Filtro attivo antiparticolato, funzionamento, norme e pericoli

Il filtro attivo antiparticolato (FAP) è un dispositivo introdotto a partire dal 2000 dal gruppo PSA Peugeot- Citroen per ridurre le emissioni di particolato (PM10) dai gas di scarico dei motori diesel. Il particolato è composto da particelle di fuliggine (residui carboniosi prodotti durante la combustione) delle dimensioni di 20-30 micron (1 micron =1 millesimo di mm) che inglobano particelle più piccole di idrocarburi aromatici policiclici (PAH) e composti dello zolfo incombusti (vedi schema). Sono i depositi incombusti di HC, l'acido solforico (H2SO4) e l'acido solforoso (H2SO3) che rendono nocivo il particolato.

La tecnologia FAP, adottata attualmente da Peugeot/Citroen, Volvo, Ford, Toyota, prevede la miscelazione al gasolio di un additivo catalizzatore: il biossido di cerio (CeO2) allo stato liquido, la cosiddetta "cerina", al fine di creare agglomerati più grossi che possono essere bloccati dall'elemento filtrante.

La "cerina" è contenuta in uno specifico serbatoio da 5 litri posto accanto a quello del gasolio e la miscelazione, tramite pompa elettrica, avviene in automatico e nella corretta percentuale ad ogni rifornimento di carburante (il segnale è fornito dal galleggiante del livello gasolio). La taratura limite per ottenere la miscelazione di cerina prevede una immissione di almeno 7 litri di gasolio nel serbatoio.

L'ossido di cerio è tossico e per evitare, per quanto possibile, l'inalazione e il contatto con l'organismo, viene fornito alle concessionarie in sacche di materiale plastico morbido da 5 litri o da 1 litro, dotate di innesto rapido al relativo serbatoio. Il tutto va effettuato con guanti monouso e mascherina a carboni attivi.

Riteniamo utile annotare che è decisamente sconsigliabile travasare del gasolio additivato da cerina nella corretta percentuale, da un serbatoio ad un altro già contenente altro gasolio con cerina. Queste precisazioni ci sembrano più che opportune poiché da certa stampa è stata riportata l'errata informazione che la cerina venga separatamente iniettata nelle camere di combustione.

Il biossido di cerio, che svolge la funzione di catalizzatore metallico, provoca inoltre una diminuzione del punto di infiammabilità del particolato, portandolo a circa 450°C. Come vedremo più avanti, la tecnologia DPF (senza additivo) prevede invece una temperatura di combustione del particolato più elevata (circa 600- 650°C). Nella fase di "rigenerazione" si ottiene la combustione periodica dei depositi di agglomerati intrappolati nel filtro, riducendoli in dimensioni dell'ordine di 3,5 - 1,5 micron; queste nanoparticelle (pericolose per la salute) vengono poi espulse dallo scarico.

E' quindi un errore ritenere che il particolato venga totalmente eliminato con tale processo: la quantità di polveri misurabile con gli attuali strumenti viene solo in parte ridotta. Una buona percentuale viene trasformata in nanoparticelle volatili ancora più piccole che sfuggono all'attuale normativa e quindi agli strumenti di monitoraggio.

L'aumento di temperatura necessaria alla combustione del particolato all'interno del FAP è ottenuto rendendo più caldi i gas di scarico che arrivano al filtro (nella marcia in città la temperatura dei gas di scarico è normalmente di appena 150°C). Questo viene ottenuto prolungando la combustione del gasolio ben oltre il punto morto superiore del pistone tramite una o due post- iniezioni. Inoltre, si può bypassare l'intercooler (scambiatore di calore per raffreddare l'aria compressa in arrivo dal turbo) così da ottenere aria più calda in camera di combustione.

E' ben evidente che tali artifici si traducono in un aumento del consumo di carburante (in certi casi può raddoppiare!) e in un lieve calo di prestazioni, sia pure limitati alla durata della fase di rigenerazione. Tuttavia, queste controindicazioni non possono essere trascurate nel quadro complessivo dei costi di gestione del veicolo, considerando la notevole frequenza media prevista per la rigenerazione del filtro antiparticolato.

La fase di rigenerazione è controllata dalla differenza di pressione registrata dai due sensori posti in entrata e in uscita del FAP: con l'intasarsi progressivo del filtro, il salto di pressione aumenta finché il modulo di gestione elettronico del filtro non legge il valore limite di "rigenerazione". Questa dovrebbe avvenire, a secondo delle condizioni di uso del veicolo, ogni 300-1000 km (10-15 ore di funzionamento), durante i percorsi extraurbani a velocità di almeno 90 km/h per un tempo di circa 10 - 20 minuti. Si sono anche verificati casi di rigenerazione dopo una percorrenza di appena un centinaio di Km.

Se l'utilizzatore non ha la possibilità di soddisfare in tempi brevi tali condizioni, potrebbero sorgere, come vedremo più avanti, complicazioni di natura tecnica ed economica.