หมายเหตุบรรณาธิการ: เรื่องนี้ได้รับการปรับปรุงในวันศุกร์ที่ 25 กันยายนเวลา 13:15 น. ET
ข่าวก็ยิ่งแย่ลงไปอีกสำหรับโฟล์คสวาเกน
บริษัท อาจต้องเรียกคืนรถยนต์ดีเซลได้มากถึง 500,000 คันในสหรัฐอเมริกาและ 11 ล้านคันทั่วโลกเพราะพวกเขาปล่อยมลพิษทางอากาศถึง 40 เท่าที่เรียกว่าไนโตรเจนออกไซด์ (NOX)เดอะนิวยอร์กไทมส์รายงาน-
ขณะนี้ บริษัท มีการพัวพันกับเรื่องอื้อฉาวหลังจากที่มีการเปิดเผยว่าโฟล์คสวาเกนจงใจปิดตัวกรองที่ออกแบบมาเพื่อดักจับNOX จากไอเสีย-
“ พวกเขาเพิ่งเขียนรหัสชิ้นหนึ่งที่กล่าวว่า 'เปิดใช้งานเมื่อคุณถูกทดสอบเท่านั้น' Jorn Herner หัวหน้าฝ่ายวางแผนการวิจัยการบริหารและการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกของแผนกวิจัยของคณะกรรมการการวิจัยของ California Air Resources กล่าว ธรรมชาติที่กว้างและชัดเจนของการโกงทำให้เจ้าของรถหลายคนโกรธแค้นและบังคับให้ซีอีโอของ บริษัท ลาออก -Hyperloop, Jetpacks & More: 9 แนวคิดการขนส่งแห่งอนาคต-
แต่การเรียกคืนยังทำให้เกิดคำถามนี้: มันยากมากที่จะทำให้รถยนต์ดีเซลทำงานด้วยการปล่อยมลพิษต่ำซึ่ง บริษัท ต้องหันไปโกงหรือไม่?
ปรากฎว่าเครื่องยนต์ดีเซลมีการแลกเปลี่ยนระหว่างพลังงานโดยธรรมชาติประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงและการปล่อยมลพิษที่สะอาดผู้เชี่ยวชาญกล่าว
“ คุณมีอำนาจคุณมีพลังงานคุณมีการปล่อยก๊าซ: คุณจะได้เลือกสองคน” ดอนฮิลล์บรันด์ผู้อำนวยการวิจัยระบบพลังงานของห้องปฏิบัติการแห่งชาติอาร์กอนน์ในรัฐอิลลินอยส์กล่าวและอดีตประธานาธิบดีของสมาคมวิศวกรยานยนต์กล่าว
ในกรณีนี้โฟล์คสวาเกนจัดลำดับความสำคัญของพลังงานและการประหยัดเชื้อเพลิงมากกว่าการประชุมรัฐและมาตรฐานการปล่อยมลพิษของหน่วยงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมของสหรัฐอเมริกาเฮอร์เนอร์กล่าว
เครื่องยนต์เบนซิน
เพื่อให้เข้าใจว่าทำไมการแลกเปลี่ยนนี้จึงมีประโยชน์ที่จะรู้เกี่ยวกับความแตกต่างระหว่างดีเซลและเครื่องยนต์เผาไหม้น้ำมันเบนซิน- เครื่องยนต์เบนซินที่รถยนต์อเมริกันส่วนใหญ่ใช้งานโดยจุดไฟของน้ำมันเบนซินและอากาศโดยใช้หัวเทียน เมื่อไอน้ำมันเบนซินติดไหม้จะถูกไฟไหม้มันจะขยายและผลักลูกสูบลงทำให้เกิดแรงบิดที่หมุนล้อและขับเคลื่อนรถ
เนื่องจากน้ำมันเบนซินได้รับการขัดเกลาอย่างมากจึงประกอบด้วยการผสมผสานที่ค่อนข้างสม่ำเสมอของโซ่ที่ค่อนข้างสั้นของไฮโดรเจนที่เชื่อมโยงและอะตอมคาร์บอนที่รู้จักกันในชื่อไฮโดรคาร์บอน
“ คุณรู้แน่ชัดว่าเชื้อเพลิงเป็นอย่างไร” Hillebrand บอกกับ Live Science "มันค่อนข้างง่ายที่จะรู้ว่าองค์ประกอบทางเคมีของไอเสียของคุณ"
