مقابله با آلودگی سوخت‌های آماده‌ی احتراق در خودروها

برای کاهش آلودگی هوا با اتومبیل، تاکنون اساسأ به نوع گازهای منتشر شده از اگزوز، یا به عبارت دیگر سوخت مورد استفاده، توجه می‌شد. اما باید اعتراف کرد که حتی در هنگام خاموش بودن موتور اتومبیل هم ماده‌ی سوختی موجود در آن هوا را آلوده می کند، زیرا بنزین ماده‌ای است که در دمای محیط به سرعت تبخیر می‌شود. اما آیا می‌توان کاری کرد که این تبخیر کندتر انجام گیرد؟ و یا در غیر این صورت آیا می‌توان این گازهای مضر را کنترل کرد.
بنزین و گازوییل تنها موادی نیستند که به صورت گاز متصاعد می‌شوند، بلکه رنگ تازه‌ی در حال خشک شدن، یا کارخانه‌ی تولیدکننده‌ی پلیمرهای پلاستیک نیز عوامل ایجاد کننده‌ی بخارهای مضرند. قابل ذکر است که 60 درصد این بخارها از صنایع شیمیایی ،پلاستیک و مواد حلال ناشی می شوند. لیکن 40 درصد بقیه در نتیجه‌ی تصعید مواد سوختنی در حین تولید، ذخیره‌سازی و تولید و توزیع آن از پالایشگاه تا باک اتوموبیل ایجاد می‌شوند. مسأله از آن جهت نگران کننده‌تر است که از زمان حذف سرب از بنزین، صاحبان صنایع نفت به سوی افزایش میزان قابل تبخیرترین مواد موجود در بنزین یعنی هیدروکربورهای معطر روی آورده‌اند، تا عدد اکتان بنزین به میزان مطلوب برسد. اما این مواد معطر به شدت ناپایدار و مضرند. شناخته شده‌ترین آنها بنزن است که تأثیر سرطان‌زایی آن به اثبات رسیده است. سطح یک ظرف پر از بنزین را از نزدیک مورد ملاحظه قرار دهید؛ تصویری که بر سطح آن مشاهده می‌شود بر اثر بخاری که از بنزین متصاعد می شود «لرزان» است. بنابراین زمانی که بنزین از مخازن پالایشگاه به کامیون نفتکش و از کامیون به مخزن پمپ بنزین و یا از آنجا به باک اتومبیل منتقل می‌شود، این ماده تبخیر می‌شود و جای مخلوط هوا /گاز موجود در این مخازن را می‌گیرد که باید بتوان آن را مهار کرد و یا از صافی گذراند تا در هوا منتشر نشود. در حال حاضر میزان این تبخیر مستقیم در سطح اروپا به 6 میلیون تن در سال می‌رسد.اما می‌توان امیدوار بود که این میزان تا 90 درصد کاهش یابد. دست‌یابی به این میزان کاهش از طریق درزبندی لوله‌ها، سرپوش‌ها و پالایشگاه‌ها ممکن می‌شود. در مورد توزیع سیستم‌های تخلیه‌ی گاز مخزن‌های پمپ بنزین‌ها به صافی‌هایی مجهز خواهند شدکه هیدروکربورها را جمع‌آوری خواهند کرد تا مانع از انتشار آنها شوند. اما کامیون‌های نفت‌کش به یک مجرای انتقال درزبندی شده با دو لوله مجهز خواهند شد که یکی سوخت را از کامیون به طرف مخزن می‌برد، و دیگری گاز خارج شده از مخزن را با فشار به طرف کامیون هدایت می‌کند. در مرحله‌ی بعد گاز جمع آوری شده در کامیون متراکم و به مایع تبدیل می‌شود و آن را به مخازن ذخیره منتقل می‌کنند.
