Automobilul, aerul, apa, ţuica şi Dieselul de Cluj

Creatorul a fericit Terra cu Apa şi cu Aerul, părinţii Florei şi ai Faunei. Luna nu a primit nici apă, nici aer. Marte, poate vom afla. Venus? Se pare că Venus a trecut deja prin ce ar putea trece în viitor şi Terra noastră: o atmosferă pare să aibă, dar la 400 de grade Celsius şi la o presiune cât într-un motor în timpul arderii, cauzate, probabil, de un efect de seră nenatural.

Flora şi Fauna Terrei au căpătat, aşadar, de la Creator ceva de respirat şi ceva de băut. De mâncat, nici o grijă, Flora şi Fauna au început să se mănânce reciproc: om-varză, plantă carnivoră-insectă, sau să se automănânce, în interiorul speciei: om-peşte, peşte-peştişor, om-om.

Ba omul a ajuns să măcelărească, adică să despice şi propria apă şi propriul aer!

Exagerez? Nicidecum:

Apa? Omul a descoperit electricitatea şi a început să curenteze imediat cu ea apa, adică legătura trainică dintre atomul de oxigen şi cei doi fraţi mai mici ai lui, cei de hidrogen. De ce ne trebuia electroliza asta? Pentru că de hidrogen avem nevoie în rachete, în bombe, în pile de combustie, în industria chimică.

Apa şi disocierea ei prin electroliză în hidrogen şi oxigen

Aerul? Aerul e compus în principal din azot şi oxigen, conţinând şi cantităţi infime de alte gaze. Dar azotul şi oxigenul sunt în aer doar vecini, neavând atomi înfrăţiţi prin legături de vreun fel sau altul, ca oxigenul şi hidrogenul din apă. În aer, fiecare moleculă, una mai azotată, cealaltă mai oxigenată trăieşte în lumea ei.

Compoziţia atmosferei terestre

Până turnăm peste ele ceva motorină, alcool sau hidrogen, care vor însă din aer numai oxigenul, pentru a lua foc. Focul emană căldură. Căldura care încălzeşte soba bunicii, face fierul turnătorului să curgă sau pistoanele motorului să se mişte. Şi azotul stă aşa deoparte şi observă, inert, ce se întâmplă? Un timp, da. Dar dacă focul se înteţeşte, azotul cu cei doi sâmburei atomici ai lui intră în călduri şi începe să se bâţâie ca la discotecă, până plezneşte. Săracii sâmburei de azot plutesc apoi aşa, ciuntiţi, prin toată chimia aia de cioturi de carbon, oxizi, hidoxizi şi oxigen. Dar, după legile lui Murphy, cine nu se aseamănă se adună. Ca prin foc mai plezniseră şi nişte molecule de oxigen, tot cu câte doi sâmburaşi fiecare. Şi uite aşa, un sâmburaş de azot se leagă frăţeşte şi molecular de unul de oxigen, şi gata pacostea: oxid de azot, sau chiar bioxid, adică unul de azot cu doi sâmburei de oxigen! Gaze nitrice!

Catastrofa lumii moderne, pe care omul şi-a creat-o cu mâna lui.

Oare aşa să fie? A creat omul focul? Nu, el doar l-a văzut şi a început să-l copieze, apoi să-l folosească. Unde l-a văzut? Mai întâi în cer, ca fulger, care, coborât pe pământ, a pătruns în lemn, transformându-l în flacără. Sau în oaie, prăjind-o bine.

Fulgerele disociază azotul şi oxigenul din aer, provocând formarea de oxizi de azot

Ce diferenţă este între fulger şi flacără? Energia flăcării vine, în fond, de la cea a fulgerului, care, concentrată într-o rază, ca un laser, despică mai întâi aerul din atmosferă. Dar îl despică de-adevăratelea, iar sar sâmburei de azot şi de oxigen, care, cum, necum, se împreunează, tot în oxid şi bioxid de azot.

În atmosfera terestră se produc 60 până la 120 de fulgere pe minut, în general deasupra uscatului. Aceste fulgere generează anual 20 de milioane de tone de oxid de azot în atmosfera globului. În troposferă, adică la înălţimi sub 5 kilometri, emisia de oxizi de azot depăşeşte în lunile de vară 20% din emisiile totale, adică incluzând industria, vehiculele şi sistemele de încălzire.

Motoarele termice ale vehiculelor cauzează mai mult de jumătate din emisiile de oxizi de azot în atmosferă.

Unde e problema? Oxizii şi bioxizii de azot penetrează bronşiile vieţuitoarelor, aşadar şi ale oamenilor, iritându-le, dar ajung şi la ţesuturile plămânilor, reducând procesul de oxigenare a sângelui. Dintr-o altă perspectivă, combinaţia oxizilor de azot cu vaporii de apă din atmosferă duce la formarea de acizi, în special de acid azotic (nitric), care se condensează în picături de ploaie acidă şi lezează, la sol, în special copacii.

Şi aşa, ajungem din nou la automobile.

Motoarele termice ale vehiculelor cauzează mai mult de jumătate din emisiile de oxizi de azot în atmosferă. Cealaltă jumătate provine în principal din sectorul energetic, din procese industriale şi din instalaţiile de încălzire a caselor.

