Il diesel pulito è un ossimoro?

Lo scarico del motore diesel contiene sostanze inquinanti come ossidi di azoto e particelle di fuliggine. Sebbene i governi dalla fine degli anni ’90 in poi ne abbiano incoraggiato l’adozione nella convinzione che fossero più rispettose dell’ambiente rispetto alle equivalenti benzina, da allora si è sostenuto che le auto diesel producono più di quattro volte più inquinamento.

Per il settore automobilistico, la soluzione è stata l’introduzione di normative volte a scoraggiare l’uso di veicoli diesel, accelerando al tempo stesso la diffusione dei veicoli elettrici. Per i veicoli commerciali, però, la cosa non è così semplice. Nonostante tutta la cattiva pubblicità che il diesel ha generato negli ultimi anni, semplicemente non c’è nulla che possa eguagliare questo carburante in termini di densità energetica, affidabilità e durata.

Elettrificare i veicoli più piccoli e leggeri è una cosa. Per gli autobus e i veicoli a lungo raggio, tuttavia, il diesel è di gran lunga superiore nel generare la coppia necessaria per mantenerli in movimento. Ciò non esclude la fattibilità di camion e autobus elettrici, ibridi o a idrogeno. Tuttavia, il peso di questi veicoli genera una serie di requisiti diversi che rendono più difficile lo sviluppo di alternative al motore a combustione.

Mentre alcuni sono determinati a superare le sfide legate allo sviluppo di veicoli elettrici o a idrogeno, altri si stanno concentrando sul rendere il diesel più pulito. Potrebbero volerci molti anni ed enormi investimenti infrastrutturali prima di vedere un numero significativo di camion a lungo raggio alimentati da batterie elettriche o celle a combustibile a idrogeno. Se il diesel è destinato a durare almeno per un breve periodo, allora tutto ciò che può ridurne le emissioni farà una grande differenza per il pianeta.

Se il diesel possa essere veramente “pulito” è oggetto di dibattito, ma in termini relativi i miglioramenti ci sono. Una combinazione di innovazioni ingegneristiche e normative governative ha assicurato che il diesel moderno sia significativamente più pulito rispetto ai suoi predecessori. I principali sviluppi tecnologici includono progressi nelle tecnologie di iniezione del carburante e nei sistemi per il trattamento delle emissioni di scarico. Secondo il produttore DAF, le emissioni di ossido di azoto di un moderno camion con motore Euro 6 sono inferiori del 95% rispetto a quelle di camion simili di 25-30 anni fa.

Un dilemma ingegneristico ancora aperto è il compromesso tra la riduzione della fuliggine e quella dell’ossido di azoto. Un motore diesel offre una maggiore efficienza del carburante rispetto alla sua controparte a benzina, ma rilascia emissioni tossiche di ossido di azoto. Per mitigare questo problema, i gas di combustione a basso contenuto di ossigeno del ciclo motore precedente vengono reimmessi nella presa d’aria. Ciò riduce la temperatura e la concentrazione di ossigeno nelle miscele aria-carburante, riducendo così gli ossidi di azoto.

Lo svantaggio di questa strategia di diluizione è che a queste temperature più basse non viene consumato tutto il carburante. Ciò che rimane crea più particelle di carbonio parzialmente bruciato o fuliggine. Gli ingegneri devono trovare un modo per bruciare il diesel nel modo più completo possibile, mantenendo le temperature sufficientemente basse da evitare un eccesso di ossido di azoto.

Charles Mueller, uno scienziato della combustione presso i Sandia National Laboratories, ha affermato di aver trovato una soluzione. Traendo ispirazione da un becco Bunsen, propone di dotare gli iniettori di carburante diesel di minuscoli equivalenti ai camini dei becchi Bunsen. Questi piccoli tubi metallici verranno installati a breve distanza dal foro dell'ugello dell'iniettore e si allineeranno con il flusso di carburante. Proprio come un becco Bunsen quando brucia in blu, questo garantirà che il carburante e l'aria siano miscelati più completamente e garantiscano una migliore combustione, ma alle temperature più basse necessarie per la diluizione dell'ossido di azoto.

La tecnologia brevettata di Mueller si chiama iniezione di carburante canalizzata. C’è già interesse da parte dell’industria e della ricerca scientifica e i test sembrano finora molto incoraggianti.

Mueller ha affermato che i grandi motori delle navi e delle locomotive sarebbero buoni candidati per sfruttare i vantaggi del DFI. Per motori di grandi dimensioni come questi, la conversione all’elettrico ha costi proibitivi. DFI può anche essere adattato. Questa possibilità la rende una tecnologia che potrebbe portare enormi vantaggi in una vasta gamma di applicazioni. Poiché non è necessario sviluppare nuovi motori per sfruttare i vantaggi dell'innovazione di Mueller, il retrofitting potrebbe rappresentare un punto di svolta per l'industria degli autotrasporti.