Marmitta catalitica: come funziona e quanti tipi

Oggi osserviamo da vicino il primo dispositivo utilizzato, all’inizio degli anni Novanta, per diminuire le emissioni nocive: la marmitta catalitica. Siamo nel 1992 ed è arrivato il primo pacchetto di provvedimenti dell’Unione Europea relativi allo standard Euro 1. Ma le case automobilistiche non ebbero il tempo necessario per intervenire drasticamente sui motori così, si diffuse il retrofit. Cioè un silenziatore in cui i gas passavano attraverso una rete di tubicini rivestiti da platino, palladio o rodio o comunque da miscele di tutti e tre. Eco come funziona la marmitta catalitica.

Aggiornamento del 18 gennaio 2024: miglioramento dei contenuti con link più attuali e utili per i lettori

COME FUNZIONA LA MARMITTA CATALITICA

La marmitta catalitica o catalizzatore si basa su elementi chimici in grado di favorire o innescare una reazione, che nel caso dei gas di scarico è:

un’ossidazione;
una riduzione;
un’ossidoriduzione;

Nella situazione più semplice si ossida il carbonio contenuto nel CO, trasformandolo in CO2. L’ossidazione determina la perdita di elettroni da parte degli atomi di carbonio e l’aumento della loro valenza, che passa da due della molecola del CO a quattro. Così ogni atomo di carbonio si lega con una molecola di ossigeno, che viene prelevata dall’aria circostante.

IL CONVERTITORE CATALITICO

L’efficacia del retrofit sta nella sua semplicità, perché non altera né la struttura né la forma dell’impianto di scarico. D’altronde, questo sistema risolveva solo una piccola parte del problema, visto che era in grado di abbattere poco meno della metà del CO totale. Non c’era, quindi, alcuna modifica del motore, senza contare che il retrofit non era adatto ai motori diesel. Altra criticità rilevante del retrofit era la sua capacità di lavorare solo con il motore caldo, mentre la sua efficacia a freddo era pari a zero. Per questo il retrofit è stato sostituito dal convertitore catalitico, di dimensioni più piccole e posizionato tra il collettore di scarico e il primo silenziatore, in alcuni casi già all’interno del vano motore.

MARMITTA CATALITICA: QUANTI TIPI CI SONO

Le tipologie di convertitore catalitico principali sono: ossidante, riducente e trivalente.

Ossidante, detto anche bivalente, si usa per i motori ad accensione comandata, ha elementi a base di platino e palladio e riduce il monossido di carbonio (CO) e gli idrocarburi incombusti (HxCx).
Riducente, altrimenti detto a singola via, agisce solo su un inquinante, tipicamente gli NOx.
Trivalente è il più completo, in quanto unisce le caratteristiche dei primi due ed è composto da un doppio stadio, il primo riducente e il secondo ossidante. Per questi motivi è attualmente il più diffuso, sia nei motori benzina che in quelli a GPL.

LA TEMPERATURA DI FUNZIONAMENTO DELLA MARMITTA CATALITICA

Il funzionamento della marmitta catalitica si è evoluto sempre per ridurre le emissioni allo scarico:

si sono diffusi catalizzatori a più stadi, anche contenuti nello stesso involucro esterno;
l’impianto di scarico è stato “integrato” con la centralina ECU che gestisce il motore e vari sensori di pressione e lambda;

Importante è anche la disposizione del materiale catalitico all’interno del dispositivo, che deve essere posizionata in modo tale da garantire il maggiore contatto con il gas in un’unità di tempo definita. Infine, ogni catalizzatore ha la sua portata, dipendente dalle prestazioni del motore. L’evoluzione dell’impianto di scarico ha visto l’introduzione d molti altri dispositivi e tecnologie, spesso migliorabili e non prive di complicazioni pratiche per gli automobilisti: