Grupul Şcolar Industrial Baia de Fier

TEMA: Perspective în domeniul

combustibililor, al uleiurilor şi al exploatării autovehiculelor

ÎNDRUMĂTOR : ing. Chiosan Petre CANDIDAT : Tomescu Ion

CUPRINS

1. Introducere ……….…………………………………….. 3

2. Combustibilii…..……………………………………. ..... 42.1 Combustibilii gazoşi2.2 Combustibilii fosili2.3 Reacţii catalitice. Catalizatori2.4 Efectele nocive ale combustibililor fosili asupra atmosferei2.5 Alternative ecologice la combustibilii fosili2.6 Viitorul combustibililor fosili cu un nivel scăzut de CO2

3. Uleiuri……………………..…………………..………..263.1 Cum se obţine uleiul?3.2 Uleiurile sintetice3.3 Uleiuri semisintetice3.4 Fabricarea uleiurilor multigrad

4. Industria automobilelor……………………………… 314.1 Între 50 şi 20 de kM până la reîncărcare4.2 La fel de scumpe ca limuzinele4.3 Avantaje şi dezavantaje

5. Concluzii……………………………………………… 38

BIBLIOGRAFIE……………………………………... 39

2

1. Introducere

În lumea de azi, totul este în transformare, lumea şi vremurile sunt foarte diferite de ceea ce a suportat generaţia de dinaintea noastră şi, fără dubii, de ceea ce va urma. Trăim, fără îndoială, într-o epocă de schimbări brutale şi accelerate.

Ca o realitate, comportamentul uman este influenţat de prejudecăţi. Numeroase cazuri în istorie confirmă acest fapt. La începutul sec. IX se credea că trenul este o maşinărie periculoasă, vitezele peste 25 mile/h făcând respiraţia imposibilă. Mai târziu, ziarul "New York Times" a afirmat că lumina obţinută prin electricitate poate provoca orbirea.

Automobilul a definit secolul 20, însă a fost produsul a multe minţi strălucite, din mai multe ţări, pe o perioadă de mai multe secole. Producţia de automobile a crescut de la companiile mici, care produceau aşa-numitele caleşti fără cal, la companii internaţionale, care produc în masă vehicule avansate şi pe care te poţi baza.

Europa şi Japonia au fost preocupate cu reconstrucţia capacităţii de manufacturare în anii care au urmat războiului şi astfel maşinile din Europa au devenit mai ieftine şi consumau mai puţin, ceea ce era pe placul americanilor. Wolkswagen AG a introdus noul Model Beetle şi în America, în 1950. Vânzările au fost încete, însă au crescut repede şi japonezii au început să exporte americanilor Nissan Datsun şi Toyota Toyopet în anii 1958, însă nu s-au vândut bine, datorită unei organizări proaste. Cu venirea anilor `60 vânzările maşinilor Beetle au explodat. La fel s-a întâmplat cu companiile japoneze. Companiile japoneze l-au întrecut în vânzări pe popularul Beetle în 1975-1976.

În anul 1973 a fost o criză a petrolului, care a crescut preţul benzinei peste noapte cu 100%. Atunci guvernul a intervenit, a dat standarde de economie a benzinei. Criza a fost declanşată de comitetul ţărilor care exportau petrol, care a tăiat furnizarea către America. Atunci au profitat maşinile japoneze, care aveau un consum mic Nissan, Toyota şi nou venitul Honda Motor Co. Ltd.

Companiile au descoperit noi metode de a salva benzina şi de a nu mai polua aerul (datorită Actului de aer curat din 1970). Motoarele diesel, convertorii catalitici, injecţia, caroserii aerodinamice, maşini cu tracţiune pe faţă şi alte tehnologii au fost introduse pentru a micşora costul autovehiculului şi pentru a micşora nivelul de benzină folosit.

3

2. Combustibilii

Combustibilii fosili au jucat rolul cel mai important în dezvoltarea recentă a omenirii.

Fie că este vorba de cărbune, de ţiţei sau derivatele acestuia, ori de gaze naturale, fiecare dintre acestea şi-au adus rolul lor în progresul societăţii prin dezvoltarea industrială pe care au facilitat-o. Nu este însă un element de noutate faptul că atât diminuarea resurselor, care a făcut să crească în continuu preţul acestora, cât şi poluarea pe care o produc, prin eliberarea masivă de CO şi CO2 în atmosferă, fapt ce a dus la apariţia efectului de seră şi la creşterea seminificativă a temperaturii medii mondiale, a determinat căutarea de noi soluţii pentru înlocuirea acestor combustibili poluanţi şi limitaţi cantitativ neregenerabili cu alţii, care să fie atât ecologici, cât şi să permită utilizarea pe termen nedefinit, fără frica epuizării acestora.

Combustibilii sunt substanţe care reacţionează din punct de vedere chimic cu o alta substanţă pentru a produce căldură sau care produc căldură prin procese nucleare. Termenul de combustibil este în general limitat la substanţele care ard repede în aer sau oxigen, emanând cantităţi mari de căldură.

Combustibilii sunt folosiţi pentru încălzire, pentru producera energiei la motoare cu combustie internă şi pentru o sursă directă de energie în cazul propulsării rachetelor. În cazul în care combustibilul trebuie să alimenteze un motor propriu, ca la propulsarea rachetelor, un agent oxidant trebuie adăugat în combustibil.

Reacţiile chimice, care au loc în timpul combustiei combustibililor obişnuiţi, implică combinaţia oxigenului cu carbonul, hidrogenul sau sulful prezent în combustibili. În urma acestor reacţii rezultă dioxidul de carbon, apa sau dioxidul de sulf. Alte substanţe prezente în conţinutul combustibililor nu contribuie la combustie; ele se evaporă în timpul combustiei sub formă de vapori sau rămân după combustie în formă de cenuşă.

Eficienţa combustibililor sau valoarea de încălzire a unui combustil se stabileşte de obicei prin măsurarea valorilor energiei termice sau căldurii (implicată când o anumită cantitate de combustibil arde sub condiţiile standard). Valorile de încălzire pentru combustilii solizi sunt măsurate în J / kg, iar pentru cei lichizi şi gazoşi, în J / m3.

Se fac distincţii între valori de încălzire înalte ( întreaga căldură fiind implicată în timpul combustiei) şi valori de încălzire scăzute (căldura netă fiind calculată ţinându-se seama de căldura pierdută prin vaporizarea apei produse în timpul combustiei).

4

Valori înalte de încălzire pentru combustibilii comuni:

1. combustibili solizi( J / kg):- cărbune: 28-35 milioane;- lignit:14-17 milioane;- cocs: 29 milioane; - lemn uscat: 20 milioane.2. combustibili lichizi(J/m3):- alcool: 25 milioane;- ulei: 44 milioane;- petrol: 48 milioane;- parafină: 48 milioane.3. combustibili gazosi( J/m3):- acetilena: 55 milioane;- gaze naturale: 39-82 milioane;- monoxid de carbon: 12 milioane;- hidrogen:12 milioane.

2.1 Combustibili gazoşi

Combustibilii gazoşi sunt alcătuiţi în principal din hidrocarburi ( compuşi moleculari de carbon şi hidrogen). Proprietăţile diverselor gaze depind de numărul şi de aranjarea (poziţia) atomilor de carbon şi hidrogen. Toate aceste gaze în stare pură nu au miros, iar monoxidul de carbon este toxic. De aceea se obişnuieşte să se adauge compuşi ai sulfului peste gaz ( asemenea compuşi, care sunt câteodată prezenţi în gaz, au un miros neplăcut şi servesc la semnalarea unei scurgeri în conductele de aprovizionare cu gaze. Mijloacele folosite pentru a arde gaze, atât pentru căldura, cât şi pentru iluminare constau într-un arzător şi nişte cai de amestecare a aerului înainte ca acesta să ajungă la arzător (un exemplu este arzătorul lui Bunsen, proiectat de chimistul german Robert Wilhem Bunsen).

Combustibilii gazoşi cei mai folosiţi în zilele noastre sunt:- cărbunele în stare gazoasă (produs prin distilarea cărbunilor); - gazele naturale (extrase din păturile subterane de gaze); - gazele îmbuteliate (produse din hidrocarburi uşoare).

5

2.2 Combustibili fosili

Combustibilii fosili au reprezentat până recent quasi-singura sursă pentru propulsia autovehiculelor. Derivatele din ţiţei (benzina şi motorina), precum şi GPL-ul au dominat autoritar spectrul surselor de combustibil pentru motoarele autovehiculelor. Dar ce sunt, de fapt, aceste surse?

2.2.a Ţ i ţ eiul Petrolul sau ţiţeiul, împreună cu cărbunii şi gazele natural fac parte din zăcămintele de origine biogenă, care se găsesc în scoarţa pământului.

Zăcămintele de petrol brut (ţiţei) sunt răspândite în scoarţa terestră, atât pe uscat, cât şi pe sub mări. Din acest amestec de uleiuri şi impurităşi se obţin combustibilii şi multe alte produse importante.

Cuvântul petrol provine din termenul latin „petroleum” , „petra” însemnând piatră, iar „oleum” ulei. Ţiţeiul se găseşte în roci, dar uneori zăcămintele ajung la suprafaţă şi formează puţuri. În asemenea cazuri, unele părţi componente se evaporă, lăsând în urmă un strat de substanţă uleioasă, foarte gros, cunoscut sub numele de puţ de gudron.

Petrolul, care este un amestec de hidrocarburi solide şi gazoase dizolvate într-un amestec de hidrocarburi lichide, este un amestec de substanţe lipofile (substanţe cu afinitate pentru grăsimi), fiind vâscos, mai uşor decât apa şi având o culoare negru-verzui. Ţiţeiul în stare brută (nerafinat) conţine peste 17 000 de substanţe organice complexe, motiv pentru care este materia primă cea mai importantă pentru industria chimică (vopsele, medicamente, materiale plastice, etc.) şi producerea carburanţilor. În esenţă, este un amestec foarte complicat de hidrocarburi cu molecule de diferite mărimi, începând de la metan până la hidrocarburi cu mase moleculare foarte mari. Compoziţia petrolului variază de la un zăcământ la altul. Ţiţeiul s-a format din rămăşiţele unor plante şi animale mici, care s-au depus pe fundurile mărilor cu milioane de ani în urmă. Aceste rămăşiţe au fost parţial schimbate de-a lungul timpului de bacterii şi apoi îngroşate de straturi groase de sediment. Multe depuneri de rămăşiţe organice au fost îngropate în argile, care apoi au fost compactate de presiune în roci ca argilele sistoase. Presiunea şi căldura au transformat materialul organic în petrol şi gaze (metan). Presiunea a împins apoi petrolul şi gazele, care s-au ridicat prin pământ, trecând prin roci permeabile, însă o mare cantitate de petrol şi de gaze a rămas captată sub straturi de roci impermeabile.

6

Toate ţiţeiurile sunt însă amestecuri din trei clase de hidrocarburi şi anume: hidrocarburi saturate aciclice (alcani), hidrocarburi saturate ciclice (cicloalcani-cicloalcanii din petrol se numesc şi naftene) şi hidrocarburi aromatice. În petrol nu se găsesc hidrocarburi nesaturate. Multe zăcăminte bogate de ţiţei se află captate sub astfel de straturi impermeabile, la adâncimi foarte mari, putându-se ajunge la ele doar prin operaţii de foraj masive şi costisitoare.

Petrolul poate fi adus la suprafaţă pe mai multe căi. Uneori, presiunea apei din pământul din jur împinge petrolul în sondă şi în sus la suprafaţă. Dacă nu există suficientă presiune naturală sub pământ, petrolul trebuie pompat la suprafaţă. Cantitatea de gaze care însoţeşte petrolul este adesea prea mică pentru a fi colectată şi vândută, de aceea ea poate fi arsă la gura de sondă. Uneori gazele sunt folosite pentru a acţiona instalaţia de exploatare sau sunt trecute prin conducte înapoi în pământ, pentru a menţine presiunea în pământ şi debitul petrolului.

O dată ce petrolul a fost extras, el este transportat în nave-cisternă sau pompat prin conducte la rafinării. Acolo amestecul de petrol brut este separat în componentele sale.

Ţiţeiul este folosit ca sursă pentru iluminare de mii de ani, inclusiv pe teritoriul ţării noastre.

În perioada industrializării devine, treptat, principala sursă de iluminare, înlocuind treptat lumânările. De altfel, în secolul XIX are loc dezvoltarea rafinăriilor de petrol, fiind patentată tehnologia de producere a petrolului lampant, folosit în iluminat. Prima rafinărie de petrol din lume a fost construită în România, la marginea oraşului Ploieşti. După introducerea curentului electric ca şi sursă de iluminare, importanţa petrolului scade în acest domeniu, astfel că el începe să fie folosit, după rafinare, sub formă de benzină, ca şi combustibil pentru autovehicule. Piaţa petrolieră din România era estimată la 9 miliarde de Euro în anul 2007. În anul 2006, consumul de benzină pe cap de locuitor în România a fost de 79 litri, iar cel de motorină - 140 litri.

Estimarea rezervelor mondiale de petrol variază foarte mult şi nu se poate face decât o aproximare, dar cam toate cifrele şi statisticile indică faptul că rezervele de petrol mondiale s-ar epuiza în aproximativ 50 de ani. Consumul actual al României este de circa 3 milioane tone de benzină pe an şi circa 4 milioane tone de motorină. Conform estimărilor din anul 2007, rezervele României sunt de 74 milioane tone ţiţei, care se vor epuiza în circa 13 ani (adică în 2020).

În urma procesului de rafinare a petrolului rezultă, ca şi combustibili de bază pentru automobile, benzina şi motorina.

7

2.2.b Benzina Benzina este un amestec lichid derivat din petrol, care este compus în

principal din hidrocarburi lichide (având între patru si doisprezece atomi de carbonîn moleculă) şi care este îmbunătăţit cu benzenuri, pentru a mări cifra octanică. Este folosit ca şi combustibil în motoare cu combustie internă. Densitatea specifică a benzinei variază între 0.71-0.77 din densitatea apei, cea cu densitate mai ridicată avînd un volum mai mare de compuşi aromatici (0.026 lb/in3; 719.7 kg/m3; 6.073lb / US gal; 7.29 lb / imp gal). Benzina pluteşte pe apă, astfel încât apa nu poate fi folosită, în general, pentru stingerea unui incendiu cauzat de benzină. Datorită densităţii sale specifice, cât şi a incompresibilităţii mari, chiar şi la presiuni extreme, benzina a fost aleasă drept lichidul pentru plutire în bariscaful Trieste, ambarcaţiune care a atins un record de adâncime de 10900 m (35,761 ft), în cea mai adâncă parte din oceanul pământesc. La ora actuală, S.U.A. consumă aproximativ 44% din producţia mondială de benzină, care este estimată la 1.200.000 de gigalitrii anual.

Fiind un amestec de substanţe, benzina poate avea diverse cifre octanice. Cifra octanică reprezintă o măsură de rezistenţă a benzinei şi a altor combustibilila autoaprindere, în motoarele cu aprindere prin scânteie, cu ardere internă. Cifra octanică a unui combustibil este măsurată într-un motor de testare şi este definită prin comparaţie cu un amestec de iso-octan şi heptan, care ar avea aceleaşi capacităţi anti-compresie ca şi benzina testată: procentajul, în volum, din amestec de iso-octan este cifra octanică a combustibilului respectiv. De exemplu, benzina cu aceleaşi caracteristici anticompresie, cu un amestec de 90% iso-octan şi 10% heptan, ar avea o cifră octanică de 904 . Aceasta nu înseamnă că benzina conţine doar iso-octan şi heptan în aceste proporţii , dar că aceasta are aceleaşi proprietăţi de rezistenţă la detonare. Deoarece unii combustibili sunt mai rezistenţi la detonare decât iso-octanul, definiţia a fost extinsă pentru numere cu cifra octanică mai mare de 100. Cifra octanică nu se referă la conţinutul energetic al combustibilului. Acesta este doar o măsura a tendinţei combustibilului de a arde într-un mod controlat, mai degrabă decât o tendinţă de a exploda într-un mod necontrolat.

Există 3 scări de măsurare a cifrei octanice: - Research Octane Number (RON) (cel mai des întâlnită în Europa);- Motor Octane Number (MON);- Anti-Knock Index (AKI).

Ar putea părea ciudat că acei combustibili cu cifra octanică mai mare suntutilizaţi în motoarele mai puternice, deoarece astfel de carburanţi explodează maigreu. Cu toate acestea, o explozie necontrolată nu este de dorit într-un motor cu ardere internă, combustibilul trebuind să explodeze la o dată precisă. O explozie prematură va face ca forţele rezultate să încerce să rotească arborele cotit în direcţia inversă. Acest lucru nu va determina motorul să se rotească în sens invers,

8

din cauza energiei cinetice în adunările rotative ale volantului, dar va tensiona arborele cotit şi astfel, aceste forţe, împreună cu acea căldura emisă se pierd ca şi cuplu motor. Un combustibil cu o cifră octanică mai mare poate avea un raport decompresie mai mare, fără a provoca detonare. Compresia este direct legată de puterea motorului, astfel încât motoarele care necesită un combustibil cu cifra octanică mai mare, de obicei, dau forţa motrică mai mare. Puterea motorului este în funcţie de combustibil, de designul acestuia si e legată de cifra octanică a combustibilului. Puterea este limitată de cantitatea maximă de combustibil –amestec de aer, care poate fi forţat în camera de ardere. În cazul în care acceleraţia este parţial deschisă, doar o mică parte din puterea totală disponibilă este produsă,deoarece motorul operează la presiuni mai scăzute decât cea atmosferică. În acestcaz, cerinţa de cifră octanică este mult mai scăzută decât în cazul în care acceleraţia este deschisă pe deplin şi presiunea creşte mult peste presiunea atmosferică, ca în cazul motoarelor supraalimentate.

2.2.c MotorinaMotorina este, în general, orice combustibil utilizat la motoarele diesel.

Cea mai frecventă este un distilat specific din fracţiile uleiului de petrol decombustibil, dar alternative care nu sunt derivate din petrol, cum ar fi biodieselul,cele din biomasă (BTL) sau gaz (GTL), sunt în curs de dezvoltare şi adoptare.Pentru a distinge aceste tipuri, derivatul diesel din petrol se numeşte petrodiesel. Dieselul cu conţinut de sulf ultrascăzut (Ultra-low sulfur diesel - ULSD) este un standard pentru definirea motorinei cu conţinut de sulf redus în mod substanţial. Începând din 2007, aproape toţi combustibilii diesel disponibili în America şiEuropa sunt de tip ULSD.

Motorina din petrol, numită petrodiesel sau motorină, este produsă prin distilarea fracţionata a ţiţeiului între 200 ° C (392 ° F) şi 350 ° C (662 ° F), la presiunea atmosferică, rezultând într-un amestec de lanţuri de carbon, care de obicei conţin între 8 şi 21 atomi de carbon pe moleculă. Densitatea motorinei de petrol este de aproximativ 0.85 kg / l (7.09 lb / US gal), cu aproximativ 18% mai mult decât benzina, care are o densitate de aproximativ 0.72 kg / l (6.01 lb / US gal). Când este arsă, motorina eliberează 38.6 MJ / l (138700 BTU / US gal) energie, în timp ce benzina doar 34.9 MJ / l (125000 BTU / US gal), cu 10% mai puţin din punct de vedere al densităţii de energie, dar 45.41 MJ / kg faţă de 48.47 MJ / kg la benzină, adică cu 6,7% mai putină energie specifică.

Motorina este, în general, mai simplu de a fi rafinată din petrol decât benzina, dar producerea unei motorine de calitate, cu un conţinut scăzut de sulf, necesită un procesc tehnologic mai complicat, deşi politicile de piaţă au făcut ca la ora actuală motorina să aibă acelaşi pret cu benzina, uneori mai ridicat chiar.

9

Spre deosebire de motoarele pe benzină şi de motoarele cu gaz petrolier lichefiat (GPL), motoarele diesel nu funcţionează prin aprindere cu scânteie de înaltă tensiune (bujii). Un motor diesel comprimă aerul din interiorul cilindrului la presiuni ridicate (raporturile de compresie de la 15:1 la 21:1 sunt comune); apoi diesel-ul este, în general, injectat direct în cilindru. Temperaturi ridicate din interiorul cilindrului fac ca motorina să reacţioneze cu oxigenul în amestec, ceea ce duce la ardere şi expansiune, producând lucru mecanic şi punând în mişcare pistonul. Motoarele diesel au un randament mai bun decât motoarele cu ardere internă, oferind putere mult mai mare la rotaţii mult mai mici şi fiind mult mai economice. Dezavantajul este dat de faptul că, la temperaturi scăzute, sub (-19) °C, motorina devine vâscoasă şi este mult mai greu, dacă nu imposibil, să mai poată fi folosită ca şi combustibil, astfel că trebuie adăugaţi aditivi care să o păstreze în starea lichidă. Motoarele diesel actuale, au o economie de combustibil mai bună decât motoarele pe benzină echivalente şi produc mai puţine emisii de gaze cu efect de seră. Economia lor mai mare se datorează conţinutului mai mare de energie pe conţinutul de litru de motorină şi eficienţă intrinsecă a motorului diesel. Este dreptcă motorina petrodiesel are ca rezultat, în urma arderii, o cantitate mai mare de gaze cu efect de seră pe litru, comparativ cu benzina. Economiile de combustibil de 20-40% mai bine realizate de motoare diesel moderne compensează acest fapt, astfel că un vehicul cu motor diesel emite gaze cu efect de seră cu 10-20% mai puţin decât vehiculele pe benzină comparabile ca şi capacitate. S.U.A. au consumul de motorină estimat la 200 miliarde de litri anual, cam de 50 de ori mai mare faţă de cel al României.

2.2.d GPL-ul Gazul Petrolier Lichefiat este un amestec de hidrocarburi format

predominant din butan şi propan sau un amestec din aceste gaze. Când estecomprimat moderat, AUTOGPL-ul devine lichid. Dacă este scos dintr-un recipient, presiunea scade brusc şi lichidul se transformă în gaz, în timp. Rata de compresie este de 1:270, adică unei unităţi de gaz lichefiat comprimat în stare lichidă îi corespund 270 de unităţi de gaz. De aici şi avantajul de a-l transporta în condiţii lichide.