ด้วยผลิตภัณฑ์การเผาไหม้แบบสม่ำเสมอมันเป็นเรื่องง่ายที่จะทำความสะอาดไอเสีย เครื่องยนต์ก๊าซใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาง่ายๆเช่นวัสดุเช่นแพลตตินัมเพื่อผูกสารเคมีที่เป็นพิษเช่นคาร์บอนมอนอกไซด์และแปลงเป็นสารที่ไม่เป็นอันตรายเช่นคาร์บอนไดออกไซด์ (คาร์บอนไดออกไซด์เป็นการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในเรือนกระจกหลัก แต่ก็เป็นสารที่ไม่เป็นอันตรายที่เราหายใจออกเมื่อใดก็ตามที่เราหายใจ) ผู้ผลิตรถยนต์กลายเป็นคนดีในการทำความสะอาดการปล่อยน้ำมันเบนซิน
“ หลังจากไอเสียออกมาจากเครื่องยนต์เบนซินอากาศจะสะอาดกว่าอากาศพื้นหลังในชิคาโก” Hillebrand กล่าว -6 ผลกระทบที่ไม่คาดคิดจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ-
เครื่องยนต์ดีเซล
เครื่องยนต์ดีเซลทำงานแตกต่างกัน แทนที่จะใช้หัวเทียนเพื่อเผาไหม้เชื้อเพลิงเครื่องยนต์ดีเซลบีบอัดหมอกของเชื้อเพลิงเหลวและอากาศถึงอุณหภูมิและแรงกดดันที่สูงอย่างไม่น่าเชื่อ - บางครั้งก็หลายพันองศาฟาเรนไฮต์ สภาพแวดล้อมของหม้อหุงความดันนี้เป็นสิ่งที่ทำให้ส่วนผสมติดไฟตามธรรมชาติ
เพราะส่วนผสมการเผาไหม้ตามธรรมชาติมันอยู่ที่ความดันและอุณหภูมิที่สมบูรณ์แบบในการเผาพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพในเชื้อเพลิง การขยายตัวของก๊าซที่มากขึ้นทำให้เกิดการบีบอัดลูกสูบที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นซึ่งทำให้เกิดแรงบิดมากขึ้น Hillebrand กล่าว แท่นขุดเจาะขนาดใหญ่ใช้ดีเซลอย่างแม่นยำสำหรับความสามารถในการลากจูงพิเศษนี้เขากล่าว (เพื่อทนต่ออุณหภูมิและแรงกดดันที่เกิดขึ้นในกระบวนการเผาไหม้เครื่องยนต์ดีเซลจะต้องทำจากวัสดุที่หนากว่าและหนากว่าซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมพวกเขาจึงสามารถวิ่งได้หลายแสนไมล์ Hillebrand เพิ่ม)
เชื้อเพลิงดีเซล
เชื้อเพลิงดีเซลก็แตกต่างจากน้ำมันเบนซิน สารที่หนาและน้ำเชื่อมไม่ได้แตกต่างจากน้ำมันที่ดึงโดยตรงจากใต้ดินลึก ทางเคมีมันแทบจะไม่ได้รับการปรับปรุงและมีการผสมผสานของโซ่ไฮโดรคาร์บอนที่ยาวขึ้นและสารประกอบลึกลับอื่น ๆ Hillebrand กล่าว
เพราะมันเต็มไปด้วยโซ่ไฮโดรคาร์บอนที่ยาวขึ้นเชื้อเพลิงดีเซลแต่ละแกลลอนจึงมีพลังงานมากขึ้น เมื่อรวมเชื้อเพลิงที่มีพลังงานหนาแน่นมากขึ้นเข้ากับกระบวนการเผาไหม้ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นเครื่องยนต์ดีเซลสามารถทำให้การประหยัดเชื้อเพลิงสูงขึ้นได้มาก
แต่ปัญหาคือ "มันมีสารเคมีอยู่ที่นั่นและสิ่งที่จะเผาไหม้ที่คุณไม่เคยรู้ว่าพวกเขาคืออะไร" แม้ว่าพวกเขาหลายคนอุดมไปด้วยกำมะถัน แต่ Hillebrand กล่าว
