Việc sử dụng nhiêu liệu diesel luôn luôn phát thải ra các chất độc hại trong khói thải như cácbonmonoxit, hơi hydrocacbon, hạt rắn và NOx. Đây đều là những chất gây ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người và môi trường như có thế gây các bệnh ung thư, các bệnh phổi, gây mù quang hóa. Do đó nhất thiết cần phải loại bỏ các chất độc hại này khỏi dòng khí xả động cơ trước khi thải ra môi trường. Để hạn chế phát thải các chất độc hại này, các nhà chế tạo động cơ đã có nhiều cải tiến để có thể đáp ứng được các tiêu chuẩn ngày càng khắt khe về môi trường. Tuy nhiên, các cải tiến về cấu tạo và chế độ vận hành của động cơ diesel chưa thể đáp ứng được các yêu cầu, tiêu chuẩn về khí thải và việc sử dụng các bộ xử lý xúc tác động cơ để xử lý khí thải đang là công cụ hữu hiệu nhất để đạt được các tiêu chuẩn về môi trường cho khí thải động cơ, đặc biệt là động cơ diesel.
Nhận thấy tầm quan trọng này, năm 2014, nhóm nghiên cứu do TS. Đỗ Thanh Hải, Phòng Thí nghiệm trọng điểm Công nghệ lọc, hóa dầu, Bộ Công Thương đứng đầu đã thực hiện đề tài Nghiên cứu công nghệ chế tạo bộ xử lý khí thải từ động cơ đốt dầu diezen bằng xúc tác nano. Đây là đề tài nghiên cứu thuộc Đề án Phát triển ngành công nghiệp môi trường Việt Nam đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025.
Qua đánh giá sơ bộ số lượng và tình trạng các phương tiện vận tải ở Việt Nam cũng như số lượng, tình trạng máy phát điện ở Việt Nam, nhóm nghiên cứu đã phân tích, lựa chọn đối tượng nghiên cứu phù hợp và mang tính đại diện cho ba loại động cơ ô tô bus, tàu thủy và máy phát điện. Nhóm nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu điều chế chất mang xúc tác γ-Al2O3. Chất mang này sau đó được bền hóa để tăng cường độ bền nhiệt, thủy nhiệt, giảm hiện tưởng thiêu kết do ảnh hưởng của nhiệt độ và hơi nước. Pha hoạt tính là dạng nano kim loại chuyển tiếp được nghiên cứu để phân tán đồng đều trên chất mang đồng thời đánh giá hoạt tính oxi hóa của xúc tác đối với hydrocacbo n-hexan, toluen. Từ đó, tiến hành lựa chọn một số loại khung monilith phù hợp để chế tạo bộ xúc tác xử lý khí thải. Quá trình phủ chất mang lên khung monilith được nghiên cứu kỹ lưỡng. Sau khi phủ được chất mang trên monilith, pha hoạt tính của xúc tác được mang lên chất mang và xử lý để đưa về dạng hoạt động. Từ các bộ xúc tác trên nền monilith này tiến hành chế tạo vỏ bọc, lắp đặt, thử nghiệm trên động cơ. Đồng thời đề xuất những giải pháp cải tiến về cấu tạo và chế độ vận hành của động cơ diesel để góp phần đáp ứng được các yêu cầu, tiêu chuẩn về khí thải của động cơ.
Từ các quy trình trên, nhóm nghiên cứu thu được các kết quả như sau:
- Chế tạo được xúc tác cho bộ xử lý oxi hóa các HC, CO; xúc tác cho bộ xử lý NOx: Nhóm chế tạo được chất mang oxit nhôm có bề mặt riêng cao (đạt trên 300m2/g); Biến tính thành công và tăng độ bền nhiệt, độ bền thủy nhiệt của chất mang xúc tác bằng cách bổ sung thêm La và Si; Khảo sát, lựa chọn và mang thành công các tâm hoạt tính kim loại Pt, Pd trên xúc tác. Các tâm kim loại phân tán đồng đều, không kết tụ, kích thước các tâm hoạt tính đều dưới 100nm; Nghiên cứu và biến tính thành công xúc tác để tăng khả năng lưu trữ oxi, cung cấp cho quá trình phản ứng oxi hóa bằng cách thêm CeO2 phân tán đồng đều trên xúc tác. Chế tạo thành công xúc tác H-ZSM-5 mao quản nano-meso cho quá trình khử NOx.
- Phủ thành công các chất xúc tác lên khung gốm monolith dạng codierit bằng phương pháp nhúng trong huyền phù. Sau quá trình phủ, xúc tác bám một lớp mỏng vững chắc trên thành khung gốm.
- Chế tạo thành công bộ xử lý NOx cho động cơ tàu thủy; bộ xử lý khí thải động cơ xe buýt và máy phát điện gồm 3 môđun oxi hóa (DOC), lọc bụi có tái sinh liên tục (DPF) và khử NOx (SCR), thứ tự tích hợp 3 môđun là DOC-DPF-SCR.
Các kết quả thử nghiệm đánh giá hiệu quả của các bộ xử lý khí thải cho thấy:
- Với động cơ xe buýt: khí thải HC giảm 85%, NOx giảm 85%, CO giảm 80% và PM giảm tương ứng 81% so với động cơ nguyên thủy khi chưa lắp hệ thống xử lý. Các thử nghiệm chạy bền trong vòng 100h cho thấy sau thời gian chạy bền công suất động cơ giảm khoảng 5% và suất tiêu hao nhiên liệu tăng tương ứng 5%. Chất lượng phát thải có thay đổi, cụ thể như sau: các thành phần HC, CO, NOx tăng tương ứng 2,5%, 4% và 5%, trong khi độ khói giảm 5% so với trước chạy bền.
- Với động cơ tầu thủy: giảm phát thải 85% NOx.
- Với động cơ máy phát điện: khi sử dụng kết hợp các biện pháp giảm phát thải SCR+DOC+DPF, phát thải NOx giảm tới 68% so với động cơ nguyên bản. Phát thải PM cũng giảm tới 67%. Phát thải HC và CO lần lượt giảm 46% và 34%.
Nguồn: most.gov.vn