo fondamentale nel mantenere le emissioni del veicolo al di sotto dei limiti normativi, sia per la crescente ondata di furti, il convertitore catalitico per auto è uno dei componenti del veicolo più discussi degli ultimi tempi.

Come funziona un catalizzatore e perché viene utilizzato per ridurre le emissioni?

Per definizione, un catalizzatore è un agente che partecipa a una reazione chimica aumentandone la velocità, ma senza intervenire direttamente, in modo che la massa rimanga invariata. Può essere paragonato a un gruppo di spettatori che incita i ciclisti in una gara e dà loro forza con il solo incoraggiamento.
I principali gas di scarico inquinanti derivanti dalla combustione sono il monossido di carbonio (CO), gli idrocarburi incombusti (HC) e gli ossidi di azoto (NOx).
La loro presenza nell’aria è legata a danni per l’uomo (aumento delle probabilità di cancro e di insufficienza respiratoria), oltre che al deterioramento dell’atmosfera e della biodiversità. Nel passaggio attraverso i canali del substrato ceramico del catalizzatore, la presenza dei metalli preziosi innesca diverse reazioni chimiche (ossidazione e riduzione), che ricombinano le particelle nei gas in modo che escano dal tubo di scarico riconvertite. In particolare:

• Il monossido di carbonio (CO) si combina con l’ossigeno (O2) per formare CO2. Si tratta di un processo di ossidazione.
• Gli idrocarburi (HC) si combinano con l’ossigeno (O2) per formare una miscela di CO2 e vapore acqueo (H2O). Si tratta di un processo di ossidazione.
• Gli ossidi di azoto (NOx) si combinano con il monossido di carbonio (CO) per formare una miscela di CO2 e azoto. Si tratta di un processo di riduzione.

È importante notare che, affinché queste reazioni avvengano, il catalizzatore richiede una temperatura di esercizio di oltre 450 gradi Celsius. A loro volta, le reazioni stesse rilasciano più calore di scarto, quindi un buon indizio per diagnosticare se un catalizzatore funziona correttamente o meno è quello di misurare la temperatura all’ingresso e all’uscita. Se la temperatura è più alta all’uscita, probabilmente il catalizzatore funziona correttamente.

Le marmitte catalitiche per veicoli diesel e a benzina sono uguali?

In linea di massima, sì. Le emissioni prodotte da una marmitta catalitica diesel e da una marmitta catalitica a benzina sono simili e devono essere trattate per rispettare le normative vigenti. Tuttavia, il maggiore contenuto di ossigeno dovuto al rapporto di compressione dei motori diesel non consente di ridurre sufficientemente gli ossidi di azoto. Pertanto, poiché agiscono solo su CO e HC attraverso il processo di ossidazione, le marmitte catalitiche per i veicoli diesel sono dette “a due vie”, mentre quelle per i veicoli a benzina sarebbero “a tre vie”. Per evitare che gli ossidi di azoto escano liberamente dallo scarico, vengono trattati dal circuito di ricircolo dei gas di scarico e, nei veicoli più moderni, dal catalizzatore a riduzione selettiva. Quest’ultimo è un dispositivo speciale che richiede un agente riducente a base di urea per poter attivare e completare i processi di riduzione.

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