La marmitta catalitica: cos’è e come funziona

A che cosa serve la marmitta catalitica, come è fatta, quali sono le sue caratteristiche e le sue evoluzioni tecniche

16 novembre 2020 - 8:00

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. Le case automobilistiche non hanno il tempo necessario per intervenire drasticamente sui motori e sugli impianti di scarico, sicché si diffonde il retrofit, ovvero 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.

Articolo aggiornato il 16 novembre 2020 alle ore 8:00

LA CHIMICA DELLA MARMITTA CATALITICA

Infatti, per catalizzatore si intende un elemento chimico in grado di favorire o innescare una reazione, che nel caso particolare dei gas di scarico è un’ossidazione, una riduzione o 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, che è di dimensioni più piccole e viene posizionato tra il collettore di scarico e il primo silenziatore, in alcuni casi già all’interno del vano motore.

LA TEMPERATURA NELLA MARMITTA CATALITICA

Ad ogni modo, per aumentare il livello di abbattimento delle emissioni, bisogna lavorare in due direzioni: da un lato utilizzare catalizzatori a più stadi, anche contenuti nello stesso involucro esterno, così da abbattere altre sostanze inquinanti, oltre alla CO2. Dall’altro fare interagire l’impianto di scarico con la centralina ECU che gestisce il motore. 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, mentre le tipologie di convertitore catalitico sono tre.

CONVERTITORE CATALITICO: QUANTI TIPI

Le tre tipologie di convertitore catalitico sono: ossidante, riducente o trivalente. Il primo, 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). Il secondo, altrimenti detto a singola via, agisce solo su un inquinante, tipicamente i NOx. L’ultimo 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.

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