GPL-ul poate fi obţinut din mai multe surse. Cel mai adesea este extras direct din gazele naturale umede, dar poate fi şi un produs obţinut din rafinarea petrolului crud. GPL este curat, nu conţine apă sau alte impurităţi, are o ardere completă şi nu generează depuneri calamice pe pistoane, segmenţi şi bujii. Nu este toxic pentru sol şi acvifere, în cazul unor scurgeri accidentale. Arderea AUTOGPL produce cu până la 15-20 % mai puţin CO2 faţă de motoarele care folosesc benzină. AUTOGPL-ul emite, de asemenea, cu 97% mai puţin benzen decât benzină fără

10

plumb. Acest combustibil foloseşte un sistem sigilat, având emisii de hidrocarburi apropiate de zero. Compoziţia amestecului depinde de clima ţării în care este servit şi este reglementată de norma europeană adoptată şi în România sub indicativul SR EN 589- 2002.

2.3 Reacţii catalitice. Catalizatori

Majoritatea reacţiilor chimice, ca şi o serie de procese tehnologice (fabricarea NH3, H2S04, HN03, cracarea fracţiilor grele din ţiţei etc.) folosesc cantităţi mici de substanţe străine care măresc viteza de reacţie sau chiar determină sensul unei reacţii.

Catalizatorii sunt substanţe care, adăugate în cantitate mică, modifică viteza unei reacţii chimice (reacţie termodinamic posibilă şi în absenţa catalizatorului).

Catalizatorii au o actiune selectivă, determinând în unele cazuri chiar sensul transformării chimice, de unde se trage concluzia că ei intervin chimic în reacţie. De exemplu, reacţia de deshidratare a alcoolului etilic poate duce la etenă sau la eter etilic, în funcţie de catalizatorii folosiţi. În prezenţă de A1203 sau Si02, reacţia predominantă conduce la formarea de etilenă, iar folosind drept catalizator H2S04 sau H3P04 reacţia cu viteză mai mare este cea de formare a eterului,

Al2O3, SiO2

C2H5OH --------------------C2H4 + H2OH3P04, H2S04

2C2H5OH ------------------(C2H5)2O + H2O

Prin măsurarea vitezelor de reacţie, în prezenţa şi în absenţa catalizatorilor, calculându-se energia de activare a proceselor, s-a ajuns la concluzia: catalizatorii acţionează cinetic, modificând mecanismul proceselor chimice şi prin aceasta micşorând energia de activare a reacţiei chimice. Catalizatorii sunt, deci, substanţe care schimbă viteza de reacţie, prin participarea la reacţii chimice intermediare cu componenţii reacţiei.

Recuperarea lor are loc după fiecare ciclu de reacţie. Schimbarea vitezei reacţiei catalizate se explică prin scăderea energiei de

activare a etapelor sale intermediare. Să presupunem, pentru exemplificare, că substanţele A şi B pot forma un compus AB:

A + B --> A .... B --> AB (Complex activat)

11

Datorită energiei de activare înaltă, starea de complex activat nu se poate realiza, încât reacţia se produce cu viteză mică (practic zero).

Dacă considerăm că există o substanţă, K (catalizatorul), care poate reacţiona uşor cu A, pentru a forma compusul AK (energia de activare este joasă, interacţiunea între A şi K fiind de natură diferită celei între A şi B):

A+K -->A … K --> AK (Complex activat)

Dacă compusul AK reacţionează uşor cu B, se obţine:

B +AK- -> B .... AK --> AB + K (Complex activat)

Însumând aceste ecuaţii, se observă că substanţa folosită drept catalizatorrămâne neschimbată în reacţie:A + B = AB

Este evident că o reducere a sa accelerează mult viteza de reacţie.În unele reacţii, catalizatorul acţionează ca donor de radicali liberi, reacţia

căpătând un mecanism în lanţ.Astfel, oxidarea CO prin oxigen: 2 CO + O2 =2C02 este catalizată de

prezenţa vaporilor de apă, ca urmare a dezvoltării lanţurilor datorită radicalilor liberi HO- şi H-.HO + CO = CO2 + HH + O2 = HO + OCO + O = CO2

Sistemele catalitice se clasifică în sisteme omogene şi sisteme eterogene, în funcţie de starea de agregare a catalizatorului si a reactanţilor.

În cataliza omogenă, catalizatorul şi substantele care reacţionează formează o singură fază (gazoasă sau lichidă).

Exemple de cataliză omogenă sunt: oxidarea CO la CO2 în fază gazoasă, în prezenţa vaporilor de apă sau oxidarea dioxidului de sulf la trioxid de sulf, în prezenţa oxizilor de azot drept catalizator (la obţinerea H2S04 prin metoda camerelor de plumb).

În ultimul caz, reacţia de oxidare are loc în următoarele etape:1) O2 + 2NO = 2 NO2 ;2) NO2 + S02 = SO3 + NO

Mecanismul reacţiei catalitice, ce are loc cu viteză apreciabilă, se explică prin formarea unor compuşi intermediari între reactanţi şi catalizator. Astfel, la obţinerea trioxidului de sulf (C), reactanţii - oxigen (A) şi dioxid de sulf (B) - pot reacţiona cu viteză mică, conform reacţiei:

12

A + B = C.În prezenţa catalizatorului K(NO), oxigenul va forma cu acesta un produs

intermediar AK(NO2), care, împreună cu B va reacţiona rapid, cu regenerarea catalizatorului şi formarea produsului final C(SO3).

Reacţiile care ilustrează acest mecanism vor fi:A + K- -> AK AK + B --> C + K

Cataliza eterogenă se caracterizează prin existenţa suprafeţelor de separaţie în sistemul respectiv, catalizatorul şi substanţele care reacţionează, aparţinând unor faze diferite. De obicei, catalizatorul este solid, iar reactanţii sunt în fază gazoasă sau lichidă. Exemplu: sinteza amoniacului din azot şi hidrogen foloseşte catalizatorul format din 96-97% oxizi de fier, 2% A12O3, 1% K2O şi 1 % CaO, MgO sau SiO2.

Reacţiile catalitice au loc în stratul superficial al catalizatorului, procesul complex ce are loc, decurgând în mai multe etape:1) Adsorbţia moleculelor de reactanţi pe suprafaţa catalizatorului, prin realizarea

unor legături chimice între moleculele de reactant şi catalizator (chemo-sorbţie). Prin adsorbţie are loc o deformare şi o labilizare a legăturilor între atomii moleculelor reactante.

2) Reacţia chimică propriu-zisă, cu formarea de produşi intermediari nestabili cu catalizatorul, aceasta ducând la micşorarea energiei de activare a reacţiei.

3) Desorbţia produşilor de reacţie, cu eliberarea suprafeţei catalizatorului pentru un nou ciclu. Desorbţia are loc rapid, astfel încât o cantitate mică de catalizator poate transforma o cantitate mare de reactanţi.

O importanţă deosebită o are mărimea suprafeţei catalizatorului şi, în acelasi timp, natura acestei suprafeţe. Nu toată suprafaţa catalizatorului posedă o activitate uniformă, ci există puncte (vârfuri şi muchii ale cristalelor, pori, diverse neregularităţi), în care este concentrată activitatea catalizatorului, numite centre active.

Pentru a avea un număr cât mai mare de centri activi pe suprafaţa catalizatorului, se folosesc unele adaosuri la catalizator sau se folosesc suporturi pentru catalizator, adică substanţe cu suprafaţa mare, pe care se depune catali-zatorul în formă fin divizată.

2.3.1 Catalizatorii pentru formarea benzineiCatalizatorii pentru formarea benzinei sunt catalizatori bifuncţionali

constituiţi din metale depuse pe un suport acid, care catalizează reacţii de hidrogenare-dehidrogenare şi de izomerizare.

13

Deseori benzina de la distilarea primară, cu cifra octanică mică, este transformată pe cale termică sau catalitică în benzină cu cifra octanică superioară. Procesul se numeşte reformare.

Reformarea catalitică, prin care se realizează creşterea cifrei octanice a benzinelor de distilare primară sau obţinerea de hidrocarburi aromatice este un proces catalitic complex, în care au loc reacţii de izomerizare a n-alcanilor şi metil-cicloalcanilor, reacţii de ciclizare a alcanilor şi reacţii de dehidrogenare a naftenelor şi dehidrociclizare a alcanilor la hidrocarburi aromatice. Au loc, de asemenea, procese de hidrocracare, hidrodezalchilare şi disproporţionare.

Rezultatul global al acestor procese este creşterea proporţiei de izoalcani şi hidrocarburi aromatice.

La început au fost utilizaţi catalizatori pe bază de molibden depus pe alumină. Ulterior, firma U.O.P. a dezvoltat catalizatori de platformare, constituiţi din 0,3 - 0,8 % pentru depusa pe y-alumină tratată cu HGL. Catalizatorul a fost perfecţionat în continuare prin utilizarea ca suport a y-aluminei şi prin creşterea purităţii suportului. Aceşti catalizatori lucrează la presiuni ridicate de până la 50 atm şi temperaturi de 450 - 520°C şi, în funcţie de severitatea procesului şi de proprietăţile catalizatorilor, se obţin benzine cu cifra octanică de 90-100, cu randamente de 70 - 85%.

În 1967 Firma Chevron a realizat catalizatorul bimetalic Pt - Re/Al2O3, iar în 1975 Exxon elaborează catalizatorul Pt - Ir/Al2O3. Catalizatorii bimetalici se bazează pe conceptul de ,,cluster bimetalic'' (v. şi Clusteri) şi constă din două metale diferite depuse pe acelaşi suport, în stare de înalta dispersie. Clusterul de Pt-Ir poate fi preparat prin coimpregnarea suportului cu soluţia care conţine un amestec de acid cloroplatinic şi cloroiridic, urmată de uscare şi calcinare în condiţii blânde, la temperaturi de 250 - 300°C, urmată de reducere în curent de hidrogen, la 300 - 500°C.

Dispersia metalelor este mai bună pe alumină decât pe silice. Se obţin clusteri cu dimensiuni mai mici de 10 A, constând exclusiv din atomi de suprafaţă. În cazul sistemului Pt - Re formarea clusterului este condiţionata în mai mare măsură de condiţiile de preparare. C. pentrii r.b. bimetalici, fiind mai puţin sensibili la dezactivarea prin depunerea de cocs, pot fi exploataţi la temperaturi mai ridicate şi presiuni mici de 10 - 15 atm, ceea ce conduce la creşterea randamentului în benzină reformată şi la obţinerea de benzină cu cifră octanică - cercetare neaditivată de 100 - 104.

Cum rezultă din figură, stabilitatea catalizatorilor creşte în ordinea Pt, Pt -Re, Pt - Ir. Condiţiile de reacţie sunt astfel alese încât să se obţină la 14,3 atm o cifră octanică - cercetare pentru benzină neaditivată de 100, la viteze spaţiale gravimetrice de 3 g benzină/g catalizator.

14

C pentru r.b. se utilizează în general sub formă de extrădate cu diametrul de 1,5 mm şi lungimea de 2,5 mm ; densitatea în vrac este de 0,45 - 0,60 g/cm3 şi suprafaţa specifică în jurul a 200 m2/g. Conţinutul de metale şi halogeni în catalizator sunt critice pentru performanţele lor.

