Emissioni di NOx

Le emissioni di NOx sono ossidi di azoto, principalmente monossido di azoto e biossido di azoto, prodotti quando l'aria viene bruciata ad alta temperatura all'interno di un motore. L'aria è composta per circa il settantotto per cento da azoto e, sebbene l'azoto sia normalmente inerte, il calore e la pressione intensi della combustione rompono i forti legami nelle molecole di azoto e ossigeno e ne consentono la ricombinazione. Il termine collettivo NOx si usa perché i due composti si interconvertono nell'atmosfera e vengono regolamentati insieme.

La condizione determinante per la formazione di NOx è la temperatura. Più la combustione è calda, più NOx si genera, il che pone gli ingegneri in una posizione difficile, perché le alte temperature di combustione tendono anche a migliorare l'efficienza termica e a ridurre altri inquinanti. Questo compromesso è al cuore di gran parte della moderna progettazione di motori e impianti di scarico, e spiega perché le misure che riducono gli NOx possano talvolta aumentare il consumo di carburante o la fuliggine.

A differenza dell'anidride carbonica, gli NOx non sono un gas serra di primaria preoccupazione, bensì un inquinante locale che incide sulla qualità dell'aria. Il biossido di azoto irrita le vie respiratorie e aggrava l'asma e altre patologie respiratorie, e gli ossidi di azoto contribuiscono alla formazione dell'ozono troposferico e dello smog fotochimico, oltre che alle piogge acide e alle foschie da particolato. Il loro danno si avverte in modo più acuto nel traffico urbano denso, ed è per questo che gli NOx sono diventati il bersaglio delle zone a tutela della qualità dell'aria e delle restrizioni nei centri città.

I motori diesel destano una preoccupazione particolare perché la loro combustione magra e ad alta temperatura produce intrinsecamente più NOx rispetto ai motori a benzina, pur restituendo buoni valori di anidride carbonica. Questa tensione è diventata celebre durante la cosiddetta vicenda dieselgate, quando emerse che alcuni veicoli erano stati progettati per riconoscere la prova di laboratorio e ridurre le emissioni di NOx solo in quelle condizioni, emettendone molto di più su strada. Lo scandalo accelerò il passaggio alle prove su strada Real Driving Emissions.

Il controllo degli NOx si basa su una strategia a doppio binario. A monte, il ricircolo dei gas di scarico reimmette nei cilindri una parte di gas combusti inerti, abbassando il picco di temperatura della combustione e sopprimendo così la formazione di NOx alla fonte. A valle, la riduzione catalitica selettiva inietta nello scarico una soluzione di urea, commercializzata come AdBlue, che libera ammoniaca per convertire gli NOx in azoto e acqua innocui attraverso un catalizzatore. Le trappole per NOx in regime magro svolgono un ruolo affine su alcuni motori.

Gli NOx si collegano quindi direttamente a un insieme di tecnologie di post-trattamento, ovvero SCR, AdBlue ed EGR, e al quadro normativo delle normative Euro sulle emissioni, con l'Euro 6 che impone i limiti attuali più severi. Gestirli bene è una delle sfide centrali per rendere accettabili i motori a combustione nelle città moderne.