Atomstudier gir bedre miljø

Det har lenge vært forsket på forbindelsen mellom svovelinnhold og katalysatoreffekt. Spørsmål: Hvorfor forgifter svovel i drivstoff og smøremidler, katalysebelegget i avgassystemet?

Forskere i Laboratory for Energy and the Environment ved MIT (Massachusetts Institute of Technology), har gått helt ned på atomnivå for å avsløre hemmeligheten.

Å fjerne all svovel fra all råolje i verden er teknisk komplisert og forferdelig dyrt, sier professor Bernard Trout ved MIT-avdelingen.

- Det vi derfor gjør nå, er å forske på et katalysatorbelegg som faktisk tåler en viss mengde svovel uten å gå i baklås.

Problemet er koblet til den luftblanding som såkalte magermotorer går med. Dette er motorer som har langt lavere innhold av drivstoff i innsugningsluften. De går altså med luftoverskudd. Det å få motorstyringene til å reagere riktig dels på den magre blandingen under alle belastningsforhold, dels på et visst svovelinnhold i drivstoffet, viste seg å være nøkkelproblemet.

Forskerne klarte ikke å løse problemet før de detaljstuderte katalysatorbelegg i elektronmikroskop, og kom seg helt ned på svovelatom-nivå.

Da så de interaksjonen mellom edelmetall-overflaten i katalysatoren, og svovelet.

- Vi kjørte en og samme motor med ulike drivstoff der svovelinnhold osv. var detalj-analysert. Dette betyr at vi snart vet hvilke belegg som tåler hva, sier professor Trout.

Med tiden kan MIT gi motorfabrikanter og kjøretøybyggere m.fl., langt bedre råd enn de kunne før. Det de har funnet ut er at man kan styrke det platina-sjiktet som sørger for oksidering, altså forbrenning av avgassens hydrokarbonoverskudd.

I tillegg må man legge inn et nytt overflatesjikt i katalysatorene, etter platinasjiktet, sett i strømningsretningen. Dette sjiktet lages av bariumoksid og fanger nitrogenoksidene.

Problemet har vært - og er - at bariumsjiktet forgiftes av svoveltrioksid, et stoff som oppstår på platinaoverflaten da svoveldioksid reagerer med oksygenet på platinaoverflaten.

Det forskerne nå gjør er å studere oksygenatomenes vandring over de to overflatene, og deres samhandling med svovelatomene. Det som også detaljstuderes er hvordan svoveltrioksid så effektivt klarer å hindre det porøse bariumoksidsjiktet å ta opp nitrigenoksider i seg. Atomdetektivene er i gang.

Myndigheter verden over setter strengere og strengere grenser for hva drivstoff kan få inneholde av svovel. I Europa synker grensen sakte men sikkert ned mot 50 deler svovel pr. en million deler drivstoff (50 ppm).

Bilfabrikkene sier at de ønsker seg en grense helt ned mot 10 ppm. Bare da kan moderne dieselteknikk komme til sin rett, hevder for eksempel motorutviklerne hos DaimlerChrysler, Ford/Jaguar og Peugeot/Citroën. Bare da kan nemlig motorene få redusert utslippene av nitrogenoksider og skadelige partikler.