Moderna motorer – särskilt de som sprutar in bränsle vid högt tryck – maximerar effektiviteten och minskar koldioxidutsläppen, men kan också släppa ut svårare att fånga föroreningar i samband med cancer och lungor, hjärt- och Alzheimers sjukdomar. Som svar, Europeiska forskare analyserar avgaspartiklar ner till en miljarddels meter, vilket kan hjälpa till med utvecklingen av renare bilar.

Små partiklar som släpps ut från förbränningsmotorer innehåller giftiga ämnen som förorenar atmosfären. De är en av huvudkällorna till dålig luftkvalitet, vilket totalt sett orsakar över 500 döda i förtid, 000 EU-medborgare varje år – mer än tio gånger så många som omkommer i vägtrafikolyckor.

”Partikelföroreningarna förbättras inte i europeiska städer i den takt som förväntas av det breda införandet av partikelfilter för alla typer av dieselmotorer. I vissa fall, det kan faktiskt bli värre, sa professor Zissis Samaras, en expert på bilutsläpp från Aristoteles universitet i Thessaloniki i Grekland.

Nuvarande EU-lagstiftning reglerar utsläppsnormer för partiklar från diesel- och bensinmotorer som är större än 23 miljarddels meter, eller 23 nanometer. Dock, några bränsleeffektiva motorer, som släpper ut mindre koldioxid, kan frigöra ännu mindre nanopartiklar och dessa kan komma med sina egna hälsorisker.

Det mänskliga andningssystemet är inte utformat för att blockera partiklar av denna storlek från att komma in i lungorna. Partiklarna har också en större yta än sina större motsvarigheter, vilket gör att när de kommer i kontakt med lungorna finns det en högre risk för att skadliga ämnen tas upp.

Detta kan bidra till akuta och långsiktiga hälsoeffekter, enligt Prof. Samaras, vem är koordinator för DownToTen, ett forskningsprojekt som syftar till att mäta fordonsavgaspartiklar ner till tio miljarder av en meter, eller 10 nanometer. Detta kan så småningom hjälpa biltillverkarna att designa motorer som släpper ut färre av dessa skadliga partiklar.

Att göra detta, projektet undersöker både de partiklar som direkt släpps ut av en bils motor, och deras förhållande till äldre partiklar som redan finns i luften, som har genomgått något som kallas atmosfäriskt åldrande.

Partikelfeber

Atmosfäriskt åldrande är när partiklar redan har kommit in i miljön där de kan reagera med olika föreningar eller fästa sig till olika andra ämnen. Detta kan i slutändan förändra deras natur.

En del av problemet är att försöka avgöra om de äldre partiklarna produceras som ett direkt resultat av de färska avgaserna eller från någon annanstans.

"Dessa sekundära (atmosfäriskt åldrade) partiklar kan också komma från havet, från jordbruket, skogar eller naturliga processer, sa Prof. Samaras. "Frågan är hur mycket utsläppen av fordons primära partiklar orsakar eller påskyndar dessa processer."

DownToTen har utvecklat en anordning som fästs på en bils avgasrör och mäter både nya och åldrade partiklar. När bilen släpper ut utsläpp, enheten registrerar data om de utsända partiklarna, och trycker sedan in dem i en kammare där atmosfäriskt åldrande utförs på konstgjord väg. Data om de åldrade partiklarna samlas sedan in för analys som kan ge en mer detaljerad inblick i fordonsutsläpp.

Ett annat forskningsprojekt kallat SUREAL-23 har också utvecklat ett instrument som kan mäta partiklar under 23 nanometer, men i hög upplösning. En ytterligare analysator byggdes som ger information inte bara om storleken, men också det totala antalet partiklar som emitteras i realtid.

Eleni Papaioannou från Chemical Process &Energy Resources Institute (CPERI) i Grekland koordinerar projektet.

'Med den här enheten, vi kommer att ha exakt kunskap om inte bara hur många, men också på storleken på partiklar medan fordonet körs, ' Hon sa, och tillägger att en av anledningarna till att nuvarande reglering endast riktar sig mot partiklar större än 23 nanometer är att varken en tillräckligt robust metod eller adekvat instrumentering har funnits fram till nu.

SUREAL-23 var också framgångsrik i att utveckla, för första gången, en värmebeständig mätinstrument, vilket är avgörande eftersom det avsevärt förenklar och förbättrar provtagningsprocessen.

”Samplingssystemet är ofta ansvarigt för fel under mätningarna eftersom det introducerar partikelförluster och artefakter (partiklar som inte finns vid avgaserna utan skapas genom provtagningsprocessen). För första gången, vi lyckades förenkla detta, bli av med alla dessa problem men också göra vår metod mer lämplig för mätningar på väg, sa Papaioannou.

Genom att använda denna forskning om nanopartiklar tillsammans med mer exakta datorkoder, biltillverkare kommer att kunna mata in olika faktorer, såsom motorstorlek, temperatur och hastighet, för att bestämma vad det potentiella partikelutsläppet skulle vara i varje enskilt fall och optimera relevanta motor- och avgasbehandlingsparametrar. Att känna till denna information kommer att göra det möjligt för tillverkare att designa bilar som är i linje med framtida EU-lagstiftning, vilket förväntas återställa den nuvarande gränsen för partikelutsläpp till 10 nanometer.