Catalisador

O catalisador é um dispositivo de controlo de emissões instalado no sistema de escape do veículo para tratar os subprodutos nocivos da combustão antes de chegarem ao ar livre. Generalizou-se nos automóveis a partir da década de 1970 e tornou-se praticamente universal nos motores a gasolina à medida que a legislação de emissões se foi apertando, atacando os gases que a combustão, por si só, não consegue evitar produzir: monóxido de carbono, hidrocarbonetos não queimados e óxidos de azoto. O seu aparecimento transformou a qualidade do ar nas cidades, convertendo o tubo de escape de uma das principais fontes de poluição tóxica num emissor muito mais limpo.

No interior do invólucro em aço inoxidável encontra-se um monólito em favo de mel, normalmente cerâmico, revestido por uma camada fina que transporta os metais preciosos ativos. À medida que os gases de escape quentes atravessam os milhares de canais minúsculos, os catalisadores promovem reações químicas sem se consumirem. Um catalisador de três vias, do tipo usado nos automóveis a gasolina, desempenha duas tarefas em simultâneo: oxida o monóxido de carbono e os hidrocarbonetos, transformando-os em dióxido de carbono e água, e reduz os óxidos de azoto a azoto e oxigénio inofensivos. Cada metal tem o seu papel — a platina e o paládio promovem as reações de oxidação, enquanto o ródio se encarrega da redução dos óxidos de azoto.

Para que as reações de três vias decorram com eficácia, o motor tem de funcionar muito perto da relação ar-combustível quimicamente ideal, designada por estequiométrica. É por isso que o catalisador trabalha em conjunto com as sondas de oxigénio e a gestão eletrónica do motor, que ajustam continuamente a mistura de modo a mantê-la dentro da estreita janela em que oxidação e redução podem ocorrer ao mesmo tempo. Se a mistura ficar demasiado rica, falta oxigénio para oxidar o monóxido de carbono; se ficar demasiado pobre, a redução dos óxidos de azoto deixa de funcionar bem. O catalisador é, por isso, tanto parte do circuito de controlo do motor como um simples filtro passivo.

Uma limitação determinante é que o catalisador só se torna eficaz depois de atingir a sua temperatura de ativação, normalmente entre 250 e 400 graus Celsius. Enquanto o dispositivo não aquece, a eficiência de conversão é fraca, razão pela qual o primeiro minuto ou dois após um arranque a frio representa uma parcela desproporcionada das emissões totais de um trajeto. Os engenheiros combatem isto colocando o catalisador junto ao motor e recorrendo a estratégias que o aquecem rapidamente, mas a poluição de arranque a frio continua a ser uma fragilidade inerente à tecnologia.

O catalisador é apenas um elemento de uma cadeia mais alargada de pós-tratamento dos gases de escape. Os motores diesel, que funcionam com mistura pobre e não podem usar uma unidade de três vias para os óxidos de azoto, recorrem antes à redução catalítica seletiva com um aditivo à base de ureia, ao passo que os motores a gasolina modernos acrescentam um filtro de partículas para reter a fuligem. Todos estes sistemas existem para cumprir normas de emissões como a Euro 6. Os metais preciosos no interior dos catalisadores tornam-nos também alvo de furto, e o catalisador pode ser envenenado por combustível com chumbo ou contaminado pela queima de óleo, pelo que um motor saudável é essencial para a sua longevidade.