Gasolina sense plom
1. Gasolina sense plom, si us plau!
En l'actualitat, no hem de decidir si posarem gasolina amb o sense plom, quan anem a repostar. I, segurament, els conductors que ja no són tan joves ni tan sols han viscut aquesta situació. No obstant, fa uns quants anys -més dels que m'agradaria reconèixer-, podiem començar a gaudir de la satisfacció de no afegir més plom a l'atmosfera. La consciència social sobre la pol.lució urbana havia aconseguit una fita: posi'm gasolina sense plom, si us plau!
2. Estudi preliminar
L´augment de l´octanatge en les gasolines és un objectiu que cal assolir, ja que significa la resistència a la detonació d´aquest combustible dins el motor. Actualment, són conegudes tres vies que augmenten l´octanatge: l´addició de plom, d´oxidants o amb mescles d´hidrocarburs seleccionats.
L´octanatge és descrit mitjançant una escala establerta per la mesura de la capacitat antidetonant de dues substàncies extremes: l´isooctà, que representa el 100 en l´escala, i l´heptà, que en representa el zero.
Anomenem RON al nombre d´octà determinat pel mètode "Research", que mesura el comportament antidetonant d´una gasolina a baixes temperatures i baixes revolucions del motor. Denominem MON al nombre d´octans determinat pel mètode "Motor" a elevades temperatures i elevades revolucions del motor. I l´INDEX ANTIDETONANT és el promig del nombre d'octans RON i MON.
2.1. Addició de plom a la gasolina
2.1.1. El tetraetil de plom
2.1.1.1. Propietats físico-químiques
El tetraetil de plom, espècie química de fórmula molecular Pb(C2H5)4 és una substància de manipulació perillosa, ja que per sobre dels 77ºC es poden formar mescles explisives vapor/aire (punt d´imflamació). Es un líquid viscós incolor, d'olor característica.
Altres propietats físiques:
-Descomposa al seu punt d´ebullició: 200ºC
-Es un líquid a temperatura ambient, essent el seu punt de fusió -136.8ºC.
-Densitat: 1.7 g/ml
-No és soluble en aigua
-Temperatura d´autoignició: 110ºC
-Límits d´explosivitat, en tant per cent en volum a l´aire: 1.8%
2.1.1.2. Perillositat
El tetraetil de plom és un additiu de les gasolines que actualment no és utilitzat degut a la seva periollositat vers la salut pública i el medi ambient:
-Descomposa per escalfament a temperatures superiors als 110ºC, o per acció de la llum, produint fums tòxics i asfixiants de monòxid de carboni i plom.
-Reacciona violentament amb oxidants forts, àcis, halògens, olis i greixos, produint risc d´incendi i explosió. Ataca el cautxú, alguns plàstics i recobriments.
-Cal evitar la incorporació del tetretil de plom al medi ambient.
-El tetraetil de plom pot ser absorbit per inhalació, a través de la pell o per ingestió. Degut a la volatil.litat d´aquesta substància a tempeatura ambient, es poden assolir ràpidament concentracions nocives, essent els símptomes i conseqüències a l´exposició més importants: irritació de pell, mucoses i ulls, efectes al sistema nerviós central, alteracions cardíaques, pèrdua de la consciència, i finalment la mort.
2.1.1.3. Aplicació del tetraetil de plom
El paper del tetraetil de plom i del metilterc-butilèter en l´actualitat, és l´augment de l´octanatge en les gasolines. El primer va ser prohibit degut a què era emès -en forma de plom i els seus òxids-, després de la combustió de la gasolina, produint la presència cada cop major de plom a l´atmosfera de les zones urbanes.
Tot i que la qualitat d´un carburant comença a ser afectada en els processos de tractament del cru de petroli, les gasolines requereixen l´addició d´antidetonants per tal de millorar la seva qualitat.
Des del 1992, General Motors va descobrir que alguns compostos organometàl.lics presentaven la característica de ser agents antidetonants i inhibidors de la formació de peròxids. L´agent antidetonant més emprat a escala mundial és el tetraetil de plom, addicionat a una proporció en volum de 8 / 10 000. En realitat, la quantitat d´aquest additiu varia segons els països, però en general és per sobre del 0.1% del contingut del combustible.
Comercialment, el tetraetil de plom s´obté en forma de mescla, quins constituients principals són: 61.48% en pes de tetraetil de plom, 36.67% en pes de dihalur d'etilè i 1.85% de dissolvent i colorants.
La funcionalitat dels halurs d´etilè és la d´eliminar el plom en forma d´halurs volàtils a través del tub d´escapament. La formació d´òxid de plom comporta problemes tècnics al motor de l´automòbil i, per tant, cal evitar la seva formació.