در پمپ بنزین‌ها، پیستوله‌ی دستگاه، همان‌طور که هم‌اکنون در آمریکا و آلمان متداول است به یک لوله‌ی خرطومی کائوچویی مجهز است که دهانه‌ی پمپ را مسدود می‌کند و در مدتی که مخزن پر می‌شود از خروج گاز جلوگیری می‌کند. اما این سؤال مطرح است که در این حالت که پمپ بنزین غیر قابل نفوذ شده است، آیا فشار به حدی افزایش می‌یابد که باعث انفجار آن شود. پاسخ منفی است، زیرا وسیله‌ی خاصی در آن تعبیه شده است. این وسیله‌ای ساده است که هیوشانن در دهه ی 1950 در آزمایشگاه تحقیقاتی اکسون اختراع کرد. او عقیده داشت باید این گازها را به سوی یک تله‌ی کربن‌سوز هدایت کرد تا بخار بنزین جمع‌آوری شود. این وسیله هنگامی اختراع شد که بحث سازندگان اتومبیل‌های آمریکایی درمورد قانون هوای پاکیزه جریان داشت، قانونی که در آمریکا از 15 سال پیش در مورد آلودگی هوا توسط اتومبیل وضع شده بود. این دستگاه که جعبه‌ی سحرآمیزی به نام کانیستر است، در فاصله میان باک و موتور جا داده می‌شود و می‌تواند هیدروکربورهای تبخیر شده را به طور متناوب ذخیره، ودر هنگام مکش موتور آنها را آزاد کند. سپس ظرف تجزیه کننده، هیدوکربورهای ناشی از احتراق را تجزیه می‌کند و هوا را از تأثیر آلوده کننده‌ی آن در امان نگه می‌دارد. در نتیجه در حین پرکردن باک بنزین، بیش از 65 درصد از تلفات تبخیری کاسته می‌شود. اما طبیعتاً در فاصله‌ی زمانی میان لحظه‌ایی که درب باک برداشته می‌شود و لحظه‌ایی که مجرای آن توسط سر لوله‌ی پر کننده‌ی بنزین مسدود می‌شود، تبخیر اندکی رخ می‌دهد. اما روشن است که میان نظریه و عمل فاصله زیاد است. اندیشه شانن توسط سازندگان اتومبیل،که به پول بیش از هر چیز دیگری اهمیت می‌دهند، به شکل دیگری درآمد. آن‌ها واقعاً وسایل نقلیه ساخته شده‌شان را-البته بعد از مدتی این پا و آن پا کردن- از همان سال 1973 به چنین وسیله‌ایی مجهز کردند. اما آن را در کوچک‌ترین ابعاد ممکن ساختند و گنجایش جذب آن از یک لیتر هم کم‌تر بود. عده‌ای از آن‌ها نیز دستگاهی بدون ته ساختند، به ترتیبی که قابلیت استفاده‌ی آن تقریباً به صفر رسید و هنوز نیز چنین است: در واقع این دستگاه آن‌چه را که از بالا جمع کرده از پایین دفع می‌کند. اما آنها این شانس را داشتند تا از تأیید دستگاه‌هایشان توسط مؤسسه‌ی استاندارد بهره بگیرند: این مؤسسه از روی بی دقتی یا نادانی، قابلیت استفاده‌ی این دستگاه‌ها را برای جمع‌آوری بخارهای هیدروکربو، تنها با یک ماده‌ی سوختی مورد بررسی قرار داد، سوختی که تنها برای انجام این آزمایش تهیه شده بود و ماده‌ی مشابه آن در بازار وجود نداشت! در حالی که در کشورهای صنعتی مواد سوختنی «سالم سازی» شده و میزان هیدروکربورهای معطر انها به وسیله‌ی قانون معین و محدود شده است، در بسیاری از کشورهای دیگر واقعیت غیر از این است: درواقع در این کشورها میزان بنزین ممکن است تا دو برابر میزان متعارف باشد. به‌علاوه آمریکایی‌ها این آزمایش را هم در دمای متوسط (به دلایل هزینه‌ای) انجام دادند: اما می‌دانیم که میزان فرار بودن هر ماده‌ی سوختنی به دمای آن بستگی دارد. گرچه ممکن است این آزمایش در بعضی شرایط جغرافیایی متوسط قابل قبول باشد، لیکن در بخش اعظم مناطق کره‌ی زمین معتبر نیست. در آن زمان دستگاه های