De exemplu, reacţiilor de izomerizare catalizate de componenta catalizatorului cresc până la un conţinut de 0,8% Uogen, după care se plafonează. Conţinutul de metale nobile în catalizator este determinat atât de viteza reacţiilor care le catalizează, cât şi de considerente economice. Cu toate că vitezele reacţiilor de aromatizare se plafonează la concentraţii de Pt mai mari de 0,1 %, un conţinut mic de metal determină creşterea sensibilităţii sale la acţiunea otrăvurilor. Catalizatorii industriali conţin între 0,35 şi 0,6% metale nobile.

Fig. 2.3.1 Stabilitatea catalizatorilor bimetalici comparativ cu catalizatorul monometalic, care constituie componenta sa aciclă principală. Compensarea acestei dezactivări se face prin efectuarea procesului în prezenţă de hidrogen şi prin creşterea treptată a temperaturii în reactor, iar în unele procese prin injectarea continuă de derivaţi halogenaţi. După un ciclu care variază de la 1 la 4 luni, în funcţie de tipul de catalizator şi de condiţiile de exploatare, se face o

regenerare a catalizatorilor în condiţii riguros controlate, pentru a preveni dezactivarea ireversibilă, ca umare a aglomerării cristalelor de Pt. În general, regenerarea se face la 380 — 420°C, în curent de azot, în care se injectează maximum 2% oxigen şi un derivat halogenat în proporţie de sute de părti pe milion.

Există procedee în care regenerarea catalizatorului se face în flux continuu.Exploatarea raţională a C. pentru r.b. asigură o viaţă de 2 - 3 ani, deci un număr de 10 - 15 cicluri reacţie - regenerare, după care catalizatorul se reface prin dizolvarea metalelor active şi depunerea lor pe suport proaspăt. În aceste operaţii pierderile de metale nobile nu trebuie să depăşească 2 - 5 %. Compuşii cu sulf şi apă constituie otrăvuri pentru catalizatori pe bază de Pt, din această cauză conţinutul acestor substanţe în materia primă este limitat la maximum 2 - 10 ppm, în funcţie de tipul de catalizator. CL pentru r.b. sunt utilizaţi într-un tren de 3 - 4 reactoare legate în serie, cu încălziri intermediare pentru a compensa endotermicitatea procesului global de reformare. Procesul poate fi optimizat prin utilizarea de catalizatori cu proprietăţi diferite în fiecare reactor.

15

16

2.4 Efectele nocive ale combustibililor fosili asupra atmosferei

Principalul efect nociv şi cel mai dăunător, în acelaşi timp, al arderii combustibililor fosili, sunt emisiile de gaze cu efect de seră.

Gazele cu efect de seră sunt acele gaze care se află în atmosferă şi care absorb şi emit radiaţii în intervalul termic de infraroşu. Acest proces este cauza fundamentală a efectului de seră. Principalele gaze cu efect de seră în atmosfera Pământului sunt vapori de apă, dioxidul de carbon, monoxidul de carbon, metan, protoxidul de azot şi ozonul. În sistemul nostru solar, atmosferele lui Venus, Marte şi Titan, de asemenea, conţin gaze care produc efecte de seră. Gazele cu efect de seră afectează în mare măsură temperatura de pe Pământ. Fără ele, suprafaţa Pământului ar fi, în medie, aproximativ 33° C (59° F), mai rece decât în prezent.

Gazele cu efect de seră nu sunt parte a atmosferei exclusiv datorită activităţii umane, totuşi ele au cunoscut o creştere progresivă, începând cu secolele XVII-XVIII, odată cu revoluţia industrială. În ordinea celor mai abundente gaze cu efect de seră pe Pamânt sunt, aşa cum am arătat: vaporii de apă, dioxidul de carbon, metanul, protoxidul de azot, ozonul, clorofluorocarburile. Contribuţia la efectul de seră cu un gaz este determinată atât de caracteristicile gazului, dar şi de abundenţa sa. De exemplu, raportat strict la moleculă, molecula de metan are de aproximativ opt ori mai puternic efectul de seră decât molecula de dioxid de carbon, dar metanul este prezent în concentraţii mult mai mici, astfel încât contribuţia sa totală este mai mică. Când aceste gaze sunt ordonate în funcţie de contribuţia lor la efectul de seră, cele mai importante sunt:- vaporii de apă, care contribuie cu 36-72%;- dioxidul de carbon, care contribuie cu 9-26%;- metanul, care contribuie cu 4-9%;- ozonul, care contribuie cu 3-7%.

Nu este posibil să se demonstreze că un gaz anume produce un procent exact din efectul de seră de pe glob. Acest lucru se datorează faptului că o parte din gazele cu efect de seră absorb şi emit radiaţii la aceleaşi frecvenţe ca altele, astfel încât efectul de seră nu este pur şi simplu o sumă a influenţelor fiecărui gaz. Norii, de asemenea, contribuie semnificativ la efectul de seră. În plus, faţă de principalele gaze cu efect de seră enumerate mai sus, mai sunt şi alte gaze cu efect de seră care includ, de exemplu, hexafluorura de sulf, hidrofluorocarburi şi perfluorocarburi. De asemenea, unele gaze cu efect de seră, de multe ori nu sunt prezente în statisticile oficiale. De exemplu, trifluorura de azot are un mare potenţial de încălzire globală (GWP – global warming potential), dar este prezentă numai în

17

cantităţi foarte mici. Nivelul gazelor cu efect de seră a început să crească constant de la 1700, studiile demonstrând o statistică clară în această direcţie:

Gaz Nivelul preindustrial Nivelul

actual

Creştere din

1750

Forţa Radiantă (W/m2)

CO2 280 ppm8 387 ppm

107 ppm

1.46

CH4 700 ppb 1745 ppb

1045 ppb

0.48

NO 270 ppb 314 ppb

44 ppb 0.15

CFC-12(clorofluoro-carburi)

0 533 ppt

533 ppt 0.17

Tabel 2.4.1 Nivelul gazelor cu efect de seră

Principalele surse de gaze cu efect de seră, ca urmare a activităţii umane, sunt: arderea combustibililor fosili şi a defrişărilor, care conduce la concentraţii mai mari de dioxid de carbon. Schimbarea utilizării terenului (în principal, defrişările la tropice) reprezintă un procent de până la o treime din emisiile totalede CO2 antropice. Fermentaţia şi gestionarea gunoiului de grajd, agricultura cuorez, utilizarea terenurilor şi modificări ale zonelor umede reprezintă, de asemenea, o sursă serioasă. Nu trebuie uitată utilizarea de clorofluorocarburi (CFC), în sistemele de răcire şi utilizarea de CFC şi haloni în sistemele de supresie a focului sau utilizarea de îngrăşăminte care conduc la o mai mare concentraţie de dioxid de azot (N2O).

Cele şapte surse de CO2, provenind din arderea combustibililor fosili sunt(statistica pentru anii 2000-2004):- combustibili solizi (de exemplu, cărbune): 35%;- combustibili lichizi (de exemplu, benzină, ulei de combustibil):36%;- combustibili gazosi (de exemplu, gaze naturale): 20%;- arderi cu gaz industrial şi de la puţuri: <1%;- ciment de producţie: 3%;- non-hidrocarburi de combustibil: <1%;- combustibilii folosiţi internaţional pentru transport maritim şi pentru transport aerian, care nu sunt incluse în inventarele naţionale: 4%.

Din 2000 se constată o accelerare accentuată a emisiilor de CO2, cu ocreştere de 3% pe an (mai mult de 2 ppm pe an), faţă 1.1% pe an în timpul anilor 1990. Cu toate că peste 3/4 din emisiile antropice cumulate de CO2 este încă

18

atribuită lumii dezvoltate, China a fost responsabilă pentru cea mai mare parte a creşterii globale a emisiilor în această perioadă. De asemenea, fosta zona URSS este un element important în creşterea emisiilor de CO2, datorită faptului că regiunea începe să se dezvolte încetul cu încetul.

Emisiile directe din industrie din întreaga lume au scăzut din cauza unei îmbunătăţiri constante a eficienţei energetice, valorile rămânând relativ constante din 1994.

În ceea ce priveşte marile puteri industriale, Marea Britanie a stabilit un obiectiv de reducere a emisiilor de dioxid de carbon cu 20% faţă de nivelurile din 1990, până în 2010, dar în conformitate cu cifrele sale, vor fi sub această ţintă cu aproximativ 4% Statele Unite ale Americii. Registrul federal a emisiilor de gaze cu efect de seră din S.U.A. arată că sunt emise cu 16.3% mai multe gaze cu efect de seră în 2005, decât în 1990. Potrivit unei estimări preliminare efectuate de către Agenţia de evaluare de mediu din Ţările de Jos, cel mai mare producător naţional de emisii de CO2 din 2006 a fost China, cu o producţie anuală estimată de aproximativ 6200 megatone. China este urmată de Statele Unite cu aproximativ 5800 megatone. Cifrele de emisii pe cap de locuitor din China sunt aproximativ un sfert din cele ale populaţiei SUA, dar China are o populaţie mult mai numeroasă. Comparativ cu 2005, în China emisiile de CO2 fosil au crescut în 2006 cu 8,7%, în timp ce în SUA, emisiile de CO2 comparabile au scăzut în 2006 cu 1,4%.

Aceasta este o statistică a emisiilor de CO2 rezultate din arderea diferiţilorcombustibili fosili:

Numele de combustibil

Emisiile de C

O2(Ibs/106

BTU)

Emisiile de C

O2(g/106J)

Gaz natural 117 50.30Gaz petrolier lichefiat (GPL)

139 59.76

Propan 139 59.76Benzină de aviaţie 153 65.78Benzină de automobile

156 67.07

Cherosen 159 68.36Ulei de combustibil 161 69.22Combustibil derivat din anvelope

189 81.26

Lemn şi deşeuri de 195 83.83

19

lemnCărbune (bituminoase)

205 88.13

Cărbune (subbituminosi)

213 91.57

Cărbune (lignit) 215 92.43Cocs de petrol 225 96.73Cărbune (antracit) 227 97.59

Tabel 2.4.2 Statistica emisiilor de CO2

2.5 Alternative ecologice la combustibilii fosili

Evident, toate aceste efecte negative, precum şi riscul diminuării cantităţii de petrol din lume, care poate duce la instabilităţi mondiale majore a determinat căutarea de alte surse alternative de energie pentru maşini, mai ieftine, mai curate şi cu un grad de perenitate cât mai mare. Analiza acestora se va face în funcţie de tipul de motor pentru autovehicule.

a. Motoare clasice, cu ardere intern ă sau diesel

Practic, soluţia aici este înlocuirea benzinei sau motorinei cu alţi combustibili ecologici.

În această categorie intră:- biomasa - în industria energetică se referă la materialul biologic care poate fi utilizat drept combustibil sau pentru producţia industrială. Biomasa provine de la mai multe plante, inclusiv rapiţa, cânepa, porumb, plop, salcie, trestia de zahăr, ulei de palmier şi ulei de alge. Cel mai frecvent, biomasa provine din plante cultivate, pentru a fi utilizate ca biocombustibil, dar include, de asemenea, plante sau materieanimală, utilizate pentru producţia de fibre, substanţe chimice sau căldură.

