DIÈSEL O GASOLINA? EL GRAN DILEMA DELS MOTORS DE COMBUSTIÓ
Ciències per al Món Contemporani
Eric Alcaide Yajary Marquina
Andrea Tomás
Introducció Dièsel o gasolina? La clàssica pregunta, però aquest cop, formulada d’una altra manera. La mateixa frase, les mateixes paraules, però un significat totalment diferent. Ara ja fa un quants anys, la gent va començar a fer-se aquesta pregunta: “A l’hora de comprar-se un cotxe, què és millor, un motor dièsel o un de gasolina?”. Si volem respondre aquesta pregunta, haurem de saber a què ens referim amb la paraula millor. En aquell temps, la paraula millor significaba menys despeses: combustible, reparacions, preu del vehicle… Ara és moment de reformular la pregunta o, més ben dit, el significat de la paraula millor. Al llarg d’aquest treball, no es farà una anàlisi comparativa de preus ni de despeses. El significat de la paraula millor canviarà per referir-se al millor pel medi ambient o, el que és el mateix, el menys contaminant. Al llarg d’aquest treball s’analitzaran les emissions dels diferents tipus de motors, per tal de donar resposta a la pregunta inicial: “Dièsel o gasolina?”.
Motors Tant els motors de gasolina com els dièsel funcionen cremant una mescla de gasolina/dièsel (combustible) i aire (comburent). Aquesta mescla es comprimeix a cadascun dels cilindres del motor i explota quan la bugia desprèn una guspira. L'explosió expandeix els gasos ràpidament i això és el que fa abaixar el pistó i produeix el moviment lineal que més tard serà transformat per un sistema de mecanismes en moviment circular per a les rodes. La importància de l'impacte d'aquest tipus de motor sobre el medi ambient no recau en la seva contaminació individual ja que aquesta no és excessiva, sinó en el fet que aquests motors es troben en la gran majoria (> 97%) dels vehicles motoritzats que usem diàriament. Segons dades de la DGT (Direcció General de Tràfic), només a Espanya podem trobar més de 31 milions de vehicles, el que significa la contaminació d'un motor multiplicada per 31 milions. I això només a Espanya. Imaginem ara la contaminació d'un únic motor multiplicada pel nombre de vehicles a Espanya, França, Regne Unit, Estats Units, Alemanya, Xina, Canadà, Itàlia... Si bé és cert que no tots els motors contaminen per igual (no és el mateix un cotxe que un camió o una moto), la contaminació es dispara, i això és un gran problema per al medi ambient.
Propietats dels combustibles Si volem saber quina és la diferència entre ambdós tipus de motors (gasolina i dièsel), haurem de fixar-nos en quines propietats tenen els dos combustibles, en què s’assemblen i en què es diferencien La gasolina és una substància volàtil i molt inflamable (crema molt bé). A més, és una mescla homogènia d’hidrocarburs saturats, majoritàriament heptans. Els hidrocarburs saturats són cadenes formades per àtoms de carboni i hidrogen. Aquestes cadenes poden presentar ramificacions, però la cadena principal no superarà els 7 carbonis si volem que sigui un combustible idoni per als motors de combustió. El procés d’obtenció, a grans trets, es basa en el següent: -
Extracció de petroli cru del subsòl
-
Destil·lació fraccionada per tal de separa els diferents components: gasos, gasolina, querosè, dièsel, parafines i lubricants, olis pesats i asfalt.
-
Craqueig i reforming: procediments duts a terme per tal de trencar les molècules més llargues i convertir-les en heptans i d’aquesta manera obtenir més gasolina.
