Combinación de trampas y filtros catalíticos para el tratamiento de los gases de escape de motores diesel

Abstract

Los motores diesel, ampliamente usados en todo el mundo, gracias a su autonomía, fuerza y confiabilidad, emiten principalmente dos contaminantes: material particulado (hollín) y óxidos de nitrógeno (NOx). Ambos componentes son dañinos para el medio ambiente y para la salud de los seres vivos, siendo el tratamiento de los gases de escape una de las vías posibles para la disminución de la concentración de estos contaminantes. El sistema de tratamiento más utilizado es la combinación de trampas y filtros catalíticos, los cuales consisten en sustratos estructurados que contienen cubrimientos apropiados para entrampar los NOx y quemar el hollín a temperaturas moderadas. Además deben poseer resistencia mecánica, térmica y química adecuadas para soportar las condiciones de operación del caño de escape. Previo al estudio de la deposición de un catalizador sobre un sustrato estructurado, es necesario encontrar un catalizador en polvo activo y estable. Inicialmente se trabajó en la elección, caracterización y evaluación de una formulación catalítica que contuviera componentes activos para oxidar el hollín y entrampar los óxidos de nitrógeno y que mostrara óptima actividad a temperaturas próximas a las de los gases de escape. Por los resultados obtenidos se decidió soportar dicha formulación sobre los siguientes sustratos estructurados: esponja de alfa-Al2O3, monolito de cordierita y esponja metálica AISI314 (los que representan los soportes más utilizados para este tipo de filtro). Las evaluaciones de estos catalizadores estructurados mostraron un comportamiento similar al catalizador en polvo, además de poseer buena estabilidad mecánica y catalítica.

Diesel engines, widely used all over the world due to their autonomy, power and reliability, emit two main contaminants: particulate matter (soot) and nitrogen oxides (NOx). Both are harmful for the environment and for human health. The treatment of exhaust gas emissions is one of the possible ways to achieve abatement of these contaminants. The most extensively utilized treament system is the combination of traps and catalytic filters, which consist of structured substrates containing appropriate coatings to trap NOx and burn soot at moderate temperatures. Besides, they should have adequate mechanical, thermal and chemical resistance to support the operation conditions of the exhaust pipes. Prior to studying the deposition of a catalyst over a structured support, it is necessary to find an active, stable powder catalyst. Initially, we worked in the selection, characterization and evaluation of a catalytic formulation which contained active components to oxidize soot and trap nitrogen oxides and which showed optimal activity at temperatures close to those of the exhaust gases. Given the results obtained, it was decided to support the said formulation on the following structured supports: alfa-Al2O3 foam, cordierite monolith and metallic AISI314 foam (which represent the supports most widely used for this type of filter). The evaluations of these structured catalysts showed a behavior similar to that of the powder catalyst, and exhibited good mechanical and catalytic stability.