Biomasa poate include, de asemenea, deşeurile biodegradabile, care pot fi arse drept combustibil. Se exclude din această categorie materialul organic, care a fost transformat de procesele geologice în substanţe, cum ar fi cărbunele sau petrolul. Biodieselul este carburantul care rezultă în urma procesării biomasei şi a început să fie folosit frecvent în industria automobilistică. De fapt, începând cu 2010 există obligativitatea ca în SUA şi Europa , 5% din combustibilul folosit de motoarele diesel să fie biodiesel. Deşi este mult mai puţin poluant decât petrodieselul, totuşi, pentru a putea fi implementat ca şi alternativă majoră la petrodiesel, ar trebui introduse în circuitul agricol suprafeţe enorme de teren care, fie ar proveni din terenuri folosite anterior pentru producerea de hrană, fie din defrişarea altor terenuri, nicuna din aceste alternative nefiind de acceptat.

20

Soluţiile care se încearcă sunt acelea de a se cultiva plante (gen palmieri) în zone aride, nefăcând parte din circuitul agrar sau de a se folosi terenuri din ţările nedezvoltate economic.

- carburanţii pe baza de alcool - metanolul şi etanolul nu sunt, de obicei, surse primare de energie. Cu toate acestea, ele sunt combustibili convenabili pentru depozitarea şi transportul de energie. Aceştia pot fi utilizaţi în motoarele cu ardereinternă cu modificări minore. Metanol poate fi produs dintr-o varietate largă desurse, inclusiv combustibili fosili, dar, de asemenea, produse agricole şi a deşeurilor municipale, lemn şi biomasă variat. Mai important, el poate fi, de asemenea, produs din reciclarea chimică de dioxid de carbon. Etanolul poate fi produs în masă, prin fermentaţia de amidon sau de zahăr într-o mare varietate de culturi (bioetanol) sau prin hidratarea de etilenă din petrol şi din alte surse. Aufost dezbateri considerabile despre cât de util va fi bioetanolul în înlocuireacombustibililor fosili în vehicule. Preocupările se referă la suprafeţe mari de teren arabil necesare pentru culturi, precum şi in energie şi in echilibrul poluării din ciclul de producţie de etanol. Recentele evoluţii cu producerea de etanol celulozic şi comercializarea poate înlătura unele dintre aceste preocupări.

Metanol, luat drept combustibil, de asemenea, are mai multe dezavantaje.

- hidrogenul - este incolor, inodor, neotrăvitor. Greutatea specifică este de 0.09g/l, de 14.4 ori mai uşor decât aerul. Hidrogenul se condensează la -252.77°C, iar greutatea specifică a hidrogenului lichefiat este de 71 g/L, ceea ce îi conferă ceamai mare densitate de energie pe unitatea de masă între toţi combustibilii şi purtătorii de energie: 1 kg de hidrogen conţine la fel de multă energie ca şi 2.1 kgde gaze naturale sau 2.8 kg petrol. Densitatea de energie pe unitatea de volum a hidrogenului lichefiat este un sfert din cea a petrolului şi o treime din cea a gazelornaturale. H2, drept combustibil, a fost sugerat că ar avea potenţialul de a creea o economie mondială bazată pe hidrogen. Cu toate acestea, nu există nicio rezervănaturală accesibilă de hidrogen necombinat. Prin urmare, pentru utilizarea acestuiadrept combustibil, trebuie să fie mai întâi produs, folosind o altă sursă de energie, ceea ce îl face un mijloc de transport de energie, mai degrabă decât o sursă de energie, similar cu un acumulator reîncărcabil. O metodă de producţie existentă pebază de hidrogen este producerea din metan; cu toate acestea, această metodă necesită metan (cel mai frecvent disponibil sub formă de gaz natural), ceea ce ridică probleme de durabilitate.

O altă metodă de producţie a hidrogenului este prin electroliza apei ori biomasa sau gazeificarea cărbunelui. Dincolo de faptul că nu există în natură, marea problemă a hidrogenului, ca şi combustibil direct, este aceea că este extrem

21

de inflamabil, ceea ce duce la nişte riscuri mari şi la necesitatea dezvoltării unor tehnologii extrem de complicate care vor trebui ulterior implementate. Deşi substanţa cel mai des întâlnită în univers este hidrogenul, totuşi el nu se găseşte în stare simplă, ca resursă, în natură, aproape deloc, astfel că el trebuie produs. Ca să produci hidrogen, trebuie consumată energie. El este doar un purtător de energie, ca şi electricitatea. Problemele legate de folosirea hidrogenului ca şi combustibil sau ca şi element în celulele (pilele) de combustie (fuel cells) sunt atât de natural practicate, datorită costurilor ridicate care ar fi necesare pentru implementarea acestei tehnologii cât şi datorită problemelor de fizică şi chimie elementară teoretică, care nu pot fi rezolvate. Prima ironie este dată de faptul că petrolul, în forma brută, conţine cea mai mare cantitate de hidrogen pentru consum, mai mult decât hidrogenul pur, deoarece structura atomilor la hidrocarburi foloseşte mai puţin spaţiu.

Hidrogenul, de asemenea, are un coeficient caloric mai mic (un galon de petrol: 3,78 litri – are 115.000 de btu, un galon de hidrogen lichid are doar 30.000 btu ) astfel că, teoretic, ai nevoie de o cantitate de hidrogen lichid de 4 ori mai mare (comparat cu petrolul), pentru a parcurge aceeaşi distanţă cu acelaşi tip de motor. Această valoare mică a coeficientului caloric dictează de asemenea o creştere în volum sau în presiune a întregului sistem: producere, distribuţie, transport, depozitare. Hidrogenul pur nu poate fi transportat cu actuala infrastructură pentru transportul de gaze deoarece este de aproximativ 10 ori mai putin dens decât gazele transportate de obicei prin ţevi. De altfel, având cea mai mică moleculă posibilă, nu există tehnologie sau material care să permită transportul hidrogenului în stare normală. Mai mult, ca să transporţi aceeaşi cantitate de energie pe care o transportă actualmente o autocisternă obişnuită cu hidrocarburi, ai nevoie de minim 15 autovehicule identice dacă e vorba de hidrogen lichid sau de 22 dacă e vorba de hidrogen compresat. Deasemenea, autocisterna va consuma 34% din cantitatea transportată la fiecare 500km, în loc de 2 - 4% în cazul hidrocarburilor. Este evident că hidrogenul este greu,dacă nu imposibil de transportat ceea ce înseamnă că trebuie produs chiar acolo unde va fi consumat. Aşa cum se vede, un alt impediment major al hidrogenului pur este volumul. Un kilogram de hidrogen conţine aproape aceeaşi cantitate de energie (142 MJ) ca 4 litri de benzină (138MJ). Dar fiind un gaz cu densitateaextrem de mică şi cu molecule mici, un kilogram de hidrogen depozitat într-uncilindru sub presiune la 150 atmosfere (2.200 psi) ocupă 91 de litri (adică 1.6 MJ/litru). Pentru comparaţie, 8.2 litri de benzină conţin aceeaşi cantitate de energie.

Nu există încă tehnologii pentru cilindri sub presiune de 350 de atmosfere (5.000 psi) sau de 700 de atmosfere (10.000 psi), dar chiar dacă s-ar investi costurimasive în dezvoltarea acestei tehnologii, la 700 de atmosfere volumul kilogramului

22

de hidrogen ocupă 27 litri, ajungând la 5,3 MJ / litru. Hidrogenul lichid este cevamai avantajos comparat cu hidrogenul compresat, pentru că se ajunge la doar 14litri / kilogram, adică 10 MJ / litru. Dar hidrogenul vaporizează la -253 °C, necesitând un tanc criogenic special. Mai rău, în laboratoare, în condiţii extreme,hidrogenul lichid nu rezistă mai mult de 2 zile, indiferent de materialul din care ecompus tancul, deoarece hidrogenul lichid "fierbe" la o rată de minim 3% pe zi,ceea ce înseamnă că nu se poate stoca H2 sub nicio formă în rezervoarele de automobile, deoarece, după o perioadă de câteva zile, tot hidrogenul din rezervorsau din celulele de combustibil s-ar evapora. Teoretic trebuie cam 14.2 MJ/kgLH2ca să răceşti hidrogenul de la 25°C la -253 °C, dar practic acum s-a ajuns la o cifră de 30.3 MJ/kgLH2. Nu trebuie uitat faptul că, de asemenea, există costuri mari şi consum de energie pentru producerea hidrogenului pur, nu numai pentru comprimarea/lichefierea lui.

Există mai multe modalităţi de a obţine hidrogen: fie prin electroliza apei, procesarea biomaselor, procesarea gazului natural , separarea apei, folosind lumina sau cu ajutorul algelor modificate genetic. Aceste procese sunt mari consumatoare de energie şi rezultatul este întotdeauna hidrogen cu un raport energetic negativ. Electroliza apei ( cel mai curat procedeu pentru obţinerea hidrogenului ) este, dintre toate, cel mai negativ proces din punct de vedere energetic, aproximativ 75% eficienţă şi costuri de patru ori mai mari decât transformarea gazului natural în hidrogen, o industrie deja stabilă. S-a demonstrat matematic că este mai ieftin şi mai puţin poluant să arzi pur şi simplu gazul natural decât să-l transformi în hidrogen.

Un alt element foarte important din lungul şir al problemelor legate de hidrogen, ca şi combustibil, este securitatea autovehiculului, deoarece un rezervor de hidrogen comprimat sau lichid prezintă un risc major de explozie în caz de avarie.

În concluzie, hidrogenul, ca şi combustibil, pentru motoarele cu ardereinternă este, din orice punct de vedere, atât teoretic cât şi practic, o alternativăextrem de scumpă, care trebuie implementată cu costuri uriaşe şi cu potenţialeefecte negative asupra atmosferei mult mai mari decât combustibilii fosili.

Totuşi, au fost câteva motoare cu ardere internă, care au fost adaptate pentru a utiliza hidrogen lichid drept combustibil. BMW H2R ("Hydrogen RecordCar"), cu o putere de 210kW (232CP) a atins 300km/h. Hydrogen 7, al aceleiaşi firme, este construit cu un motor de 260 kW, 229 km/h şi 0 - 100km/h în 9.5 sec. şi are posibilitate dublă de alimentare: şi benzină şi hidrogen. Acest lucru s-a realizatprin montarea unui rezervor de hidrogen lichid, ceea ce a redus capacitatea compartimentului de bagaje de la 500 la 250 l. Hidrogenul înmagazinat permite oautonomie de 200 km, dar la neutilizare în decurs de 9 zile se reduce la o cantitatesuficientă pentru parcurgerea a 20 km. De asemenea, Mazda a echipat modelul său,

23

RX-8 cu motor Wankel (piston rotativ), ce funcţionează cu combustibil hibrid, benzină sau hidrogen, dezvoltând 184 kW (255 hp).

b. Motoarele pe aburi sau pe aer comprimat

Se bazează pe o tehnologie veche, „redescoperită” în cazul ambelor motoare. Acestea au performanţe la fel ca ale motoarelor bazate pe combustibili fosili, dar se întâlnesc aceleaşi probleme tehnologice, ca si în cadrul altor tehnologii: costurile mari de implementare, necunoaşterea tuturor costurilor „ascunse”, precum şi faptul că pot fi potenţial mai poluante decât motoarele clasice.

