Sistemi post trattamento nei veicoli pesanti: dal DOC al sistema SCR

Dall’Euro 1 del ’92 fino all’attuale Euro 6, e in prospettiva l’Euro 7, la corsa verso la sostenibilità, per rispettare le sempre più stringenti normative sulle emissioni, ha portato i costruttori a sviluppare e implementare sistemi di post-trattamento dei gas di scarico (ATS – After-Treatment System) sempre più sofisticati, essenziali per ridurre gli inquinanti principali: il Particolato (PM) e gli Ossidi di Azoto (NOx).

L’Excursus Tecnologico: Dal DOC al sistema SCR

L’evoluzione dei sistemi ATS per i motori diesel dei veicoli pesanti è stata un percorso di integrazione e affinamento. Inizialmente, l’attenzione si è focalizzata sulla riduzione degli inquinanti agendo all’interno del motore con l’ottimizzazione della combustione, iniezione diretta e tramite semplici dispositivi di post-trattamento. Sono stati adottati, dunque, i componenti DOC e EGR.

Componenti DOC

Catalizzatore di Ossidazione Diesel (DOC – Diesel Oxidation Catalyst): Presente fin dalle prime fasi, il DOC è un componente fondamentale che utilizza metalli preziosi per ossidare e convertire il Monossido di Carbonio (CO) e gli Idrocarburi Incombusti (HC) in anidride carbonica (CO2) e acqua (H2O). Svolge anche un ruolo fondamentale nell’innalzare la temperatura dei gas di scarico, preparandoli per le fasi successive, in particolare per la rigenerazione del DPF.

Componenti EGR

Ricircolo dei Gas di Scarico (EGR – Exhaust Gas Recirculation), questa tecnologia è stata adottata per ridurre la formazione di NOx prima del post-trattamento, reintroducendo una parte dei gas di scarico raffreddati nella camera di combustione per abbassare la temperatura di picco. Tuttavia, ha come effetto collaterale un aumento della produzione di PM.

Il filtro Anti-Particolato Diesel

Con l’introduzione di limiti più severi per il particolato, si è entrati nell’era del filtro Anti-Particolato Diesel (DPF – Diesel Particulate Filter), una struttura a nido d’ape in ceramica, con canali chiusi alternati, che cattura la fuliggine (PM). Richiede cicli di rigenerazione periodica per bruciare la fuliggine accumulata. Questa può essere passiva (durante il normale funzionamento a temperature elevate) o attiva (mediante strategie della centralina per innalzare la temperatura dei gas di scarico, spesso iniettando piccole quantità di diesel a monte del DOC).

Il trionfo dell’SCR

Con l’introduzione dei rigorosi standard Euro 5 ed Euro 6, che mirano in particolare all’abbattimento degli Nox, che i sistemi precedenti faticavano a gestire efficacemente senza aumentare il PM, i costruttori si sono massicciamente affidati alla Riduzione Catalitica Selettiva (SCR – Selective Catalytic Reduction). Oggi, l’SCR è la tecnologia dominante e quasi universale nei veicoli pesanti, spesso combinata con DOC e DPF in un sistema integrato. Il sistema SCR utilizza un processo chimico che avviene a valle del motore. Un agente riducente viene iniettato nei gas di scarico caldi, che poi attraversano il catalizzatore SCR. Qui, gli ossidi di azoto (tossici) vengono convertiti in innocuo azoto molecolare (N2) e vapore acqueo (H2O).

Il cuore del sistema SCR: l’AdBlue

L’agente riducente utilizzato nel sistema SCR è comunemente noto con il nome commerciale AdBlue. Cos’è l’AdBlue? L’AdBlue non è un additivo per carburante, ma una soluzione acquosa iniettata in un serbatoio dedicato, separato da quello del gasolio. È una soluzione standardizzata composta per il 32,5% da urea di elevata purezza (urea tecnica di grado automobilistico) e per il 67,5% da acqua demineralizzata (o deionizzata). L’AdBlue viene iniettato nei gas di scarico caldi. Il calore dei gas scompone l’urea in ammoniaca (NH3) e acido isocianico (termolisi). L’acido isocianico si trasforma a sua volta in ulteriore ammoniaca (idrolisi). L’ammoniaca reagisce all’interno del catalizzatore SCR con gli NOx presenti nel flusso di scarico, convertendoli nei due composti innocui, N2 e H2O. Il sistema SCR, utilizzando l’AdBlue, consente al motore di operare in condizioni più vantaggiose per l’efficienza e il consumo di carburante, spostando l’onere della riduzione degli NOx dal motore al sistema di scarico.

La certificazione ISO 22241

Il sistema SCR è estremamente sensibile alla qualità dell’agente riducente. Per questo, è imperativo utilizzare solo AdBlue riconosciuto e certificato. La norma di riferimento internazionale è la ISO 22241 e definisce con precisione la composizione chimica (la percentuale esatta di urea e acqua), la purezza e le specifiche di qualità che l’AdBlue deve rispettare. Utilizzare un prodotto non conforme alla ISO 22241 espone il veicolo a gravi e costosi problemi: quali contaminazioni e impurità, cristallizzazione e ostruzione, danni ai sensori.

Contaminazione e Impurità

Contaminazione e Impurità: Prodotti di scarsa qualità potrebbero contenere un’eccessiva quantità di metalli (come calcio, rame, ferro) o altre impurità. Questi contaminanti sono altamente dannosi, poiché possono avvelenare e disattivare irreversibilmente il catalizzatore SCR, rendendolo inefficace e costringendo alla sua sostituzione.

Cristallizzazione e Ostruzione

Cristallizzazione e Ostruzione: Una composizione non corretta, in particolare un’acqua non sufficientemente demineralizzata o una concentrazione di urea fuori specifica, può portare alla cristallizzazione precoce dell’urea nei condotti, nell’iniettore o nella pompa. La formazione di cristalli di acido cianurico è una causa comune di guasti al sistema di dosaggio, con conseguente blocco del sistema SCR e, in molti casi, l’attivazione della modalità di limitazione delle prestazioni del veicolo.

Danni ai Sensori

Danni ai Sensori: Impurità o residui possono danneggiare le delicate sonde Nox e di temperatura, portando a letture errate e, di nuovo, a malfunzionamenti del sistema. Affidarsi a un AdBlue certificato significa garantire la conformità del proprio veicolo agli standard Euro 6, evitare sanzioni per emissioni fuori norma e tutelare il motore da costosi fermi macchina. Verificate sempre la presenza del marchio di licenza VDA (Verband der Automobilindustrie) o la chiara indicazione della conformità ISO 22241 sull’etichetta del prodotto. L’efficienza del trasporto pesante moderno passa inesorabilmente attraverso la corretta gestione e manutenzione di questi sistemi complessi. La scelta di un AdBlue di qualità non è un dettaglio, ma un fattore critico di successo per l’affidabilità della flotta e il rispetto per l’ambiente.