Sistema di post-trattamento dei gas di scarico SCR

La stretta sui limiti delle norme antinquinamento ha condotto i costruttori a sviluppare per i veicoli a ciclo diesel, oltre ai normali sistemi di trattamento dei gas di scarico, anche un sistema di post-trattamento sempre più efficiente.
Tale sistema prende il nome di SCR dall’inglese Selective Catalytic Reduction, e la sua funzione è quella di abbattere gli ossidi di azoto che si formano durante la combustione a causa dell’elevata temperatura, dell’elevata pressione e dall’eccesso di ossigeno in camera di combustione; gli ossidi di azoto, nelle due forme di biossido (NO2) e di monossido (NO), sono pericolosi agenti inquinanti e tra l’altro responsabili della formazione delle piogge acide e dello smog.
La tecnologia SCR si basa su una reazione chimica di riduzione selettiva, vale a dire che la riduzione è mirata e ha effetto solo sugli ossidi di azoto contenuti nei gas di scarico ma non sugli altri elementi, ed avviene nell’apposito catalizzatore di riduzione, che è separato da quello convenzionale di ossidazione: la vettura quindi è dotata di due catalizzatori distinti.
Nel catalizzatore di riduzione gli Nox contenuti nei gas di scarico vengono trasformati in azoto (N2) e acqua (H2O) mediante l’iniezione continua di un agente riducente a monte del catalizzatore di riduzione.
L’agente riducente è conosciuto nel settore automobilistico sotto il nome di Ad-Blue ed è una soluzione incolore di urea purissima prodotta sinteticamente al 32,5 % e acqua; l’Ad-Blue gela a temperature inferiori a -11°C e a temperature elevate (70°C – 80°C) si scompone formando ammoniaca che costituisce la causa di odori sgradevoli.
Il funzionamento può essere descritto nel seguente modo: l’agente riducente viene aspirato tramite l’apposita pompa da un serbatoio separato da quello del carburante e pompato ad una pressione di circa 5 bar verso un iniettore pilotato dalla centralina motore e posto nella tubazione di scarico immediatamente prima del secondo catalizzatore, il quale inietta l’Ad-Blue nel flusso dei gas di scarico che trascinano con sé l’agente riducente. Per assicurare una distribuzione di Ad-Blue quanto più uniforme possibile nel gas di scarico viene utilizzato un miscelatore montato subito a valle dell’iniettore.
Nel tratto iniziale del catalizzatore di riduzione l’agente riducente viene scomposto in ammoniaca (NH3) e biossido di carbonio (CO2); nel settore riducente vero e proprio del catalizzatore quindi l’ammoniaca (NH3) reagisce con gli ossidi di azoto (NOx) producendo azoto (N2) e acqua (H2O).
Il grado di efficienza dell’impianto SCR viene rilevato dal sensore degli NOx posto a valle del catalizzatore di riduzione, e misura la percentuale di ossidi di azoto nei gas di scarico; dato che il segnale generato è costituito da un basso amperaggio (solo pochi mV) viene poi amplificato ed analizzato da una centralina dedicata esclusivamente a questo compito.
Affinché l’ECU motore faccia intervenire l’iniezione dell’agente riducente, è necessario che il catalizzatore di riduzione debba aver raggiunto la temperatura di esercizio di circa 200°C, e anche in presenza di basse temperature esterne deve essere garantita la disponibilità di una quantità sufficiente di agente riducente allo stato liquido da iniettare: a tal scopo tutto l’impianto dell’Ad-Blue è riscaldato tramite resistenze apposite.
La centralina del motore non consente l’iniezione dell’agente riducente invece quando il flusso dei gas di scarico è troppo esiguo, per esempio quando il motore è al minimo, oppure quando la temperatura dei gas di scarico si abbassa eccessivamente e la temperatura d’esercizio del catalizzatore di riduzione scende al di sotto della soglia minima.