La raó per la qual la gasolina ha d’estar composta per heptans és deguda al seu ús en motors d’explosió. Els heptans tenen la propietat que no exploten en ser comprimits, al contrari que els octans. D’aquesta manera, si uséssim octans en comptes d’heptans, la mescla formada per combustible i aire explotaria mentre el pistó la estaria comprimint i el motor perdria una increïble quantitat de potència i això el faria ser molt menys eficient. El combustible format per octans i altres cadenes més llargues s’usa en altres tipus de motors com ara turbines o motors a reacció. El dièsel, en canvi, està format per hidrocarburs de cadenes més llargues, el que fa que sigui més pesat, menys volàtil i, com el comburent no es pot situar entre les molècules de combustible amb tanta facilitat, no és tant inflamable. El procés d’obtenció del dièsel és similar al de la gasolina, però podem observar algunes diferències. En primer lloc, quan és duu a terme la destil·lació fraccionada per separar els diferents components del petroli, el dièsel queda per sota de la gasolina al ser menys volàtil i més pesat. A més, la fracció de dièsel obtinguda és suficient per a cobrir les necessitats del mercat i no es duen a terme els processos de craqueig i reforming.
Aplicacions pràctiques de les propietats En ser la gasolina un compost més volàtil, es barreja millor amb l’aire i la seva combustió és més homogènia. Això vol dir que les llargues cadenes d’hidrocarburs cremen gairebé per complet i s’expulsa majoritàriament CO2. El dièsel, en canvi, no es barreja bé amb l’aire i per tant té un altre mecanisme d’injecció, el que fa que la combustió no sigui tan homogènia i quedin més partícules que no han fet la reacció de combustió. Els motors dièsel expulsen CO2, però també una gran quantitat de partícules en suspensió, que són altament contaminants. Recordem que la contaminació no és només C02. El CO2 és un problema, ja que és un gas d’efecte hivernacle, però en sí no té cap efecte tòxic per als humans i altres éssers vius. En canvi, les partícules en suspensió que desprenen ambdós motors (els dièsel sobretot), són altament perjudicials per als éssers vius i moltes d’elles són cancerígenes. No oblidem el monòxid de carboni, un subproducte de les combustions amb poc oxigen, que és després en major quantitat per part dels motors dièsel, ni tampoc del diòxid de nitrogen o NOx, un altre subproducte de les reaccions de combustió dels derivats del petroli, cancerigen i molt contaminant, després en major mesura pels motors dièsel.
Ús diari Quin avantatge suposa llavors un motor dièsel un cop hem vist que les seves emissions són teòricament més nocives? Molt senzill: el dièsel és més barat que la gasolina, el que el fa perfecte per a vehicles que consumeixen una gran quantitat de combustible: camions, tractors, maquinària agrícola, vaixells… A més, els motors dièsel consumeixen menys litres de combustible que els de gasolina per als mateixos quilòmetres recorreguts i tenen més potència. El dièsel s’usa en vehicles pesats per la seva major potència i el seu preu més baix. Alguns exemples són els camions, la maquinària agrícola, els vaixells… En canvi, l’argument a favor dels turismes dièsel es basa en el fet que resulta més econòmic. En els últims anys, amb la major concienciació pel canvi climàtic, les companyies automobilístiques venien
els motors dièsels com menys contaminants perquè consumeixen menys i produeixen menys C02. És cert, però desprenen més partícules en suspensió i altres gasos nocius com NOx o CO que són molt més perjudicials i molt perillosos per a la salut. El fum dels motors dièsel, de fet, provoca càncer. De fet, les boires grises sobre les ciutats a les quals estem acostumats són degudes a les partícules en suspensió i als NOx i no al CO2, ja que aquest es un gas incolor.