تصفیه کننده از بوته‌ی آزمایش‌های قانونی موفق از آب درآمدند، اما محیط زیست کره‌ی زمین که باید قاعدتاً از این دستاورد جدید سود ببرد ،از آن استفاده زیادی نکرد. سپس پژوهشگران نوع جدیدی از دستگاه‌های تصفیه کننده‌ی 5 لیتری ارائه کردند. نتیجه‌ی آزمایش‌های انجام شده مثبت بود: نتیجه این که ساخت محفظه‌ای در بسته بسیار سودمندتر از ساختن دستگاه تصفیه‌گری (کانیستر) است که انتهای آن باز باشد. مدیران شرکتهای چند ملیتی نفتی، پژوهشگران را بدین سو سوق دادند که به این دستگاه جنبه‌ی قانونی ببخشند، زیرا آن‌ها نمی‌توانستند ویژگی‌های مواد سوختنی را تغییر دهند. سازندگان و مقامات مسئول بر روی عدد اکتان 95 برای بنزین بدون سرب (اروسوپر) که حداکثر 5 درجه بنزین دارد توافق کردند و بدین ترتیب پذیرفتند که بنزین فرار باقی بماند. اگرچه شرکتهای نفتی نمی‌توانند خطر ابتلای کارگرانی را که در معرض تبخیرهای بنزین قرار دارند به سرطان خون، انکار کنند، اما به راحتی ادعا می‌کنند که هیچ تحقیقی زیان‌بار بودن آن را، در میزان خیلی کم، اثبات نکرده است. با وجود این، همان‌گونه که در مورد تابش‌های یونیزه صادق است، قرار گرفتن در معرض حتی اندکی بخار بنزن، سبب مضاعف شدن خطر مرگ و میر بر اثر سرطان خون می‌شود. امروز کارشناسان مسائل زیست محیطی بیش از پیش از بابت افزایش متراکم بنزن در هوا نگرانند. البته بنزینی که مواد معطر کم‌تری داشته باشد بهتر است، تا از همان ابتدا میزان پخش بنزن در هوا کاهش یابد. اما برای عملی شدن این فکر باید در ساخت موتور اتومبیل تغییراتی مناسب داده شود تا بتوان عدد اکتان را کاهش داد. در این صورت میزان مصرف سوخت افزایش می‌یابد و دی اکسید کربن نسبتاً بیشتری تولید می‌شود. اما در پس ارج نهادن به دستگاه تصفیه‌گر، خواست دیگری پنهان است: این خواست آن است که به هر قیمتی که شده کشورهای بازار مشترک را به انتخاب دستگاه جمع‌آوری کننده‌ی گازها که به طور ثابت در پمپ بنزین‌ها نصب می‌شود و «استاد2» نام دارد سوق دهند. «استاد2» وسیله‌ای است مشابه وسیله‌ی جمع‌آوری گازهای داخل مخزن پمپ بنزین به وسیله‌ی کامیون نفت‌کش. بنابراین پیستوله‌ی مخصوصِ پرکردن باک که کاملاً درزبندی شده به لوله ای دو مجرایی مجهز شده است که یکی از آنها بنزینی را به باک اتومبیل می رساند، و دیگری گازهای موجود در باک را جمع آوری می‌کند و آنها را به مخزن پمپ بنزین انتقال می‌دهد. اما با توجه به این که بخش اعظم پمپ بنزین‌های اروپا به شرکت‌های چند ملیتی تعلق دارند، متوجه می‌شویم در این‌جا نیز صاحبان این شرکت‌ها مطلقاً خواهان پرداخت هزینه‌ی چنین وسیله‌ایی نیستند. آن‌ها ترجیح می‌دهند کانیستر (دستگاه تصفیه کننده) توسط سازندگان اتومبیل در وسایل نقلیه نصب شود و هزینه‌ی آن را خریدار اتومبیل بپردازد. نمایندگان جناح طرفدار محیط زیست در پارلمان اروپا، بیشتر طرفدار «استاد2» هستند تا کانیستر. اما این که در این کشمکش چه کسی برنده خواهد شد، اهمیت چندانی ندارد. مهم و قابل توجه این است که مشاهده می‌کنیم در آینده‌ی نزدیک سازندگان اتومبیل و صاحبان صنایع نفتی تبدیل به طرف‌هایی دی نفع واقعی در رابطه با محیط زیست خواهند شد، حتی اگر در این زمینه به اجبار تن دهند و زیر فشار قرار گیرند.