Les emissions de plom generen greus problemes a la salut pública i al medi ambient: afecta els pulmons, el fetge, el sistema nerviós central, afecta la producció d´hemoglobina, entre d´altres transtorns. La seva eliminació ha causat la investigació d´altres additius que augmentin l´octanatge i l´oxigenació de les gasolines, sense causar tants perjudicis.
A EEUU, a la dècada de 1960, la gasolina Prèmium de 100 octans contenia més de 0.78 g/L de plom, que va disminuir fins 0.28 g/l a partir del 1982. Aquesta última xifra és, aproximadament, onze vegades la quantitat necessària! Al 1973, l´Agència per la Protecció del Medi Ambient dels EEUU va establir un programa de reducció gradual fins la total eliminació del plom en les gasolines: s´havien d´arribar a nivells de 0.13 g/l pel 1979.
2.1.2. Una alternativa al plom: Estudi de l´additiu MTBE
El metilterc-butilèter (MTBE) és sintetitzat per reacció del metanol amb isobutilè. La seva principal aplicació és com additiu a les gasolines, reemplaçant al tetraetil de plom (LTE).
2.1.2.1. Propietats físico-químiques
Líquid incolor, d´olor característica, altament inflamable, quines mescles vapor/aire són molt explosives.
2.1.2.2. Perillositat
-Degut a la seva elevada inflamabilitat, evitar la ignició a distància, les càrregues electrostàtiques, i el contacte amb agents oxidants.
-El terc-butilmetilèter pot ser absorbit a través de la pell, per inhalació i per contacte amb les mucoses i els ulls, essent les principals conseqüències a l´exposició: tos, vertígen, nàusies, vòmits i pèrdua del coneixement.
2.1.2.3. Aplicació del MTBE
Des del 1992, el MTBE s´ha emprat a elevades concentracions per assolir els requisits d´oxigen demanats, ja que aquest ajuda a què la gasolina cremi més completament, reduint les emissions perilloses dels vehicles, com el monòxid de carboni, contaminants aromàtics (PAH´s), sulfur i olefines. El MTBE es troba present en un 10-15% del volum de la gasolina.
No obstant, el MTBE també produeix danys mediamientals: l´evaporació de gasolina a les estacions de servei produeix la injecció a l´atmosfera d´aquest compost volàtil, el qual és arrossegat per les aigües de pluja fins els aqüífers; també pot contaminar aigües superficials i aquífers per accidents de vertits. Altres problemes que presenta la utilització de MTBE:
-Les emissions de gasolina tractada amb MTBE contenen formaldehid, substància cancerígena.
-Els productes de degradació de MTBE, tals com l´alcohol terc-butanol, són nocius pel mediambient.
-L´Agència per la Protecció Ambiental dels EEUU (EPA) classifica el MTBE com un cancerígen pels animals, i potencialment cancerígen pels humans.
2.1.3. Altres agents oxigenants
Donades les desavantatges de la utilització de l´additiu MTBE, les refineries poden actualment emprar altres agents oxigenants, tals com l´etanol; per aquest fi, disposen dels següents programes:
2.1.3.1. Programa d´hivern d´oxocombustibles
Va ser originalment implantat al 1992, i requereix agents oxigenants a les gasolines en un 2,7% en pes durant els mesos més freds de l´any i a ciutats que presenten un elevat nivell de monòxid de carboni. El principal agent oxigenant recomanat en aquest programa és l´etanol.
2.1.3.2. Programa anual de gasolina reformulada
Des del 1995, aquest programa aporta gasolina reformulada (RFG) durant tot l´any a les zones urbanes que presenten un elevat nivell d´ozó a les capes baixes de l´atmosfera. Aquesta gasolina oxigenada presenta un mínim de 2% d´oxigen en pes, i és mesclada amb components polutius de la gasolina convencional. Les refineries empren principalment MTBE en aquests tipus de combustible.
2.2. Problemàtica del plom a les gasolineres
L´existència de plom a les gasolines és un important problema, afectant en gran mesura a la salut pública i el medi ambient, i als catalitzadors dels automòbils.
2.2.1. La contaminació mediambiental
La utilització de gasolina sense plom ha ajudat a reduir la concentració de matèria particulada amb plom de l´atmosfera, disminuint així la contaminació mediambiental de les zones urbanes.
El plom i els seus òxids son adsorbits per la matèria particulada; la combinació d´aquests contaminants és sinèrgica, és a dir, que és potencialment més perillosa que individualment. Això és degut a què les partícules queden adherides a nivell pulmonar.
