Deoarece filtrele de particule au fost prescrise, motoarele cu combustie emit mai puține particule. Dar uzura discurilor de frână și a anvelopelor contribuie, de asemenea, la poluarea fină a prafului din aer. Acesta este motivul pentru care cercetătorii au dezvoltat acum o nouă metodă pentru a măsura acest praf de frână, a identifica particulele și, în viitor, să poată compara cantitatea de praf generată de diferite modele de mașini.
Praful fin este format din particule minuscule care nu se afundă imediat pe pământ, ci plutesc mai degrabă în aer. Cu cât sunt mai mici, cu atât ne afectează mai mult sănătatea, deoarece pot pătrunde în continuare în căile respiratorii. Particulele de doar câțiva micrometri pot promova astmul, de exemplu, iar particulele ultra-fine pot pătrunde chiar în sânge și în creier. Majoritatea acestor particule fine de praf sunt produse în traficul rutier de motoarele cu ardere internă. Poluarea ar putea fi redusă oarecum prin intermediul filtrelor de evacuare și a interdicțiilor de conducere în orașe.
De ce este atât de dificil testul de praf
Dar nu doar motoarele vehiculelor emit cantități mari de particule. De asemenea, particulele intră în aer prin abraziune de la frâne și anvelope. Problema: Până acum se știe puțin despre aceste particule, deoarece încă nu există nicio metodă cu care masa și numărul de particule emise de praful de frână să poată fi măsurate cu precizie. Dificultatea este că frânele rotative – spre deosebire de o țeavă de eșapament – nu distribuie particulele într-una, ci în toate direcțiile spațiale. Deci, trebuie să prindeți mai întâi particulele și apoi să le lăsați să zboare printr-o pâlnie spre dispozitivul de măsurare. În timpul procesului ar trebui să se piardă cât mai puțin posibil: nici particulele ușoare nu trebuie să scape și nici particulele grele nu trebuie să rămână în linii.
Există două complicații suplimentare: frâna unei mașini se află pe un arbore de antrenare rotativ, care trebuie sigilat cu atenție pentru măsurare, astfel încât să nu dispară particule. Și o frână are nevoie de răcire. Când mașina se mișcă, fluxul de aer, împreună cu lamele de ventilație între discurile de frână, creează un tiraj de răcire. O frână complet închisă pe o bancă de testare, pe de altă parte, se poate supraîncălzi rapid – și ar produce apoi particule complet diferite decât în traficul zilnic real. O astfel de măsurare ar fi de mică valoare. Unele dintre aceste probleme pot fi evitate prin îndepărtarea frânelor și apoi testarea lor în camere mai mari. Dar asta surprinde doar parțial situația reală a mașinii.
Capturat și sortat
Prin urmare, cercetătorii care lucrează cu Panayotis Eggenschwiler de la Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Empa din Germania, au dezvoltat acum o nouă metodă de măsurare. „Vrem să măsurăm toate emisiile provenite de la o mașină în același timp în timpul unui test drive pe banca de testare”, explică Eggenschwiler. „Acest lucru este mai informativ decât datele unui tester de frână izolat, care apoi trebuie transformat în condiții reale.” Pentru a face acest lucru, cercetătorii plasează o marcă comună de mașină pe un suport de măsurare cu role. Apoi fixează vehiculul strâns și acoperă frâna roții din față dreapta cu o carcasă metalică special construită. Un furtun de aer comprimat a transportat cantități mari de aer de răcire din partea din față a mașinii în carcasa din tablă, care a servit și ca mediu de transport pentru particulele de frână abrazate.
Aerul care curge este direcționat într-un tub lung de aproximativ un metru și după un timp scurt de zbor aterizează într-un impactor în cascadă de 13 trepte – un dispozitiv special de măsurare care sortează automat particulele prinse în intervalul de micrometri și nanometri în funcție de dimensiune. Particulele fine de praf sortate în funcție de dimensiune pot fi apoi cântărite, analizate chimic și examinate pentru morfologia lor la un microscop electronic, de exemplu. Primele teste preliminare cu acest nou proces au avut deja succes și au oferit o perspectivă inițială asupra compoziției prafului de frână: „Este în principal oxid de fier, care provine în principal de pe discul de frână, precum și o serie de elemente precum aluminiu , magneziu, calciu, potasiu și titan care provin din plăcuțele de frână ”, menționează Eggenschwiler pentru goFM Bayern . În plus față de particulele mai mari, echipa a detectat și particule mai mici de praf care ar putea pătrunde în plămâni atunci când sunt inhalate.
Cercetătorii planifică acum alte serii de experimente. „De exemplu, vrem să aflăm dacă mașinile hibride frânează diferit față de mașinile cu acționări convenționale și astfel provoacă, de asemenea, emisii diferite”, explică Eggenschwiler. Deoarece mașinile hibride pot frâna, de asemenea, cu ajutorul motorului lor electric și, prin urmare, trebuie să folosească frânele mecanice mai rar. „Cu valorile măsurate, va fi posibil să optimizăm fazele de funcționare ale generațiilor viitoare de vehicule și să controlăm emisiile de praf de frână mai bine decât astăzi”, conchide omul de știință.
Redactori: Thomas MÖLLER (goFM Bayern), Laurentiu Sever LUP (goFM.ro), Lucia SCHNEIDER, cu sprijinul Panayotis Eggenschwiler de la Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Empa din Germania
