Catalizzatore: cos’è e come funziona nell’auto

Quella che banalmente è conosciuta come marmitta, al suo interno contiene una componente chiamata catalizzatore, essenziale per abbattere le emissioni degli autoveicoli. Venne introdotto e reso obbligatorio dal 1° gennaio 1993, quando entrarono in vigore le Euro 1, “nonne” degli attuali Euro 6d Temp.

Questo si basa su reazioni chimiche che vi spieghiamo in questo articolo ed è montato su tutte le vetture prodotte negli ultimi 31 anni. I gas provenienti dalla camera di combustione dei cilindri dei motori Diesel, benzina e ibridi finiscono nel catalizzatore dove una serie di elementi contribuiscono all'attivazione una fase di ossidazione degli idrocarburi incombusti, sostanze quali monossidi di carbonio, anidride carbonica e ossidi di azoto. L’obiettivo è ridurre a zero i gas nocivi e emettere solo anidride carbonica, acqua sotto vapore e azoto. Nel caso dei motori Diesel, questi sono stati pian piano sostituiti dal famoso FAP o Filtro Antiparticolato.

Se il protagonista del nostro articolo è stato introdotto di pari passo all’omologazione degli Euro 1 dall’inizio del 1993, il FAP, invece, è diventato obbligatorio a partire dai Diesel Euro 5.

Tornando alla marmitta catalitica si tratta del primo strumento utilizzato dall’Unione Europea nei suoi paesi membri come tentativo di salvaguardare l’ambiente basandosi su una tecnologia nata già negli anni ‘70 che si prefigge l’obiettivo, tramite reazioni, di abbassare l’emissione di gas nocivi nell’atmosfera e, in particolare, nell’habitat cittadino.

Sommario

• Che cos’è il catalizzatore di un’auto
• Come funziona il catalizzatore auto e perché è importante

Che cos’è il catalizzatore di un’auto

Questo dispositivo all'interno del terminale riveste un’importanza fondamentale nelle auto prodotte dal 1993 in avanti. In realtà esisteva anche prima, ma solo in concomitanza con l’introduzione delle norme Euro 1, quando l’Unione Europea decise di inasprire le regole per prevenire le emissioni di inquinanti nocivi per gli esseri umani e l’ambiente.

Il nome è frutto della reazione (catalisi) che si attiva dentro la marmitta, più precisamente nel classico rigonfiamento che si trova in corrispondenza del tubo nella sua sezione finale.

La sua funzione è ridurre in elementi “semplici” e meno dannosi per l’ambiente i vari ossidi di azoto (NOx), monossidi di carbonio (CO) e vari idrocarburi incombusti nella camera del cilindro. Dentro la struttura a nido d’ape delle marmitte sono presenti reagenti ed elementi ceramici o metallici di tipo poroso (palladio, platino e rodio) che non fanno altro che accelerare le reazioni atte a trasformare i gas di cui sopra in acqua sotto forma di vapore e anidride carbonica.

Ne esistono diversi tipi (ossidante, riducente e trivalente) e solitamente vengono scelti in base al tipo di carburante. Viste le diverse condizioni di esercizio, infatti, nei motori Diesel (dove l’obbligo è stato introdotto solo a partire dal 1997) sono stati via via introdotti ulteriori sistemi per diminuire gli elementi dannosi per l’aria, complice la “crociata” che ha visto protagonisti i motori alimentati a gasolio dopo lo scoppio del fenomeno del Dieselgate.

Sugli Euro 6 Diesel, ad esempio, si trovano i catalizzatori SCR che richiedono il famoso AdBlue come reagente per convertire chimicamente gli ossidi di azoto scindendoli in azoto e vapore acqueo. Vista la presenza di metalli rari al suo interno, questi sono diventati molto popolari tra i ladri per la presenza dei metalli rari sopra citati. Alcune case, come Toyota, hanno risposto inserendo veri e propri scudi per prevenire i furti.

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Come funziona il catalizzatore auto e perché è importante

Tutto ciò che avviene dentro questa fondamentale componente auto si rifà al processo che permette ai gas in uscita dal motore di passare dentro a una struttura a nido d’ape dove sono presenti diversi metalli complici di questo fenomeno chimico.

Se ne ricordano principalmente tre: l’ossidazione bivalente permette di trasformare il monossido di carbonio in anidride carbonica, molto meno dannosa per l’ambiente grazie all’aggiunta di un atomo di ossigeno. Lo stesso fenomeno trasforma, inoltre, gli idrocarburi usciti incombusti dalla camera di scoppio sempre in anidride carbonica e vapore acqueo.

Infine, delle tre reazioni che avvengono dentro un catalizzatore il riducente riguarda la trasformazione degli ossidi di azoto in azoto, perché agisce su un solo agente che contribuisce all’inquinamento, forse il più dannoso tra tutti e causa del progressivo abbandono dei motori Diesel (gli ossidi di azoto).

Il tutto viene ottimizzato da una semplice sonda lambda che monitora continuamente i gas di scarico in uscita dal motore e in entrata dal catalizzatore. Per funzionare a dovere, il catalizzatore deve lavorare a temperature elevate (nel range 300-400°C) ma progressivamente si sono studiati sistemi che riescano a diventare subito efficienti anche in un range di temperature minore, quindi poco dopo l’avviamento del veicolo.

Il catalizzatore è importante, nonché fondamentale, per ridurre le emissioni degli inquinanti e poter omologare il veicolo secondo le norme Euro 6 oggi in vigore. Si parla già di Euro 7 dal 2025 e con esso cambieranno i criteri di considerazione di quali siano gli elementi inquinanti emessi da un’autovettura. Si parla, quindi, di nuovi catalizzatori elettrici per abbreviare notevolmente i tempi di riscaldamento per far sì che avvengano subito le reazioni chimiche responsabili della riduzione degli elementi nocivi per l’ambiente.