Koszt regeneracji filtrów cząstek stałych DPF/FAP i katalizatorów

Znacznie wyższy niż regeneracji, jest koszt nowego filtra cząstek stałych, jednak cenę tą można diametralnie zmniejszyć, za sprawą osiągnięć technologicznych szwajcarskich konstruktorów, z których osiągnięć korzysta cały współczesny świat motoryzacji. Najdroższy w filtrze DPF jest wkład filtra, którego cena spowodowana jest złożonością konstrukcji, czy raczej precyzją wykonania i wykorzystanych w nim materiałów. Niewiele osób wie, że wysoką skuteczność filtrowi DPF gwarantuje nie jedynie filigranowa budowa kanalików filtrujących, ale również wbudowane metodą chemiczną w strukturę wkładu cząsteczki metali szlachetnych, które w specyficznych warunkach pracy filtra zapewniają mu również właściwości katalityczne, choć nie można nie nadmienić, że stopień konwersji w filtrach DPF FAP jest niewielki (palmę pierwszeństwa i prym w tej kwestii wiodą katalizatory, o których powiemy za chwilę). Biorąc pod uwagę wszystkie czynniki, czyli bardzo niewielkie rozmiary kanalików filtrujących, wbudowane w strukturę metale szlachetne oraz niezbędną odporność na wysokie ciśnienie i temperatury, przestaje dziwić fakt, że nawet za zamienniki trzeba zapłacić krocie. Niemniej jednak wysoka cena nowych filtrów cząstek stałych, mimo iż jej geneza została wyjaśniona, nie stała się przez to ani na jotę bardziej znośna, dlatego też, wychodząc naprzeciw oczekiwaniom kierowców eksploatujących na co dzień samochody wyposażone w filtr cząstek stałych, poszukiwano rozwiązań, mogących przywracać filtry do stanu pełnej sprawności. Aż do niedawna nie było to możliwe, a desperackie próby regeneracji filtrów cząstek stałych poprzez wypalanie w piecach indukcyjnych lub mycia w myjkach ultradźwiękowych wykorzystujących implodujące pęcherzyki powietrza (obecnie w niewielu miastach dostępne: Katowice, Białystok, Konin, Mysłowice, Radom i Sosnowiec), co w obydwu przypadkach nie przynosiło pożądanych efektów – było nieskuteczne lub niebezpieczne dla filtra, ponieważ myjki nie pozbywały się nawet większości zgromadzonych popiołów (a w przypadku zlepienia nagarem, praktycznie zerową skutecznością), wypalanie zaś groziło stopieniem analizowanego wcześniej, bardzo drogiego wkładu. Rozwiązaniem wszystkich problemów związanych z regeneracją okazało się wykorzystanie wielkiej siły przepływu wody i bardzo mocnych detergentów rozrywających wiązania w nagarze oleju i umożliwiających wodzie penetrację nawet najbardziej zbitych skrzepów. Podobna metoda pozwoliła ratować katalizatory o utraconej sprawności. Jak to możliwe, że zamiast kupować nowy katalizator w bardzo wysokiej cenie, można zregenerować dużo taniej? Dlaczego wystarczy skorzystać z usług warsztatów z Torunia, Kielc, Gliwic, Rzeszowa lub Zabrza, aby zregenerować jego właściwości i przywrócić mu pełną sprawność?

Ponieważ katalizatory pracują w warunkach równie wymagających, jak filtry DPF, a może nawet są to warunki bardziej nadwyrężające ich stan, ponieważ pierwszy katalizator znajdziemy przed filtrem DPF i nosi on nazwę katalizatora utleniającego. Zadaniem katalizatora, jako urządzenia chemicznego jest wywoływanie reakcji pomiędzy jego powłoką katalityczną a strumieniem spalin. Odpowiedzialne za to jest pokrycie wewnętrznej jego struktury w postaci powłoki katalitycznej. Powłoka katalityczna składa się w dużej mierze z nośnika i w niewielkim stopniu z metali szlachetnych, jednak to właśnie metale szlachetne takie jak rod, pallad czy platyna (najczęściej w stosunku 2:3:5) zapewniają katalizatorom funkcjonalność i można powiedzieć kolokwialnie, że wykonują lwią część pracy. Można spytać, w jaki sposób metale szlachetne wchodzą w reakcje chemiczne, skoro są chemicznie pasywne i cechują się właśnie niewielką podatnością na reakcje chemiczne nawet w warunkach innych, niż normalne. Za to z kolei odpowiada nośnik, który nie tylko przytwierdza powłokę katalityczną do ceramicznej (bądź metalowej struktury) katalizatora, ale również zapewnia właściwości chemiczne platynie i pozostałym metalom szlachetnym wchodzącym w skład powłoki katalitycznej.

Dzięki zastosowaniu materiałów takich jak trójtlenek glinu i cyrkon uzyskuje się po pierwsze zwiększoną powierzchnie (powierzchnia rozłożonego na płasko katalizatora porównywalna jest z rozmiarami pełnowymiarowego boiska do piłki nożnej) oraz możliwość uczestnictwa metali szlachetnych w reakcjach (wchodzą one do reakcji, ale wychodzą z nich w stanie niezmienionym – jak to katalizatory), ponieważ półpłynny cyrkon rozgrzany przepływem gorących spalin umożliwia transport elektronów pomiędzy tlenkiem węgla i węglowodorami, o czym z kolei informują pracownie tak ze Śląska (Rudy Śląskiej, Dąbrowy Górniczej czy Opola), jak z Wielkopolski (Gniezna, Gorzowa Wielkopolskiego czy Piotrkowa Trybunalskiego), aż po Pomorze (Kołobrzeg, Szczecin, Gdańsk, Gdynia czy Koszalin).

Jak łatwo się domyślić, chropowata powierzchnia washcoata (czyli wspomnianego tlenku glinu VI) ulega podobnym problemom, jak mikroskopijne kanaliki DPF-ów – gromadzą się na nich zanieczyszczenia, które uniemożliwiają styk gazów spalinowych z powietrzem, a co za tym idzie przebieg reakcji chemicznych, które są kluczowe dla sprawnej pracy katalizatorów. Usuwanie tych zanieczyszczeń, nieinwazyjnie, bez ingerencji w delikatną powłokę katalityczną jeszcze do niedawna było niemożliwe, jednak obecnie, zamiast płacić bardzo duże pieniądze za nowe katalizatory samochodowe, można wykorzystać metodę regeneracji filtrów cząstek stałych do przywracania sprawności katalizatorom, również katalizatorom SCR.

Głównie ze względu na fakt, że katalizator SCR to tak naprawdę urządzenie dużo bardziej skomplikowane, niż zwykły katalizator, a składa się na jego konstrukcję minimum dwa katalizatory oraz specjalny system badający skład chemiczny spalin, oraz dozujący neutralizujący tlenki azotu mocznik. Reakcja, jaka przebiega w tym katalizatorze, zmienia trujące tlenki azotu w azot atmosferyczny za pomocą amoniaku (który powstaje z rozpadu mocznika na amoniak i wodę), który następnie w kolejnym katalizatorze jest neutralizowany (amoniak również nie należy do najzdrowszych substancji chemicznych). Interesujące, że zamiast wymieniać taki zanieczyszczony katalizator o utraconych właściwościach, wystarczy wyczyścić go tak jak pozostałe elementy układu redukcji emisji spalin, aby cenę nowego katalizatora SCR sprowadzić do ceny regeneracji filtra cząstek stałych.