2.6 Viitorul combustibililor fosili cu un nivel scăzut de CO2

Protecţia mediului presupune o utilizare cât mai eficientă a resurselor deenergie disponibile. Prin urmare, în Europa şi în lume trebuie exploatatăposibilitatea de a spori eficienţa transformării cărbunelui în electricitate. Deasemenea, tehnologiile de captare şi stocare permanentă a dioxidului decarbon produs de centralele electrice trebuie dezvoltate şi utilizate într-o maimare măsură.

În cadrul politicii europene în domeniul energiei, Comisia Europeană a adoptat o comunicare privind maniera durabilă de a produce energie electrică din combustibili fosili, axându-se pe tehnologii durabile, care utilizează cărbunele, ceea ce va permite menţinerea contribuţiei importante a acestui combustibil la siguranţa şi caracterul competitiv al furnizării de energie pentru Europa.

Cărbunele şi gazul generează peste 50 % din volumul energiei electrice furnizate în UE şi vor continua să ocupe un loc important printre sursele de energie. Pentru ca UE să îşi îndeplinească obiectivele pe termen lung, privind schimbările climatice este necesar să se utilizeze tehnologii care se bazează pe cărbune curat şi să se reducă semnificativ emisiile de CO2.

Pe de altă parte, la nivel internaţional este esenţial să se dezvolte tehnologii curate de captare şi stocare a dioxidului de carbon. Se estimează că, în lume, până în anul 2030, producţia de energie electrică din cărbune se va dubla în raport cu nivelul actual. De asemenea, acest lucru va crea noi perspective pentru exporturile europene. Pentru ca utilizarea durabilă a combustibililor fosili să devină o realitate după 2020, UE trebuie să creeze un cadru de reglementare favorabil dezvoltării acestor noi tehnologii, să investească mai mult şi mai eficient în cercetare, precum şi să ia măsuri la nivel internaţional.

Schema de comercializare a certificatelor de emisii din UE va trebui, în viitor, să includă în egală măsură captarea şi stocarea.

24

În 2007 Comisia a început să lucreze pentru:- a crea un mecanism de stimulare pentru construirea şi punerea în practică, până în 2015, a douăsprezece proiecte demonstrative la scară largă privind tehnologiile de utilizare durabilă a combustibililor fosili la producerea comercială a energiei electrice în UE;- a indica un termen clar pentru instalarea de dispozitive de captare şi stocare a CO2

în centralele care utilizează gaz şi cărbune; în prezent, Comisia consideră că, până în 2020, toate centralele noi, care utilizează cărbune trebuie să fie dotate cu tehnologii de captare şi stocare a CO2, iar centralele deja existente trebuie să urmeze progresiv aceeaşi direcţie.

Combustibilii fosili constituie un element important în cadrul resurselor energetice folosite în Uniunea Europeană, ca şi în multe alte economii. Tradiţional, cărbunele este cel mai important combustibil fosil utilizat la producerea energiei electrice şi, de departe, combustibilul care generează cea mai mare cantitate de dioxid de carbon.

Cărbunele poate contribui la securitatea aprovizionării cu energie şi la economia europeană şi mondială, doar dacă se utilizează tehnologii care să permită reducerea drastică a efectelor nocive ale acestuia asupra mediului.

În prezent, în sectorul producţiei energiei electrice din ţările cele mai dezvoltate se utilizează la scară largă tehnologii curate de utilizare a cărbunelui, care sporesc eficienţa şi reduc emisiile poluante. Se estimează că, până în 2020, se vor înregistra progrese în ceea ce priveşte noi soluţii tehnologice care să includă, la rândul lor, conceptele de captare şi stocare a CO2 în cadrul producţiei de energie electrică din cărbune astfel încât, după 2020, în UE şi în lume, nivelul emisiilor generate de producţia de energie electrică să fie aproape zero.

Combustibilii fosili vor rămâne, până în anul 2030, principala sursă de energie la nivel mondial, deşi cererea de petrol se va reduce uşor, însă acest declin va fi contrabalansat de importanţa mai mare a cărbunelui. Potrivit estimărilor Agenţiei Internaţionale pentru Energie (AIE), centralizate în raportul anual World Energy Outlook, preluat de Reuters, combustibilii fosili vor acoperi în proporţie de 84% creşterea cererii de energie în perioada 2005-2030, consumul de energie fiind estimat, la finele intervalului menţionat, la 17,7 miliarde de tone echivalent petrol, faţă de 11,4 miliarde de tone în anul 2005. Petrolul va rămâne în continuare cea mai importantă sursă individuală de energie, însă ponderea sa în cererea globală de energie primară va scădea de la 35% la 32%. Continuând trendul puternic ascendent din ultimii ani, cererea de cărbune va înregistra cea mai semnificativă creştere în termeni absoluţi, avansul plasându-se la 73% în termeni absoluţi în perioada 2005-2030.

În urma acestei evoluţii, ponderea cărbunelui în cererea mondială de energie va creşte de la 25% la 28%. Cel mai semnificativ avans în ceea ce priveşte

25

consumul de cărbune va fi înregistrat în China şi India. Gazele naturale, un combustibil cu un grad de poluare mult mai scăzut decât cărbunele, va înregistra o creştere moderată a gradului de utilizare la nivel mondial, de la 21% la 22%, în timp ce energia nucleară, care nu generează emisii de dioxid de carbon, va fi utilizată într-o proporţie mai mică, reprezentând 5% din cererea globală, faţă de 6% la începutul intervalului analizat.

Hidroenergia îşi menţine o pondere de 2% în cererea globală de energie, ponderea biomasei va scădea de la 10% la 9% în mixul energetic, în timp ce alte surse regenerabile de energie vor fi utilizate într-o măsură uşor mai mare. Cererea de energie primară reprezintă cererea pentru materii prime utilizate la generarea de căldură, produce petroliere rafinate sau electricitate. În ansamblu, cererea globală de energie va creşte cu 50% până în 2030, avans determinat în proporţie de 45% de China şi India.

Potrivit concluziilor raportului AIE, dependenţa statelor consumatoare de ţiţei faţă de OPEC şi Rusia va creşte, evoluţie care va spori riscurile asociate siguranţei energetice. OPEC va asigura, în 2030, 52% din livrările internaţionale de ţiţei, comparativ cu 42% în prezent. AIE apreciază că datele cuprinse în raportul din acest an constituie cele mai defavorabile perspective semnalate vreodată.

Ţările bogate nu au reuşit să ia măsuri concrete în vederea îmbunătăţirii siguranţei energetice şi încetinirii impactului negativ al schimbărilor climatice, incercând să dezvolte şi să identifice rapid modalităţile de încetinire a avansului cererii de petrol şi de îmbunătăţire a eficienţei energetice şi să pregătească un program global pentru soluţionarea problemelor legate de schimbările climatice.

3. Uleiuri

Autovehiculele şi avioanele au produs deopotrivă mari frământări. Eterna întrebare "Care este cel mai bun ulei?" a suscitat o sumedenie de

polemici, multe bazate mai degrabă pe informaţii incomplete şi mituri, decât pe argumente ştiinţifice. Subiectul este de o foarte mare complexitate şi prezintă prea multe variabile pentru a da un răspuns tranşant.

În continuare o să încerc să concentrez informaţiile traduse din literatura de specialitate şi a marilor producători de uleiuri, oferind posibilitatea fiecăruia de a răspunde propriilor necesităţi.

O primă întrebare pe care ne-o punem pentru a ne familiariza cu necesitatea folosirii unui ulei de calitate este : “De ce avem nevoie de ulei?”.Folosim ulei la motoarele noastre din mai multe motive.

26

În primul rând, evident, uleiul se comportă ca lubrifiant. Dacă motorul este în parametri corecţi, aproape că nu vor exista contacte directe între componentele metalice, între ele interpunându-se o peliculă subţire de ulei. În plus, uleiul circulă prin motor acţionând şi ca agent de răcire pentru componentele ce nu pot intra în contact cu lichidul de răcire.

De exemplu, a devenit o banalitate la motoarele sport pulverizarea uleiului sub fusta pistonului pentru a-l răci. Mai mult, nu există nici o altă metodă de răcire a transmisiei, această sarcină căzând tot pe seama uleiului. Segmenţii motorului nu fac minuni, etanşarea nefiind perfectă. O parte în reziduurile post-combustie vor pătrunde în interiorul motorului. Acestea pot fi de multe ori mici particule de carbon, care ar putea foarte uşor să distrugă motorul motocicletei.

O altă sarcină a uleiului este tocmai de a absoarbe aceste particule în suspensie şi a le căra până la filtrul de ulei, unde vor fi reţinute. De asemenea, dacă benzina conţine sulf (şi de obicei conţine), acest sulf poate interacţiona cu apa şi oxigenul, rezultând acid sulfuric. Un ulei de calitate va conţine agenti neutralizanţi ai acizilor, deci motorul va interacţiona cu o sumedenie de alţi factori, pe care uleiurile moderne trebuie să le elimine şi să menţină motorul cât mai curat posibil.

3.1 Cum se obţine uleiul?

Cea mai mare parte a biomasei pe planeta noastră este formată din ţesuturi organice fosilizate, care, în decursul a milioane de ani, s-au transformat în ceea ce numim noi acum "crude oil" sau ţiţei, în a cărui componenţă intră benzina, kerosen, ulei de ungere, ulei de motor, de transmisie, parafină, asfalt, nisip, materie organică etc. şi, ocazional, gândaci morţi. Companiile petroliere separă ţiţeiul crud în părţile sale componente. O sută de ani în urmă am fi distilat această materie primă la diferite temperaturi, unde am fi obţinut diferite substanţe. Cam după cincizeci de ani s-a început cu adevărat procesarea ţiţeiului crud, în prezent folosindu-se un sistem complicat, unde acesta este încălzit foarte precis la anumite temperaturi, supus la înaltă presiune, etc , în dorinţa de a obţine chimicale cât mai pure din ceea ce s-a găsit sub nisipuri. Cele mai multe uleiuri au de cele mai multe ori în compoziţia lor diferite componente chimice cu proprietăţi, de asemenea, foarte diferite. Temperatura la care un ulei va începe să ardă, numită "flash point" (punct de aprindere), este determinată de chimicalele care ard la cea mai joasă temperatură. Cu cât valoarea acestuia este mai ridicată, cu atât uleiul va fi mai stabil la temperaturi ridicate. "Pour point" (punct de curgere) este determinat de temperatura unde uleiul va înceta să se comporte ca un lichid, adică va deveni aproape solid. Cu cât valoarea sa este mai mică, cu atât motorul va fi mai protejat la temperaturi foarte scăzute.

27

Grosimea unui ulei sau, mai bine zis, rezistenţa pe care acesta o opune mişcării se numeşte vâscozitate. Aceasta depinde de multele componente chimice conţinute de un ulei şi de felul cum acestea reacţionează între ele şi la căldură. Cu cât uleiul îşi menţine vâscozitatea la temperaturi ridicate, cu atât valoarea indicelui de vâscozitate (V.I.) este mai mare. Din nou, toate aceste proprietăţi depind de componentele chimice ce alcătuiesc un ulei.