Iar între motoarele termice, Diesel este principalul vinovat. Deci situaţia e clară, îl eliminăm şi gata, de mâine, totul cu benzină, totul cu bujie! Deci înlocuim jumătate din flota europeană de automobile! Ce aţi găsit oameni buni la Diesel? Păi ce altceva, consum mai mic de carburant, în general cu o treime faţă de motoarele pe benzină la aceeaşi putere. Dar parcă mai e şi cuplul ăla sănătos din start, bun când automobilul are două tone, ceea ce a devenit uzual, şi indispensabil când maşina e mai grea, adică la camioane şi tractoare. Nu prea putem renunţa la asemenea avantaje.

De ce emite un Diesel mai mulţi oxizi de azot decât un motor pe benzină? Pentru că arderea e diferită. Cine e interesat de asta citeşte, cine nu, poate sări următorul pasaj.

• Un amestec de benzină cu aer e lovit de un fulger cu o temperatură de peste 4000°C produs de bujie, fulger care face ţăndări moleculele din jurul lui. Cioturi de hidrocarburi sau de carbon întâlnesc apoi sâmburei de oxigen din aer şi se împreunează, emanând multă căldură, că aşa e la împreunat. Căldura se transmite vecinilor, care, la rândul lor pleznesc tot în cioturi, după care iar începe împreunatul, carbonarul cu oxigenata, şi uite aşa se creează un front de flacără, care se propagă în toată camera de deasupra pistonului. Ca o cascadă.  
• La Diesel încălzim aerul mai puternic (în medie, 600°C) decât la motorul pe benzină (în medie 400°C), pentru că îl comprimăm mai mult. Abia spre sfârşitul comprimării injectăm picăturile de motorină, care se lăbărţează ca nişte insuliţe în marea de aer cald, aşteptând să fie prăjite de acesta. Dar temperatura aerului comprimat e cu mult mai mică (600°C) decât cea a plasmei din bujie (peste 4000°C), drept care şi arderea e mai lentă. Da, dar ard toate odată, nu în front! Arderea individuală mai lentă, pe de altă parte concomitentă, duce la două efecte: durează mai mult şi ajunge la temperaturi mai înalte decât cea a benzinei, cu bujie. Temperatura înaltă măreşte randamentul, adică micşorează consumul, excelent. Partea proastă: temperatură mare şi timp destul înseamnă ca azotul poate plezni în sâmburei, care, bineînţeles, pot să-i găsească liniştiţi pe cei de oxigen. Comprimăm mai puţin ca să micşorăm temperatura? Gata cu sâmbureii, dar creşte consumul. Atunci ce facem? Punem un catalizator după altul, absorbim oxizii, sau îi combinăm chimic, cu uree. Adică, punem două filtre în coş, în loc să ne ocupăm direct de vatră. Bine, până acum merge şi aşa. Dar în viitor, când limitele vor fi şi mai drastice?  

Ardere într-un motor Diesel cu injecţie directă de combustibil în camera de combustie şi zonele în care se formează oxizi de azot

Emisiile de oxizi de azot ale vehiculelor cu motoare diesel conduc actualmente la concentraţii periculoase, mai ales în marile oraşe din Europa: de exemplu, în München emisia a ajuns în 2017 la 78 de micrograme pe metrul cub, limita fiind 40!

La limite putem să coborâm, de ochii lumii, aşa cum au făcut hoţii de la Volkswagen, dar şi alţii. La control mai slăbim puţin puterea motorului şi îi băgăm mai multă uree, dar numai în ciclurile de testare, mirosite de automobil fără probleme, cu toţi senzorii pe care îi are. Cum au făcut hoţii asta şi cum le-a venit ideea am descris, foarte pe înţeles, în romanul meu Dracfried – Dracula versus Diesel.

După scandalul Dieselgate, specia de motor Diesel în sine pare total compromisă!

Unii dintre ardelenii noştri care fac palinca aia straşnică ştiu s-o şi pună ca lumea la ars, nu numai în plămâni, ci şi deasupra pistoanelor.

Putem, totuşi, salva Dieselul, profitând în continuare de cuplul sănătos şi de consumul scăzut? Yes, we can! Ba nu, mai bine da, putem, româneşte! Haideţi să ne uităm în camera de ardere, să vedem ce fac picăturile, unde se duc, cât aer au acolo. Când începem să vedem şi să înţelegem mai bine ce se întâmplă înăuntru, ştim şi ce să facem. Schimbăm porţiile de picături, presiunile, arhitecturile.

Sau schimbăm, pur şi simplu, tot conceptul de ardere! O fi bună motorina, dar parcă o ţuică… Numai cinci picături de motorină, ca piperul în ţuica fiartă, ard asemănător, plăcut, dar zdravăn!

Cum funcţionează minunea asta cu injecţie principală de etanol şi câteva picături de motorină, de fapt? Scrie în Dracfried, mai spre final.

Aici vă spun doar atât: unii dintre ardelenii noştri care fac palinca aia straşnică ştiu s-o şi pună ca lumea la ars, nu numai în plămâni, ci şi deasupra pistoanelor. Eu le urez mult succes nepoţeilor lui Rudolph Diesel de la Universitatea Tehnică din Cluj! Arătaţi ce puteţi, la Congresul vostru internaţional de Automobile AMMA Cluj, din octombrie 2018!

Motor Diesel cu injecţie principală de etanol, obţinut prin ardere externă, la cazan, şi dreasă cu nişte picături de motorină