Mestrado Profissional em Engenharia Automotiva
Trabalhos de Conclusão de Curso

Estudo do impacto do enxofre presente no diesel na emissão de poluentes e em tecnologia de pós tratamento de gases de escape

Study of sulfur impact in diesel emissions and after-treatment technologies

Autor
Capana, Giulliano Humberto -
Orientador
Trielli, Mauricio Assumpcao
Defesa de tese
10 / 03 / 2009
Participantes da Banca
Trielli, Mauricio Assumpcao; Krieger Filho, Guenther Carlos; Poço, João Guilherme Rocha
Palavras-chave
Diesel, Teor de enxofre (S), Catalisador de redução seletiva, Catalisador de oxidação, óxidos de nitrogênio, Hidrocarbonetos, Material particulado, Monóxido de carbono, Amônia, Pós-tratamento
Keywords
Diesel, Sulfur content (S), Selective catalytic reduction, Diesel oxidation catalytic, Nitrogen oxides (NOx), Hydrocarbons (HC), Particulate matter (PM), Carbon monoxide (CO), Ammonia (NH3), After-treatment

Resumo

Os altos níveis de poluição ambiental nas grandes metrópoles vem sendo um fator de crescente preocupação ao redor do mundo. A maior causa da poluição do ar é a combustão, sendo ela essencial para as nossas vidas. Uma das principais fontes poluidoras, além das indústrias, é o veículo equipado com motor de combustão interna, movidos à gasolina, álcool e óleo diesel, por exemplo. O uso e a necessidade de meios de transporte têm aumentado em conjunto com o produto doméstico bruto ao redor do mundo, com isso aumenta-se também o nível de emissões de componentes nocivos à saúde humana como o óxido de nitrogênio, material particulado, hidrocarbonetos, monóxidos de carbono, entre outros.
Os EUA, a União Européia e o Japão, vêm liderando os planos para controle e redução de emissões por meio de aplicação de legislações cada vez mais rigorosas. Tais legislações, para serem atendidas, necessitam de melhorias na qualidade dos combustíveis e em utilização de tecnologias de pós-tratamento dos gases de escape. Para veículos movidos a óleo diesel, foco deste trabalho, o Brasil tem seguido os passos da Europa na aplicação das legislações de emissões, porém de maneira defasada.
Para o cumprimento do próximo nível de emissões (equivalente à legislação Euro IV), o Brasil precisará adotar um combustível de melhor qualidade em termos de teor de enxofre (S), além de tecnologias de pós-tratamento dos gases. O enxofre tem um papel fundamental nas emissões de poluentes e na tecnologia de pós-tratamento a ser adotada, podendo o mesmo causar resultados adversos em determinadas tecnologias.
O intuito deste artigo é demonstrar através de um teste padronizado, o impacto de diferentes níveis de enxofre presentes no óleo diesel nas emissões de poluentes e também, o impacto do uso do óleo diesel com 2000ppm de teor de enxofre em um sistema de pós-tratamento com catalisador de redução seletiva (SCR) e catalisador de oxidação (DOC-slip), após teste de campo com 30000km em rota padrão.
Os resultados dos testes mostraram a influência negativa do enxofre nas emissões de material particulado, hidrocarbonetos e monóxido de carbono e também na degradação da eficiência de conversão de hidrocarbonetos e monóxido de carbono, provocados pelo envenenamento do catalisador de oxidação. Nenhum efeito sob o SCR foi observado.


Abstract
The high air pollution levels are becoming an important issue around the world. One of the main causes of air pollution is the combustion, which is essential to our lives. An important pollutant source, besides the industry, is the internal combustion engine. Transportation needs and usage have increased with gross domestic product (GDP) around the world, causing an increase in the emissions level of components that may cause losses to human health, such as nitrogen oxides, particulate matter, hydrocarbons and carbon monoxide. USA, European Union and Japan are leading the plans to control and reduce the emissions through rigorous standards and laws. These standards, in order to be fulfilled, require improvements in the fuel quality and the usage of gas exhaust after-treatment technologies. For diesel vehicles, which are the focus for this project, Brazil is following Europe emissions standards, but with some delay. For achieving next emissions level (equivalent to Euro IV) Brazil has to develop a higher fuel quality (in terms of sulfur level) and uses after-treatment technologies. Sulfur plays an important role in the particulate matter emissions and in the after-treatment technology chosen, due to its influence in poisoning some catalytic converters. This paper shows the influence of sulfur content in diesel emissions and durability results of an after-treatment system after running 30000 km in a truck fueled with 2000ppm diesel fuel in a standard route. The after-treatment system consists in one selective catalytic reduction (SCR) for reducing NOx and an oxidation catalyst for reducing non reacted ammonia (DOC-Slip). Test results has shown a negative sulfur influence in the emissions of particulate matter, hydrocarbons and carbon monoxide and, in the end of field durability test, degradation in the conversion efficiency of the oxidation catalyst due to sulfur poisoning effect, which have increased hydrocarbon and carbon monoxide emissions. No effect in the selective catalytic reduction conversion efficiency was noticed.