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17/10/2019

Cómo se pueden reducir hasta un 50% las emisiones contaminantes de los diésel


Investigadores del Instituto CMT - Motores Térmicos aseguran que queda margen para consegir motores más limpios, con bajas emisiones de NOx, partículas, y gases de efecto invernadero como el CO2.




El marco de actuación en materia de clima y energía hasta el año 2030 contempla una serie de metas y objetivos para toda la Unión Europea durante el periodo 2021-2030. Entre ellos la reducción al menos del 40% de las emisiones de gases de efecto invernadero (con respecto a 1990), lograr una cuota mínima del 32% de energías renovables y al menos un 32,5% de mejora de la eficiencia energética.

Respecto al sector de la automoción, la regulación europea obligará a los fabricantes a conseguir unas cifras de emisiones muy estrictas, ya que de otro modo tendrán que enfrentarse a severas sanciones.

En los últimos 15 años, la innovación tecnológica ha ayudado progresivamente a disminuir los límites de NOx y de partículas de los motores diésel. Los nuevos filtros son altamente eficientes y eliminan el 99,9% de partículas incluyendo las ultrafinas. Además, los vehículos emiten hasta un 84% menos de NOx.

El Parlamento Europeo, la Comisión y el Consejo han acordado reducir un 15% las emisiones de dióxido de carbono (CO2) de los coches y furgonetas nuevos en 2025. Para 2030, el recorte será del 37,5% para los automóviles, y del 31% en el caso de las furgonetas. Esto tomando como base las emisiones de 2021, fijadas previamente en 95 gramos por kilómetro, frente a los 117 que alcanzan de media hoy en día.

La hibridación y la electrificación son algunas de las medidas que están adoptando muchos fabricantes, que se exponen a multas de 95 euros por gramo excedido, lo que se puede traducir en sanciones de cientos de millones para los grupos automovilísticos peor posicionados.
Pero la electrificación no es la única solución, porque lejos de considerar el diésel como un combustible en vías de extinción debido a la demonización y persecución por parte de algunos gobiernos y administraciones, los investigadores aseguran que todavía queda margen de mejora para lograr que los vehículos con motor de combustión sean cada vez más limpios.
Un ejemplo es el trabajo realizado desde hace más de 40 años en el Instituto CMT-Motores Térmicos de la Universidad Politécnica de Valencia. Un centro de investigación considerado como uno de los mejores del mundo. y que en la actualidad está colaborando en ocho proyectos europeos que tienen como objetivo lograr una reducción real de las emisiones contaminantes y de efecto invernadero así como del consumo.

Una de sus líneas de investigación es el proyecto europeo Dieper, liderado por la multinacional austriaca AVL, y del que han formado parte también fabricantes como Renault, Iveco y Fiat, Continental, Bosch, Siemens, así como centros de investigación internacional como IFP Energies Nouvelles y el Istituto Motori, con el cual se ha conseguido reducir en torno a un 50% las emisiones contaminantes de los vehículos diésel, con diferentes parámetros de disminución en cuanto al NOx, CO2 y partículas.
Este proyecto Dieper tiene diferentes líneas de trabajo con diferentes objetivos. Entre ellos el de fabricar dos vehículos con una reducción importante de las emisiones contaminantes, y del consumo. En conjunto se ha reducido el 50% del total de las emisiones, y un 80% de una parte de ellas, en concreto el número de partículas que emite por el escape.

Actualmente además de la masa de las partículas existe gran preocupación por el número de partículas, “porque el número te da una idea del tamaño”, explica Jesús Benajes, catedrático e investigador en el Instituto CMT-Motores Térmicos y coordinador de la parte del proyecto realizada en España.

El problema que está pasando actualmente con los motores modernos, y en mayor medida con los de gasolina de inyección directa que los diésel es que, según explica a ABC, empiezan a emitir partículas muy pequeñas, “poca masa pero partículas muy pequeñas, que son mucho más dañinas que las grandes, porque perjudican mucho más al sistema vital. Con este proyecto el número de partículas se ha reducido un 80%, lo cual quiere decir que el éxito ha sido grande porque hemos reducido también las pequeñas”.

Respecto a las emisiones de CO2, que son las que se tienen en cuenta en los objetivos de emisiones de la Unión Europea, hay que aclarar que el CO2 no es un contaminante porque "no produce daños directos sobre la salud pero sí causa el problema del efecto invernadero”. En este proyecto se perseguía reducir entre un 5 y un 10 % “y a esos niveles se ha llegado”. En este caso el objetivo era mucho más modesto, porque “hoy en día en un motor normal es más fácil reducir emisiones contaminantes que CO2”.
Hay dos posibilidades muy claras, pero si no se cambian los actuales combustibles fósiles por otros que no emiten CO2, como podría ser el hidrógeno, la única manera de reducirlo es bajando el consumo de los coches y haciendo motores más eficientes. Es decir, que consuma menos el motor o el vehículo. En este sentido, un mismo motor en un vehículo mucho más pesado consumirá más, con lo cual “la culpa no es del motor, es del vehículo, o si el usuario conduce de una manera muy agresiva o poco inteligente, el mismo modelo con el mismo motor también va a consumir más y en consecuencia emitir más CO2”. Reducir un 50% el consumo de un motor sería hacerlo un 50% más eficiente y eso, según Benajes, no es posible. La reducción se puede conseguir con factores como la aerodinámica, resistencia de los neumáticos, peso del vehículo, y la forma de conducirlo.