รถยนต์ดีเซลเก่าที่พัดไอเสียที่มีกลิ่นเหม็นแล้วมีฝุ่นละอองซัลเฟอร์นี้เข้าสู่ชั้นบรรยากาศ ทุกวันนี้ผู้ผลิตรถยนต์มีความสามารถในการดักจับประเภทนี้ได้ดีมากมลพิษทางอากาศจากไอเสียดีเซลเขาพูด (เชื้อเพลิงดีเซลกำมะถันต่ำเป็นพิเศษยังช่วยลดการปล่อยมลพิษเหล่านี้ได้อย่างมากตามที่กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา)
ควันพิษ
แต่โฟล์คสวาเกนมีปัญหาเมื่อพยายามดักจับมลพิษอีกประเภทหนึ่งเรียกว่า NOX NOX รวมถึงสารประกอบทางเคมีไนโตรเจนและออกซิเจนที่หลากหลาย (เช่น NO2, NO3 ฯลฯ ) ที่มีเพียงรูปแบบที่อุณหภูมิสูงเท่านั้น Nox ทำปฏิกิริยากับแสงแดดในบรรยากาศและแปลงเป็นโอโซนและโอโซนเป็นผู้ระคายเคืองเฮอร์เนอร์กล่าว
“ มันเป็นสิ่งที่ทำให้ดวงตาของคุณน้ำมันทำให้คอของคุณเจ็บมันอาการหอบหืดที่รุนแรงขึ้นและมีปัญหาเกี่ยวกับหัวใจและหลอดเลือดทุกประเภทที่คุณสามารถได้รับจากมัน "Herner กล่าว
รถยนต์ดีเซลผลิต NOX มากกว่ารถยนต์เบนซิน ตัวอย่างเช่นเมื่อเฮอร์เนอร์และเพื่อนร่วมงานของเขาทดสอบการปล่อยมลพิษจาก 20,000 2009 และต่อมารถผู้โดยสารรุ่นในลอสแองเจลิสเพียง 0.6 เปอร์เซ็นต์เป็นรถยนต์ดีเซล แต่พวกเขาผลิตการปล่อย NOX เพียงส่วนสำคัญและส่วนใหญ่มาจากโฟล์คสวาเก้นและ Audis
“ อุณหภูมิและแรงกดดันที่เครื่องยนต์ดีเซลทำงานได้อย่างประหยัดเชื้อเพลิงมากที่สุดและยอดเยี่ยมที่สุดก็เป็นเงื่อนไขที่จะแปลงออกซิเจนและไนโตรเจนในปริมาณสูงสุดเป็น NOx” Herner กล่าวกับ Live Science
สหรัฐอเมริกาได้ย้ายไปควบคุมการปล่อย NOX อย่างรวดเร็วและเมื่อเร็ว ๆ นี้การบริหารของโอบามาได้เสนอแม้กระทั่งมาตรฐานโอโซนที่ต่ำกว่าซึ่งจะทำให้เกิดการลด NOX มากขึ้น ในยุโรปที่ซึ่งประมาณครึ่งหนึ่งของรถยนต์วิ่งบนเชื้อเพลิงดีเซลหน่วยงานกำกับดูแลได้มุ่งเน้นไปที่การเพิ่มการประหยัดเชื้อเพลิงและลดการปล่อยก๊าซคาร์บอน -สถานที่ที่มีมลพิษมากที่สุด 10 แห่งบนโลก-
การปล่อยมลพิษสกปรกอำนาจมากขึ้น
การทำความสะอาด NOX จากน้ำมันดีเซลก็เป็นกระบวนการที่ท้าทายเช่นกัน เนื่องจากองค์ประกอบที่แตกต่างกันมากขึ้นของเชื้อเพลิงและการใช้การเผาไหม้ที่เกิดขึ้นเองของเครื่องยนต์จึงไม่ชัดเจนว่าเมื่อใดและเมื่อใดที่สารประกอบใด ๆ เกิดขึ้นทำให้มันยากที่จะทำความสะอาด Hillebrand กล่าว
ประมาณหนึ่งทศวรรษที่ผ่านมาก่อนหน้านี้มาตรฐานการปล่อยมลพิษลดลงบริษัท รถยนต์ดำเนินกลยุทธ์ที่แตกต่างกันสำหรับการแก้ปัญหานี้
“ ผู้ผลิตที่แตกต่างกันทำการเดิมพันเทคโนโลยีที่แตกต่างกัน” เฮอร์เนอร์กล่าว
ตัวอย่างเช่นรถยนต์ที่สร้างโดยเมอร์เซเดส-เบนซ์ฉีดของเหลวพิเศษที่เรียกว่ายูเรียเพื่อแปลง NOx เป็นสารที่เป็นอันตรายน้อยกว่า วิธีการนี้ (เรียกว่า Bluetec) ไม่ได้ประนีประนอมกับการประหยัดเชื้อเพลิงหรือพลังงาน แต่ต้องใช้ถังแยกต่างหากสำหรับยูเรียซึ่งจะต้องได้รับการเติมเป็นระยะ ๆ เฮอร์เนอร์กล่าว