Estudis i dades Segons l’estudi “Qualitat de l’aire urbà, salut i tràfic rodat” elaborat per l’Institut de Ciències de la Terra Jaume Almera, del Consell Superior d’Investigacions Científiques, per encàrrec de la Fundació Gas Natural, els vehicles dièsel contaminen fins a 4 cops més que els similars de gasolina. Això és degut a la gran quantitat d’emissions de gasos contaminants a part del CO2: NOx, CO, òxids de sofre, partícules en suspensió… Podem dir, però, que s’han pres mesures per tal de reduir aquests nivells de contaminació i partícules en suspensió. Els vehicles dièsel estan obligats per llei a portar un filtre antipartícules, ja que aquestes tenen un efecte nociu per a la salut. Segons l’estudi anteriorment citat, l’enllaç del qual es podrà trobar a la bibliografia, els motors estan arribant a límits difícils de millorar, per la qual cosa les solucions més viables semblen ser les “no tecnològiques”: ampliar les zones per a vianants, fomentar l’ús del transport públic, restringir el tràfic a les ciutats, limitar la velocitat, penalitzar amb impostos aquells vehicles més contaminats o millorar l’estat de l’asfalt entre d’altres. En el pol oposat, tenim a l’organisme alemany TÜV Nord, que demostra amb un altre estudi que els nous motors de gasolina d’injecció directa i baixa cilindrada són fins a 10 cops més contaminants que els motors dièsel convencionals i fins i tot 1.000 vegades més contaminants que els motors de gasolina d’injecció indirecta. L’organisme també assenyala que, malgrat que s’ha fet un pas endavant en matèria d’emissions de CO2, s’ha fet un pas de gegant enrere en relació a emissions d’altres gasos més perjudicials i nocius per a la salut, com els NOx i les partícules en suspensió.
A la següent imatge es pot observar la gràfica corresponent a les emissions de tres cotxes amb motors d’injecció directa. Tots tres compleixen amb la normativa Euro 6c però no compleixen la normativa Euro 6b, que ha entrat en vigor aquest any i que és cumplida pels motors dièsel. L’ADAC (Allgemeiner Deutscher Automobil-Club) alemany va un pas més enllà i apunta directament a les companyies automobilístiques com les responsables de pressionar institucions i formacions polítiques per tal que els motors de gasolina no hagin de portar filtres antipartícules com els dièsel. Segons aquest organisme, això reduiria de forma dràstica la quantitat d’emisions nocives per a la salut i no suposaria un sobrecost de més de 500 o 600 euros. A més, tant el TÜV Nord com l’ADAC senyalen a les companyies automobilístiques com culpables de la manipulació de les proves oficials de consum, emissions i soroll al laboratori per tal de sortejar les lleis i obtenir permisos i certificats que no els corresponen en absolut.
Conclusió Reprenem la pregunta incial: “Dièsel o gasolina?”. Al llarg d’aquest treball hem pogut observar diverses dades, estudis, comparatives… però el que no hem pogut fer ha estat extreure quelcom en clar. Els diferents estudis són contradictoris o apunten en diferents direccions, i aquest no és l’únic aspecte, perquè el fet que algun d’ells hagi estat financiat per empreses relacionades amb la indústria petrolera fa posar en dubte la seva fiabilitat i la qualitat de les seves conclusions. Fan falta més estudis financiats per institucions més fiables com universitats o estudis independents per tal d’aportar una mica de llum a aquest món enfosquit pels interessos de les grans petroleres i alguns governs. Si a una conclusió definitiva hem arribat després de realitzar aquest treball, però, és que els vehicles que menys contamien són aquells que no ho fan. Tornem a la pregunta inicial: “Dièsel o gasolina?”. “Cap. Elèctric”.
Bibliografia: Parc de vehicles, DGT: http://www.dgt.es/es/seguridad-vial/estadisticas-e-indicadores/parquevehiculos/ Qualitat de l’aire urbà, salut i tràfic rodat : https://www.sistemamid.com/panel/uploads/biblioteca/2016-01-09_10-01-40130967.pdf Estudi encarregat per Transport & Environment i dut a terme pel Tüv Nord: https://www.transportenvironment.org/sites/te/files/publications/GDI%20Briefing_final_T%26E.p df Altres dades s’han extret de Wikipedia, contrastant la informació amb altres pàgines web en diversos idiomes (català, castellà i anglès), de diferents diaris com ABC, La Vanguardia, Europa Press, la pàgina web de l’ADAC ( https://www.adac.de ) i del llibre escolar de química.