3.2 Uleiurile sintetice

Uleiurile sintetice au fost iniţial concepute ca nişte uleiuri cu o bază foarte pură şi proprietăţi excelente. Construind moleculele uleiului sintetic artificial din bucăţi foarte mici, se poate garanta că vor avea ca rezultat faptul că fiecare moleculă va fi exact ca celelalte şi astfel vor servi numai interesului intenţionat, fără compromisuri, fără impurităţi, gândaci, scoici şi altele. PAO (Poly Alpha Olefin) este formula de bază a uleiurilor sintetice. Ele sunt considerate ca fiind grupa IV. Până în 2000, aceste PAO au avut un mare avantaj în faţa celor minerale datorită performanţelor la temperaturi scăzute şi rezistenţei la oxidare, care este o condiţie critică împotriva formării acizilor. Oricum, grupa III poate atinge performanţe similare grupei IV la jumătate de preţ. Se zvoneşte că se lucrează la un nou procedeu de obţinere PAO, mult mai ieftin, şi că în curând PAO va fi din nou o componentă importantă a uleiurilor moderne. O altă categorie de uleiuri este făcută din esteri rafinaţi şi procesaţi - grupa V. Esterii îşi încep viaţa ca acizi graşi din plante şi animale, care apoi sunt combinaţi chimic în esteri, diesteri şi poliesteri. Această categorie este cea mai scumpă de produs. Datorită faptului că esterii sunt molecule polare şi au bune proprietăţi de solvenţi, un ulei pe bază de esteri va face o treabă excelentă pentru a menţine motorul curat. Se prefigurează noi materii prime pentru obţinerea uleiurilor, cum ar fi gazele naturale lichide. Acestea vor fi grupa III+ şi se presupune că-şi vor face apariţia pe la mijlocul lui 2010.

3.3 Uleiuri semisintetice

Uleiurile semisintetice sunt un amestec de ulei mineral şi nu mai mult de 30% ulei sintetic. Dacă fabricantul nu adaugă mai mult de 30% ulei sintetic şi nu schimbă pachetul de aditivi, nu trebuie să reomologheze uleiul.

În prezent, odată ce toată lumea a acceptat că grupa III minerală este "sintetică", sensul termenului "semi-sintetic", în opinia multora, nu şi-ar mai avea rostul. Dar marilor producători le convine: costă cam 15% mai mult să produci

28

acest tip de ulei, iar preţul final este dublu.

3.4 Fabricarea uleiurilor multigrad

Un ulei standard simplu, de exemplu W30, nu va avea în componenţa sa aditivi pentru a ţine motorul curat. Acest ulei va fi relativ gros şi relativ greu de turnat la temperatura camerei. El se va subţia dramatic pe măsură ce temperatura va creşte. Într-o zi foarte friguroasă (de ex. -200C), acest ulei se va îngroşa atât de tare încât motorul nu va mai porni şi, dacă totusi va porni, pompa de ulei nu va avea ce pompa pentru a proteja motorul. Pe vremuri, camionagii adăugau kerosen în ulei, la pornire, pentru a-l subţia. Apoi aşteptau să se evapore kerosenul, înainte de a produce vreo pagubă. Astăzi uleiurile sintetice veritabile au indici gen 0W40, care la (-50)0C au încă o vâscozitate suficient de mică pentru a permite pornirea în siguranţă a motoarelor. Un ulei vândut ca 10W40 nu este mai gros decât un ulei simplu 10W în condiţii de frig accentuat (00C şi sub 40), ceea ce înseamnă că nu este nici mai subţire decât un ulei simplu cu indice 40 la temperaturi înalte (1000C şi peste). Aşadar, primul număr ne indică performanţa uleiului la şi sub temperatura unde apa îngheaţă, iar cel de-al doilea număr la temperatura unde apa fierbe. Componentul chimic adăugat, pentru a se putea obţine acest lucru, se numeşte "aditiv de îmbunătăţire a vâscozităţii" , V.I.I. (viscozity index improvers). Pentru a obţine un 10W40, fabricantul va începe cu un ulei standard de baza 10W. Singur, acest ulei se va subţia atât de mult la temperatura de utilizare, încât pelicula de ulei va fi aproape inexistentă. Aşa că, se adaugă aceste foarte speciale molecule lunguieţe, "aditivii de îmbunătăţire a vâscozităţii" (V.I.I.), ce vor asigura o vâscozitate suficientă la temperaturi ridicate. Problema cu aceşti aditivi este că, în primul rând, nu sunt lubrifianţi, deci cu cât avem mai mult aditiv, cu atât mai puţin ulei propriuzis. În al doilea rând, aceste molecule de V.I.I. se distrug foarte uşor în anumite condiţii de stres. Cu fiecare moleculă de V.I.I. spartă , se mai pierde ceva din vâscozitatea la temperaturi mărite. Uleiurile sintetice fabricate din PAO şi/sau diesteri au nevoie de foarte puţini V.I.I., pentru a-şi păstra vâscozitatea la temperaturi ridicate, astfel că nu mai există pericolul pierderii performanţelor uleiului pe măsură ce V.I.I. se distrug. În concluzie, uleiurile sintetice veritabile sunt de departe foarte recomandate pentru motociclete. 10W30 are nevoie de creşterea vâscozităţii specifice cu un factor de 3, ce necesită o însemnată cantitate de V.I.I.; 10W40 cu un factor de 4, care rezultă într-un necesar de V.I.I., chiar mai ridicat; 20W50, care pare ca 10W40, de fapt are nevoie de o creştere a vâscozităţii specifice la temperaturi ridicate cu un factor de numai 2.5 , aşa că va necesita mai puţin V.I.I., chiar şi decât 10W30; 15W40, de asemenea, are factorul 2.5 , aşadar acest ulei este cu

29

mult mai stabil decat 10W40. O modalitate de a aprecia conţinutul de V.I.I. este de a căuta V.I. (indicele de vâscozitate) pe pagina web a producătorului (dacă este disponibilă). Uleiurile de bază au mai toate acelaşi V.I. de plecare aşa că, în general, cu cât e mai mare conţinutul de V.I., cu atât şi V.I.I. e mai prezent şi deci cu atât mai puţin aceste uleiuri sunt potrivite pentru motociclete. În 1994 Dr. John Woolum (USA) a testat în motocicleta sa vâscozitatea a mai multor mărci de ulei 10W40 şi a descoperit că majoritatea uleiurilor minerale şi-au ieşit din parametri în mai puţin de 1500 de mile, când a devenit deja 10W25. Acelaşi ulei testat în maşina sa Honda Accord, după 3600 mile era încă 10W37. Concluzia e simplă: motoarele de motocicletă solicită considerabil mai mult uleiul decât cele de maşinş. Mai mult, uleiurile minerale cu indicativul 10W40, 5W20, 5W30 nu pot fi utilizate în siguranţă la motociclete mai mult de 1000-1500 mile. Categoric, se ridică întrebarea, “Dacă V.I.I. sunt atât de scumpi şi fragili, de ce se mai folosesc, de ce nu un ulei monograd 30W?”. Poate dacă aţi locui undeva într-un loc unde temperatura nu se schimbă niciodată, aceasta n-ar fi o idee deloc rea. Oricum, dacă motorul va vedea vreodată temperaturi cuprinse între 15-35 grade, atunci cu siguranţă veţi avea nevoie de un ulei multigrad. Un ulei multigrad va avea suficientă vâscozitate la pornire într-o dimineaţă răcoroasă şi o protecţie superioară, când, în trafic, motorul motocicletei se va încălzi la peste 1100C. Vâscozitatea nu este de fapt măsurată in W, ci mai degrabă în unităţi denumite "Stokes" (George Gabriel Stokes - 13 august 1819-1 February 1903 - un matematician şi fizician, care, la Cambridge, a adus contribuţii importante în dinamica fluidelor, în optică şi în fizica matematică).

Pentru uleiuri se folosesc sutimi de Stokes - centiStoke cSt. W este o invenţie americană - API (American Petroleum Institute), ce foloseşte o unitate de măsură diferită pentru măsurarea vâscozităţii la temperaturi foarte scăzute şi foarte ridicate, numită cent-Poise cP. 10W se referă la uleiuri aflate într-o plajă de valori ale vâscozităţii, aşa că, două firme diferite de ulei ar putea avea diferite valori ale vâscozităţii.

Pachetele de aditivi sunt concepute pentru a face ca un ulei finisat să îndeplinească una dintre condiţiile impuse pentru omologare.

Astfel, avem 2 clase de omologare:- S - pentru benzina; - C - pentru Diesel.

Standardele pentru omologare sunt menţinute de către API. De-a lungul anilor, API a îmbunătăţit şi modificat aceste standarde.

Cele mai obişnuite standarde S sunt SL şi SM. Aceste standarde diferă de cele mai vechi, ca SH, prin scăderea conţinutului de fosfor pentru prelungirea vieţii

30

catalizatoarelor şi prin creşterea molibdenului pentru scăderea frecării interne şi îmbunătăţirea consumului. Fosforul a fost iniţial adăugat pentru protecţia zonelor de mare presiune, cum ar fi cuzineţii vibrochenului sau axele camelor. Astfel, prin scădere, s-a făcut un compromis pentru o mai puţina poluare, foarte probabil pe costul creşterii uzurilor la motoare. Molibdenul este, cum ziceam, adăugat pentru a ameliora consumul, însă poate cauza probleme motoarelor cu ambreiaj în baie. Cele mai multe pachete de aditivi pt clasa S sunt de asemenea concepute ieftin, pentru a rezulta un ulei cu un preţ scăzut. SL şi SM sunt amândouă sărace în fosfor. La fiecare 3 ani sau pe aproape, API mai scoate un standard S. Noile standarde le vor înlocui pe cele vechi. De exemplu, standardul SH includea o extra protecţie la depunerile cauzate de temperaturile extrem de ridicate dezvoltate de motoarele cu turbină, foarte la modă la începutul anilor '90. SJ deja nu mai aveau acea extra protecţie când moda s-a schimbat. Ideea este că nu neapărat noile standarde sunt mai bune decât cele vechi. Standardul SH este probabil cel mai potrivit pentru motociclete, însă nu prea se mai găseşte. Oricum, uleiurile etichetate drept "conservant de energie", care reclamă scăderea consumului, nu sunt recomandate pentru ambreiajul umed al motocicletelor: 0W20, 5W30, 10W30. Cei mai mulţi fabricanţi de ulei standard S folosesc procedeul omologat Chevron Iso-DeWaxing, cumpărând apoi un pachet de aditivi de la alte companii, care sunt considerabil ţinute în frâu de standardele API. Companiile de aditivi, cum ar fi Lubrizol, Ethyl, Infinium sau Oronite dezvoltă formule de aditivi, pe care le omologhează, după care le oferă marilor producători de ulei. Din păcate, datorită comodităţii şi spiritului de afaceri, vom găsi cam acelaşi "lichid gălbui" comercializat sub diferite nume şi bidonaşe. Deşi companiile mari producătoare de uleiuri încearcă să ne convingă de superioriatea produselor lor, dacă au ştampila API pe ele, probabil sunt aproape identice cu ale concurenţei.