2.2.2. L´enverinament dels catalitzadors
Atès que els automòbils són la principal font de contaminants a les àrees urbanes, actualment aquests disposen d´un dispositiu situat al tub d´escapament que transforma els productes de la combustió de les gasolines en altres espècies menys nocives.
Aquests catalitzadors són molt sensibles a alguns compostos químics, tals com el tetraetil de plom, quedant inutilitzats. Per tant, és de vital importància no addicionar tals compostos a les gasolines.
Cal mencionar que els gasos emesos pel tub d´escapament són controlats mitjançant la inspecció tècnica de vehicles (ITV), i per una unitat mòbil de la Generalitat.
3. Importància del plom
3.1. Els catalitzadors i els additius
Durant la combustió de la gasolina als motors es generen substàncies nocives per la salut pública i el medi ambient, tals com els òxids nitrosos i el monòxid de carboni.
Així doncs, durant la combustió incompleta de la gasolina, el nitrogen i l´oxigen reaccionen, produint òxids de nitrogen, monòxid de carboni, diòxid de carboni, òxids de sofre i hidrocarburs aromàtics policíclics (PAH´s), hidrocarburs sense cremar, i additius, gasos molt contaminants que són injectats directament a l´atmosfera, produint la boira fotoquímica (smog) típica de les zones industrials. Aquests contaminants primaris reaccionen entre sí i amb components atmosfèrics naturals, produint un ampli ventall de contaminants secundaris.
L´efectivitat dels conversors catalítics és molt elevada, podent assolir reduccions del 85% de gasos contaminants. Però a més del seu elevat cost econòmic, els catalitzadors presenten un inconvenient important: alguns additius, com el tetraetil de plom, els enverinen, inutilitzant-los; per aquest motiu, la tecnologia ha desenvolupat els combustibles sense "verins". Es per aquest motiu que la majoria de vehicles fabricats a partir del 1988 requereixen el consum de gasolina sense plom.
Per tal d´evitar aquesta emissió de contaminants, els vehicles moderns són dotats d´un catalitzador de tres vies. Aquest consisteix en una petita cambra situada al tub d´escapament, que conté el catalitzador de platí, rodi o pal.ladi suportat sobre una placa de ceràmica. Aquests catalitzen la transformació dels gasos reactius i contaminants en altres gasos menys tòxics: nitrogen, diòxid de carboni i aigua.
3.2. Optimització de l´ús dels catalitzadors
Per tal d´optimitzar el procés catalític, la combustió ha de tenir lloc en presència d´una determinada quantitat d´oxigen, que no pot ser excedida ni menor, ja que l´ús inadequat del catalitzador pot provocar un augment en les emissions dels citats agents contaminants.
CO + CxHy + O2 + cat = CO2 + H2O
NO , NO2 + cat = N2 + O2
3.3. Origen de la gasolina sense plom
La gasolina sense plom és obtinguda a partir del petroli. A les refineries, se sotmet el cru de petroli a una destil.lació fraccionada, essent les gasolines una de les fraccions recollides.
Degut a l´enorme demanda de gasolina, la destil.lació fraccionada és insuficient; ha estat necessària l´obtenció d´un procediment per convertir els hidrocarburs de cadena llarga en d´altres de menors: el CRAQUEIG. Aquest procés té lloc a elevades temperatures, en presència de catalitzadors (Al2O3 , SiO2) i en absència d´oxigen.
Atès que una gasolina presenta un major octanatge com major sigui el seu contingut en alcans ramificats, als productes del craqueig se´ls sotmet a un altre procés, anomenat REFORMAT, que té lloc a pressions elevades i en presència de catalitzadors de platí.
No obstant aquestes transformacions, la gasolina obtinguda presenta problemes de combustió. Quan crema la gasolina al cilindre del motor, l´explosió ha d´empényer el pistó de forma contínua i suau; si la combustió és massa ràpida, el pistó rep un cop brusc, reduint l´eficiència del motor. Atès que OCTANATGE és la mesura del poder antidetonant, per tal de millorar-lo, s´afegeixen additius antidetonants.
BIBLIOGRAFIA
[1] Kirk-Otwer. "Encyclopedia of Chemical Technology" Ed. John Wiley & Sons
[3] http://www.elpanamaamerica.com.pa/archive/07112001/finance06.html
[4] http://ciencianet.com/gasolina.html
[5] http://www.automotriz.net/articulos/covenin_x.html
[6] http://www.epa.gov/greenvehicles/about.htm
[7] http://www.automotriz.net/articulos/gas-s-p.HTML
[8] http://www.escuderia.com/sinplomo/fbhvc-press.htm
[9] http://www.iaca.com.ar/vol0306.htm
[10] http://www.cienciahoy.org/hoy01/plomo.htm
