Catalizador

El catalizador es un dispositivo de control de emisiones instalado en la línea de escape del vehículo para depurar los subproductos nocivos de la combustión antes de que lleguen al aire libre. Su incorporación a los coches de gran serie arrancó en los años setenta y la legislación de emisiones, cada vez más exigente, lo convirtió en un equipo prácticamente universal en los motores de gasolina. Ataca los gases que la propia combustión no puede evitar generar: monóxido de carbono, hidrocarburos sin quemar y óxidos de nitrógeno. Su llegada transformó la calidad del aire urbano y convirtió el tubo de escape, antaño una fuente importante de contaminación tóxica, en una salida mucho más limpia.

Dentro de su carcasa de acero inoxidable se aloja un monolito en forma de panal, normalmente cerámico, recubierto por una fina capa de soporte que porta los metales preciosos activos. A medida que los gases de escape calientes atraviesan los miles de canales diminutos, los catalizadores favorecen las reacciones químicas sin consumirse ellos mismos. Un catalizador de tres vías, el tipo empleado en los coches de gasolina, realiza dos tareas a la vez: oxida el monóxido de carbono y los hidrocarburos para convertirlos en dióxido de carbono y agua, y reduce los óxidos de nitrógeno hasta devolverlos a nitrógeno y oxígeno inofensivos. Cada metal cumple su función: el platino y el paladio impulsan las reacciones de oxidación, mientras que el rodio se encarga de reducir los óxidos de nitrógeno.

Para que las reacciones de tres vías se desarrollen con eficacia, el motor debe funcionar muy cerca de la relación aire-combustible químicamente ideal, conocida como estequiométrica. Por eso el catalizador trabaja de la mano de las sondas lambda y de la centralita de gestión del motor, que ajustan continuamente la mezcla para mantenerla dentro de la estrecha ventana en la que pueden producirse a la vez la oxidación y la reducción. Si la mezcla se vuelve demasiado rica, falta oxígeno para oxidar el monóxido de carbono; si es demasiado pobre, flaquea la reducción de los óxidos de nitrógeno. El catalizador forma parte, por tanto, del lazo de control del motor tanto como de un simple filtro pasivo.

Una limitación esencial es que el catalizador solo resulta eficaz una vez que alcanza su temperatura de cebado, situada habitualmente entre 250 y 400 grados centígrados. Hasta que el dispositivo se calienta, su eficiencia de conversión es escasa, y de ahí que el primer minuto o dos tras un arranque en frío concentren una proporción desmesurada de las emisiones totales de un trayecto. Los ingenieros lo combaten situando el catalizador cerca del motor y empleando estrategias que lo calientan con rapidez, pero la contaminación en frío sigue siendo una debilidad inherente a esta tecnología.

El catalizador es solo un eslabón dentro de una cadena de postratamiento del escape más amplia. Los motores diésel, que funcionan con mezcla pobre y no pueden usar una unidad de tres vías para los óxidos de nitrógeno, recurren en su lugar a la reducción catalítica selectiva con un aditivo de urea, mientras que los motores de gasolina modernos añaden un filtro de partículas de gasolina para retener el hollín. Todos estos sistemas existen para cumplir normativas de emisiones como la Euro 6. Los metales preciosos del catalizador lo convierten además en objetivo de robos, y el catalizador puede envenenarse con combustible con plomo o contaminarse por la quema de aceite, de modo que un motor sano resulta imprescindible para una larga vida del componente.