4. Industria autovehiculelor

Industria autovehiculelor, industria care produce automobile şi alte vehicule

care folosesc benzină pentru a merge, cum ar fi autobuze, camioane şi motociclete, industria automobilelor este una din cele mai importante industrii din lume care afectează nu numai economia, dar şi cultura lumii. Ea asigură slujbe pentru milioane de oameni, generează milioane de dolari în profituri globale.

31

Automobilele au revoluţionat transportul în secolul 20, schimbând pentru totdeauna modul în care oamenii trăiesc, călătoresc şi muncesc.

Automobilul i-a ajutat pe oameni să călătorească şi să transporte bunuri mai repede şi mai departe. Industria automobilelor a redus costul per total al transportului, folosind metode noi precum: producţia în masă( realizând mai multe produse în acelaşi timp, decât făcând unul de la cap la coadă într-un timp), marketing dezvoltat( vânzând produse la nivel naţional decât la nivel local). Între 1886 şi 1898, erau cam 300 de automobile construite, deci nu era dezvoltată o industrie adevărată. Un secol mai târziu, constructorii de maşini şi cumpărătorii „dezvoltându-se” permanent, construcţia de maşini a devenit cea mai mare activitate industrială, cu aproape 54 de milioane de maşini construite anual.

Ca rezultat al unei transportări mai uşoare şi mai rapide, economia Americii şi a lumii a devenit dependentă de mobilitatea pe care o oferă automobilele, camioanele şi autobuzele. Această mobilitate a făcut astfel încât cele mai îndepărtate populaţii să interacţioneze una cu celelalte, sporind comerţul. Transportul de marfă de la consumator şi de la consumator la marfă a devenit o industrie. Automobilul a adus cu el o serie de probleme, cum ar fi poluarea aerului, aglomeraţii de trafic şi accidente pe autostradă. Totuşi, industria automobilelor continuă a fi una din cele mai importante surse de lucru şi de transport pentru milioane de oameni oriunde pe glob. Preţul mare şi autonomia redusă reprezintă bariere în succesul autovehiculelor. Peste aproape două decenii, 86% din automobilele aflate în circulaţie vor fi propulsate de motoare neconvenţionale. Totuşi, acestea prezintă mai multe dezavantaje. Specialiştii spun că automobilul cu motor electric va deveni în curând un fenomen de masă. Cel puţin, aşa susţin constructorii de automobile, dar şi cercetătorii.

Un studiu realizat de Universitatea californiană Berkeley arată că aproximativ 86% din automobilele ce rulează pe străzi vor fi electrice în anul 2030. Procentul este condiţionat de apariţia unor centre de încărcare sau de schimbare a bateriilor dezvoltate la nivel global până în acel moment.

Conform cercetătorilor americani, apariţia respectivelor centre nu va rezolva doar problema alimentării în sine, ci şi una de ordin psihic, pe care o au şoferii de astăzi cu privire la autonomia redusă a modelelor de acest tip. Asta pentru că, dacă pleci la serviciu şi uiţi să alimentezi maşina, toate grijile tale dispar, deoarece ai la dispoziţie un astfel de centru ce poate fi amenajat chiar în interiorul benzinăriilor.

Cu actualele tehnologii, autonomia medie este de 50-80 de kilometri până la următoarea reîncărcare. Ea nu va depăşi niciodată 200 de kilometri. Distanţa mică până la care trebuie să reîncarci maşina nu ar reprezenta o problemă stringentă, dacă în benzinării ar exista şi staţii de alimentare a maşinilor la curent electric.

32

Constructorii auto se reorientează către maşina electrică, pentru că, spun ei, reprezintă soluţia de ieşire din impas a industriei internaţionale de profil. Totuşi, preţurile mari de achiziţie şi de întreţinere, alături de autonomia firavă reprezintă o barieră serioasă în dezvoltarea acestui segment din piaţa auto.În încercarea de a acapara atenţia publicului, constructorii auto se întrec în a lansa modele, fie că este vorba de maşini sport sau destinate exclusiv transportului urban.

Tesla Motors a lansat modelul Roadster (Ex.: Fig 4.1 Tesla Motors - Audi TT Roadstar), o maşină electrică destinată plimbărilor sub cerul liber. Modelul a avut parte de o atenţie deosebită, pentru că este prima maşină electrică ce concurează modele sport consacrate.

33

Fig 4.1 - Tesla Motors - Audi TT RoadstarBYD este o companie ce realizează baterii, însă recent a trecut şi la

construirea maşinilor electrice şi a componentelor necesare pentru maşinile hibrid. EV, maşina produsă de BYD, se pare că va deveni una dintre cele mai accesibile în

34

următorii ani. Compania mai are încă trei maşini electrice: E6, BYD F2DM şi F6DM.

Modelul XS500, de la Miles Automotive Group, va intra pe piaţa din SUA anul acesta şi va costa între 30.000 şi 35.000 de dolari.

MIEV, de la Mitsubishi, este o maşină de mici dimensiuni ce funcţionează cu baterii. Mitsubishi a anunţat că va începe producţia acestui model în acest an.

Modelul EV1, de la General Motors (Ex.: Fig. 4.2 General Motors - EV1), este aproape o legendă, pentru că a fost una dintre primele maşini electrice lansate pe piaţă. Un astfel de model a ajuns să coste în SUA chiar şi 465.000 de dolari.

Fig. 4.2 - General Motors – EV1

4.1 Între 50 şi 200 de kM până la reîncărcare

Chevrolet Volt, tot de la General Motors, urmează să apară pe piaţă în 2011 şi va putea funcţiona până la 70 de kilometri în modul electric, înainte ca motorul pe gaz să pornească pentru a încărca bateriile. Indienii nu stau degeaba şi lansează REVA G-Wiz, model aflat în producţie încă din 2001. ZENN (Zero Emission, No Noise), funcţionează tot pe bază de baterii şi are două locuri.

4.2 La fel de scumpe ca limuzinele

35

Maşina produsă din 2006 poate circula până la 64 de kilometri fără reîncărcare şi atinge viteza maximă de 40 de kilometri pe oră.

Tango, de la Commuter Cars, costă 108.000 de lire sterline şi este calificată drept „maşină de vedete“.

De asemenea, Aptera 2E (Fig. 4.3 - a), b) - Aptera 2E) este un vehicul electric ce are un aspect avangardist, Google investind sume consistente în compania producătoare. Modelul electric va costa 27.000 de lire sterline, iar cel hibrid 30.000 de lire sterline. Fisker Karma funcţionează pe baterii până la o distanţă de 80 de kilometri, iar apoi intră în acţiune motorul pe gaz, pentru a genera putere şi a reîncărca bateriile.

Fig. 4.3 - a), b) - Aptera 2ECei de la Toyota au avut un SUV electric de dimensiuni medii, RAV4 EV

(Fig. 4.4 Toyota - RAV4 EV). Automobilul s-a vândut între 1997 şi 2003, după care

36

programul a fost oprit, deşi existau cumpărători.

Fig. 4.4 Toyota - RAV4 EV

THINK City, maşinuţa de la THINK Global, o companie norvegiană, are patru locuri, atinge o viteză maximă de 104 kilometri pe oră şi poate parcurge 202 kilometri fără reîncărcare. Din păcate, THINK are probleme financiare.

Lightning GT (Fig. 4.5 British Lightning Car Company - Lightning GT)este o maşină sport electrică, realizată de British Lightning Car Company. Automobilul poate ajunge de la 0 la 100 de kilometri pe oră în mai puţin de patru secunde, iar caroseria este realizată din fibră de carbon. Dacă totul va merge bine, maşina va intra pe piaţă anul acesta la un preţ de 155.000 de euro.

EV1, primul produs de serie din lume, se încadrează şi el în această categorie. General Motors a lansat între anii 1996-1999 primul automobil electric, EV1. Totuşi, acesta a fost retras de pe piaţă din cauza presiunii companiilor petroliere şi a argumentelor privind lipsa de cerere.

37

Fig. 4.5 British Lightning Car Company - Lightning GT

Astfel, anul 2008 reprezintă începutul erei automobilului de serie în totalitate electric. Este anul în care s-au lansat pe piaţă diverse concepte de acumulatori cu un randament relativ ridicat şi un preţ accesibil. Se preconizează că până în 2011 constructorii auto vor produce o maşină electrică performantă de serie, la un preţ apropiat de cel al autovehiculelor clasice.

4.3 Avantaje şi dezavantaje în folosirea motoarelor electrice

PRO:- Nu poluează;- Elimină dependenţa de petrol;- Motorul funcţionează o perioadă mai îndelungată fără reparaţii;- Bateria pe litiu, mai ieftină de trei ori decât benzina;- Maşinile electrice sunt silenţioase;

CONTRA:- Costuri de producţie mari- Preţ de achiziţe piperat;- Autonomie mică;- Bateriile sunt grele;

38

- Conţin materiale toxice;- Reciclarea lor ridică probleme;- Lipsa unor staţii de alimentare;- Service scump.

Secoul 21 a început şi moda de azi va continua mult timp: comerţ global şi flexibilitatea construcţiei.

Computerizarea va juca un rol major în designul automobilului. Descoperirea de noi aliaje vor ajuta la crearea de noi maşini mai uşoare şi care vor consuma cu mult mai puţin. În curând, cercetătorii vor descoperi ceva mai eficient decât benzina, cum ar fi apa. La fel şi căutarea unor carburanţi alternativi şi design-uri eficiente.

5. Concluzii

Într-o lume aflată în continuă evoluţie, este greu de prezis care va fi viitorul autoturismelor şi al combustibililor care le deplasează.

Combustibilii clasici beneficiază de marele avantaj de a avea o reţea de distribuţie bine pusă la punct, de faptul că tehnologiile sunt bine implementate şi costurile totale cunoscute şi relativ scăzute.

Poate singura concluzie certă este că o societate bazată pe consumul de hidrogen pur este utopică datorită problemelor pe care le-am reliefat.

De asemenea, combustibilii alternativi „bio” nu pot fi consideraţi soluţii absolute, tentativa de a implementa folosirea lor la scară largă putând duce mai degrabă la creşterea poluării atmosferei decât la scăderea ei.

Poate singura alternativă viabilă la ora actuală, pentru combustibilii fosili, este cea a autoturismelor electrice, atât datorită faptului că infrastructura de dezvoltare şi tranport a curentului electric deja există, netrebuind să fie realizată de la 0, ca în cazul hidrogenului.

Însă, pentru a putea fi cu adevărat o soluţie, această tehnologie trebuie dezvoltată şi mai mult, atât pentru a produce curent electric din surse nepoluante: centrale nucleare, energie solară, energie eoliană, etc, cât şi prin dezvoltarea tehnologică, care să permită performanţe cât mai crescute la un consum cât mai scăzut de curent electric.

39

BIBLIOGRAFIE

Dan Florian, Carmen Eva Dan - “Combustibili, poluare, mediu” , Editura: Dacia

Călin Cristin Cormos -  “Decarbonizarea combustibililor fosili solizi prin gazeificare”, Editura: PRESA UNIVERSITARĂ CLUJEANĂ(2008)

http://ro.wikipedia.org/wiki/Combustibil http://www.motociclism.ro/forum/index.php?showtopic=62409 http://www.europarl.europa.eu/sides/getDoc.do?

language=RO&type=IM-PRESS&reference=20090324IPR52481

40