Det är exakt 20 år sedan experter från Empa och VERT publicerade de första testresultaten på dieselpartikelfilter. I dag, mer än 300 miljoner fordon över hela världen är utrustade med sådana filter. Dock, en VERT-konferens som hölls på Empa Academy avslöjade varför utsläppsproblemet inte på något sätt är över.

Sagan om dieselpartikelfiltret började med ett misslyckande i Kalifornien – och en framgångssaga i Schweiz. I början av 1980-talet Daimler-Benz utrustade en flotta av lyxlimousiner med partikelfilter för Kalifornien. Byggd i ett konsortium som involverar det tyska företaget Degussa och den amerikanska keramiktillverkaren Corning, dock, filtren smulas sönder på dieselbilens underrede. Med 2, 000 skadade motorer och en återkallelsekampanj, detta första försök slutade i katastrof.

Fem år senare, dock, Det krävdes redan effektiva och praktiska partikelfilter för entreprenadmaskiner. Den 21 september 1992 röstade Schweiz för NRLA-bastunneln i en folkomröstning. Ändå, experter räknade snabbt ut att grävningen av två 57 kilometer långa tunnlar helt enkelt var omöjlig med ofiltrerade dieselanläggningsmaskiner. "Vi kunde inte ha hållit oss inom den maximalt tillåtna koncentrationen (MAC) för dieselsot om vi enbart hade förlitat oss på att ventilera tunneln med frisk luft, " säger Andreas Mayer. Och så lanserades VERT-projektet för att testa partikelfiltren i NRLA. Detta skapade VERT Association, som firade två decennier av filtertestning med ett tvådagarsseminarium på Empa i mars 2018. Redan på nittiotalet, namnet VERT stod för Verbesserung der Emissionen von Realmaschinen im Tunnelbau (Förbättring av konstruktionsutrustning vid tunnelarbete); i dag, det är en kvalitetsstämpel för bästa tillgängliga filterteknik, som måste uppnå en avsättningshastighet på> 98 % för alla partikelstorleksklasser (20-400 nanometer).

Forskarföreningen som involverar Empa, yrkeshögskolorna i Biel och nordvästra Schweiz i Windisch och VERT Association blev en framgångssaga:de tio testfiltren för entreprenadmaskiner 1998 har utvecklats till 300 miljoner filter som används i personfordon, lastbilar, bussar och terrängmaskiner idag. År 2000 massproducerade Peugeot för första gången ett passagerarfordon utrustad med partikelfilter. Sedan Euro 5-utsläppsklassen infördes 2011, filter har blivit praktiskt taget ofrånkomliga för nya dieselbilar i Europa. Med införandet av Euro 6d i september 2019 och sänkningen av utsläppstaket till 600 miljarder partiklar per kilometer, bensinmotorfordon kommer inte längre att klara sig utan partikelfilter, antingen.

Är det slutet på det nu? Är utsläppen från bilar och lastbilar tillräckligt rena? Efter två decennier, kan VERT-föreningen hänga upp sin testutrustning? Allt annat än, om tvådagarskonferensen i mars är något att gå efter. 600 miljarder partiklar per kilometer är en svindlande hög siffra. Med hjälp av VERT-certifierade filter, partikelutsläppen kan minska tio eller till och med 100 gånger, precis så. VERT-arrangörerna hade bjudit in kemister, toxikologer, läkare och ingenjörer för att diskutera riskerna och negativa effekterna av förbränningsutsläpp. Uwe Wagner från Institute of Internal Combustion Engines vid Karlsruhe Institute of Technology (KIT) presenterade sin optimistiska syn. Hans slutsats:"Utsläppsproblemen från förbränningsmotorer har lösts." Nu behöver äldre fordon bara bytas ut successivt mot nyare. Det faktum att äldre fordon, som senare avslöjades, kan också uppgraderas gick förlorad.

Vad är farligare:kväveoxider eller sotpartiklar?