โฟล์คสวาเกนลงทุนหลายล้านเพื่อพัฒนากับดัก NOX แทน กับดักดูดซับไนตรัสออกไซด์และไนโตรเจนไดออกไซด์เหมือนฟองน้ำ เมื่อกับดักเต็มระบบจะสามารถฉีดปริมาณเชื้อเพลิงก่อนที่จะปล่อยสารไอเสีย เชื้อเพลิงทำปฏิกิริยากับ NOx เพื่อสร้างสารที่เป็นพิษเป็นภัยเฮอร์เนอร์กล่าว โดยทั่วไปแล้วตัวกรองจะทำงานเพียงประมาณ 10 วินาทีทุก ๆ 10 นาทีเฮอร์เนอร์กล่าว (พวกเขาอาจเรียกใช้การเผาไหม้ที่แตกต่างกันในบางจุดเพื่อลดการปล่อยมลพิษ)
อย่างไรก็ตามในแง่ของการเปิดเผยเมื่อเร็ว ๆ นี้ดูเหมือนว่าโฟล์คสวาเกนจะเดิมพันผิด
โฟล์คสวาเกนอาจหันไปโกงเพราะกับดัก NOX กินเชื้อเพลิงหรือลดความห้าวหาญของรถเฮอร์เนอร์กล่าว มันเป็นการแก้ไขที่ค่อนข้างง่ายในการเปิดใช้งานกับดัก NOX อีกครั้งในรถยนต์ที่เรียกคืนเขากล่าว
“ ยานพาหนะเหล่านี้สามารถใช้งานได้ภายในกฎระเบียบของเรา” เฮอร์เนอร์กล่าว "ลำดับความสำคัญของเราตอนนี้คือการแก้ไขให้พวกเขาทำเช่นนั้น"
แต่เจ้าของโฟล์คสวาเก้นอาจจะผิดหวังกับรถที่ซบเซาและแก๊งค์แก๊สที่พวกเขาได้รับกลับมาเฮอร์เนอร์กล่าว
เทคโนโลยีในอนาคต?
เป็นไปได้ว่ารถยนต์แห่งอนาคตจะรวมถึงเทคโนโลยีดีเซลที่รวมเทคนิคการปล่อยมลพิษการประหยัดพลังงานและการประหยัดเชื้อเพลิง Hillebrand กล่าว เมื่อวิศวกรวิเคราะห์กระบวนการเผาไหม้ดีเซลเอ็นจิ้นพวกเขาพบว่ามีแรงกดดันและอุณหภูมิบางอย่างที่สร้างเขม่าหรือ NOX ในระดับสูง แต่ระบบอุณหภูมิและความดันบางอย่างได้รับการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่มีประสิทธิภาพโดยไม่ทำให้เกิดมลพิษ
ทีมของ Hillebrand กำลังพัฒนาการเผาไหม้อุณหภูมิต่ำระบบที่มุ่งหวังที่จะทำเช่นนั้น ระบบเหล่านี้ไม่ว่าจะเป็นการฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงอย่างแม่นยำหรือแม้แต่ใช้น้ำมันเบนซินและน้ำมันดีเซลในเวลาที่ต่างกันในการดำเนินงานของรถเพื่อโจมตีจุดหวานนั้นเขากล่าว อย่างไรก็ตามระบบการทดลองเหล่านี้ต้องการวิศวกรรมมากขึ้นก่อนที่จะเป็นโซลูชั่นที่สามารถทำการตลาดได้
เห็นได้ชัดว่าปัญหาของเครื่องยนต์ดีเซลที่สะอาดเป็นสิ่งที่ท้าทายอย่างยิ่งผู้เชี่ยวชาญกล่าว
“ มันไม่ใช่เรื่องง่าย แต่นั่นไม่ได้หมายความว่าคุณโกง” เฮอร์เนอร์กล่าว
หมายเหตุของบรรณาธิการ: เรื่องนี้ได้รับการแก้ไขเพื่อชี้แจงว่าในขณะที่รถยนต์มากถึง 11 ล้านคันได้รับผลกระทบจากอัลกอริทึมโกงการปล่อยมลพิษโฟล์คสวาเกนยังไม่ได้เรียกคืนอย่างเป็นทางการสำหรับรถยนต์ทุกคัน บทความนี้ยังชี้แจงว่าการลดการปล่อยซัลเฟอร์ที่ลดลงนั้นเกิดจากเชื้อเพลิงดีเซลซัลเฟอร์ต่ำเป็นพิเศษ)
ติดตาม tia ghose onTwitterและGoogle+-ติดตามวิทยาศาสตร์สด@livescience-Facebook-Google+- บทความต้นฉบับเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์สด-