Hoy en día no se consigue reducir tanto el CO2 como se esperaba debido en gran parte a la compra de vehículos tipo SUV, coches grandes y pesados que consumen mucho más que las berlinas de antes.
El problema del CO2 es por lo tanto complicado, y es donde el motor diésel tiene una ventaja importante frente al motor de gasolina. “Yo creo que por la insistencia de reducir mucho las emisiones se está limitando el uso del motor diésel y se penalizan las emisiones de CO2,ya que el motor de gasolina emite más CO2 que el motor diésel”.
Para continuar reduciendo las emisiones contaminantes como el CO, las partículas, los óxidos de nitrógeno, los hidrocarburos que no se queman, se pueden tomar medidas internas, que son aquellas que mejoran el proceso de combustión, y medidas externas o de postratamiento que consisten en colocar catalizadores, filtros y sistemas en el tubo de escape que eliminan los contaminantes que se generan en el motor para que no salgan al exterior.

Actualmente donde existe más potencial de mejora es en el postratamiento, aunque con el problema que conlleva en cuanto a su complejidad y el coste económico.
“Yo creo que se podrá limitar las emisiones hasta lo que se quiera, pero tendría que ser añadiendo elementos caros, que ocupan más espacio y que hacen todo más complicado. Pero en ese sentido la línea es clara: se puede hacer”, asegura Benajes. Además son elementos independientes, es decir, un aparato filtra las partículas, otro reduce los óxidos de nitrógeno, y otro reduce las emisiones de monóxido de carbono.

En cuanto a la hibridación con motores eléctricos, puede ser una solución para determinados casos. Benajes explica a ABC que un generador eléctrico con recuperación de energía en el frenado, o con sistemas Plug-in que permiten enchufar el vehículo puede suponer una ventaja para las personas que realicen muchos desplazamientos urbanos, pero “utilizando el vehículo en medias o largas distancias, se termina consumiendo mucho más que si el vehículo no fuese híbrido”. Así justifica que los motores híbridos están muy bien pensados para aquellas circunstancias de tráfico en las que se va acelerando y frenando, porque energéticamente son muy eficientes, pero no para cuando están circulando en una autopista a velocidad constante y sin frenar o reducir la velocidad, porque ahí la planta híbrida realmente aporta muy poco.
Como fruto del proyecto, se han presentado dos vehículos, un monovolumen grande Renault Espace y una furgoneta de tamaño grande. Dos tipos de automóviles de los que se espera que todavía tengan justificación en el mercado actual, ya que o consumen mucho combustible o hacen muchos kilómetros. Es en estas dos circunstancias donde más se puede aportar en reducción de emisiones de CO2 comparado un diésel con un motor similar de gasolina. En estos casos “utilizar un motor diésel es beneficioso para el efecto invernadero, ya que emite menos CO2 que el de gasolina”.

Los filtros de partículas y los catalizadores SCR con urea como aditivo son los sistemas que logran reducir las emisiones. Benajes explica que “el vehículo que nosotros optimizamos en el proyecto Dieper lleva un filtro de partículas, dos catalizadores SCR con urea para óxidos de nitrógeno, un catalizador calentado eléctricamente para oxidar hidrocarburos y monóxido de carbono, y otro catalizador para compensar el posible mal funcionamiento de los catalizadores de urea y que no emitan amoniaco. Son cinco elementos en el tubo de escape y así es como conseguimos que un motor diésel emita menos. Se está investigando también en conseguir catalizadores mucho más eficientes, y siguiendo esa línea es cómo se pueden conseguir motores mucho más limpios en el futuro”.
En el marco del proyecto, Jaime Martín, profesor titular e investigador en CMT-Motores Térmicos, se ha encargado de reproducir el comportamiento del motor con simulaciones por ordenador. “Uno de los principales retos -explica Martín-es optimizar el funcionamiento de todos los sistemas del motor en diferentes situaciones de conducción. Los sistemas de post-tratamiento que reducen las emisiones son muy sensibles, por ejemplo, a la temperatura de los gases de escape, que cambia mucho si se conduce por ciudad o por autopista. Debemos asegurar un óptimo funcionamiento de todos los dispositivos en cualquier carretera, condiciones meteorológicas y tipos de conducción”.

Según Jaime Martín, “el futuro va a determinar que varios motores van a convivir, uno de ellos puede ser el diésel, y de hecho tiene todo el sentido del mundo para vehículos de mayor tamaño”.



Fuente: ABC