Ingenjören från Karlsruhe möttes av starkt motstånd vid VERT-forumet:NO2-problemet i städerna har inte lösts; EU:s tröskelvärden för den skadliga gasen överskreds vid många mätpunkter i städerna, som 650 miljözoner som införts i Europa för att bekämpa höga luftföroreningsnivåer visar. Miljontals dieselpassagerarfordon med lagliga bekämpningsanordningar är fortfarande på vägarna – och kan fortfarande säljas. Föroreningsstandarden Euro 6d kommer endast att gälla för alla nya bilar från och med september 2019. Först då måste varje ny bil som säljs också uppfylla NO2-trösklarna på vägen.

Det fördes också en diskussion om vilka emissionskomponenter som är skadliga för hälsan. Endast mycket giftig kolmonoxid (CO) har utsläppsgränser; cancerframkallande ämnen som bensen eller benso(a)pyren är inte begränsade, trots att EU har infört lagliga trösklar för utomhusluft. Är kvävemonoxid (NO) eller kvävedioxid (NO2) giftigare? Eller är det de nanometerstora sotpartiklarna som fortfarande släpps ut i stora mängder vid en tröskel på 600 miljarder partiklar per kilometer? Sotpartiklar har en stor, specifik yta som cancerframkallande förbränningsrester kan fästa vid, smyga förbi kroppens egna försvarsmekanismer och gå in i lungalveolerna – snarare som en trojansk häst.

"Partikelfilter och DeNOx-system är kemiska fabriker."

Norbert Heeb, en kemist på Empa som har varit involverad i emissionsforskning under de senaste 20 åren, vet vilka förbränningsrester som fäster på sotpartiklarna. I sitt föredrag, han förklarade vilka giftiga komponenter som finns i förbränningsutsläpp från petroleumprodukter. Delvis förbrända kolväten, som sitter kvar i DeNOx-system och sotpartikelfilter under längre perioder, är särskilt problematiska. Enligt Heeb, kombinationen av reaktionsvärme, syre, kväveoxider och kolväten kan leda till nya cancerframkallande produkter. "Det är en veritabel kemisk fabrik."

Dock, giftiga ämnen bildas inte bara i det heta avgassystemet. Vissa föroreningar, kallas "sekundära föroreningar", utvecklas också efter att de heta utsläppen blandas med sval omgivande luft. Dessa inkluderar nära jord ozon eller sekundära kondensat och fina dammpartiklar som också absorberar cancerframkallande förbränningsrester. Ytterligare mätningar – experterna var överens om – är att rekommendera i alla avseenden. "Ett av tio partikelfilter är defekt, " sa Jan Czerwinski från Bern University of Applied Sciences i Biel i sitt föredrag och uppmanade:"Vi måste hitta dessa defekta filter."

Mänskliga celler skadas av utsläpp

Uppmaningen är också motiverad ur ett toxikologiskt perspektiv – under tiden, det finns gott om bevis på hälsorisker orsakade av utsläpp:flera experter, inklusive Tina Bürki från Empa, Barbara Rothen-Rutishauser från Adolphe Merkle Institute eller Marianne Geisser och Loretta Müller från universitetet i Bern, presenterade en serie tester där mänskliga cellkulturer utsattes för diesel- och bensinmotorutsläpp. De biologiska reaktionerna på dessa cellkulturer tyder på skadliga hälsoeffekter för människor.

På samma gång, filtret och DeNOx-tekniken förfinas. Nyutvecklade eftermonteringsfilter höjer Euro 2 till Euro 5 nyttofordon till Euro 6-standarden. Hela bussflottor ska byggas om i Shenzhen (Kina) och Teheran (Iran), myndigheter i Israel överväger en rikstäckande lågutsläppszon" och den israeliska regeringen har just godkänt den omfattande uppgraderingen av bussflottan med filter. Och i Europa växer antalet miljözoner som äldre dieselfordon är förbjudna att köra in i. Samtidigt, det finns så många av dessa zoner att en konsultbyrås hemsida har varit tvungen att komma till undsättning. Alla Europas körförbud listas här tillsammans med deras respektive regler.

Med andra ord, utsläppsdebatten är fortfarande långt ifrån över, till och med två decennier efter införandet av VERT-filtertester.