بیشتربدانید:

1. در هنگام پر کردن کشتی نفتکش در ترمینال اصلی، گازهای متراکم در انبارهای خالی در هوا تخلیه می‌شوند.
2. در موقع تخلیه‌ی انبارهای کشتی نفتکش در مخازن خالی پالایشگاه، یک بار دیگر هیدروکربورهای معطر فرار با توجه به نبودن دستگاه جمع آوری و اشباع، در هوا منتشر می‌شوند.
3. در روند پالایش، گازهای حامل هیدروکربورهای معطر ظاهراً به طرف دستگاههای تخلیه کنندهایی که آنها را تصفیه می‌کنند هدایت می‌شوند، اما حوضچه‌های تصفیه که مخصوص تصفیه و پالایش آب‌های مصرف شده در پالایشگاه هستند بازهم بنزن تولوئن ودیگر مواد معطر فرار دارند. در این حوضچه‌های روباز، هیدروکربورها تبخیر می‌شوند و به صورت گاز در هوا انتشار می‌یابند.
4. در هنگام ذخیره سازی ماده‌ی سوختنی تصفیه شده، چون سقف بعضی از مخازن شناور است و مستقیماً بر روی سطح مایع قرار می‌گیرد، منطقاً هیچ حجمی از گاز نباید در مخزن وجود داشته باشد و در نتیجه به محیط زیست آسیبی وارد نمی‌کنند. اما مخازنی که سقف ثابت دارند و مجهز به محفظه‌ای برای گاز هستند، باید به سیستم هواگیری آزاد مجهز شوند تا فشار داخل آن‌ها بیش از حد افزایش نیابد،که این هم سرچشمه‌ای برای انتشار گازهای مضر در هواست.
5. زمانی که سوخت از انبار ذخیره‌سازی به واگن‌های نفتکش منتقل می‌شود، درواقع فقط قسمت عمیق واگن پرمی‌شود، درحالی که سقف آن به وسیله‌ی یک لوله‌ی تخلیه‌ی گاز به مشعلی متصل شده است که تمام هیدروکربورهای منتشر شده توسط پالایشگاه را می‌سوزاند اما بنزین به سرعت اتصالات لوله های پرکننده و تخلیه کننده‌ی گاز را می‌خورد و بنابراین گازهای هیدروکربوری در هوا منتشر می‌شوند.
6. همین مشکل برای کامیون‌های نفتکش در حین بارگیری از انبارهای ذخیره وجود دارد. زمانی که مخزن خالی کامیون از بنزین پر می‌شود، این بنزین، گاز جمع شده در داخل مخزن را از مجرای تخلیه خارج می‌کند. اگر این مجرای تخلیه به مسیر تخلیه‌ی عمومی پالایشگاه متصل شود، بخار بنزین در هوا منتشر می‌شود.
7. در پمپ بنزین، کامیون نفتکش، محموله‌ی خود را در مخزن تخلیه می‌کند. در این حین،گاز موجود در مخزن مستقیماً به وسیله‌ی یک دستگاه تهویه، در ارتفاع سه متری در هوا تخلیه می‌شود.
8. راننده‌ای که قصد پر کردن باک اتومبیلش را دارد، ابتدا درب باک اتومبیل را باز می‌کند که از آن‌جا نیز گاز در هوا پراکنده می‌شود.
9. زمانی که راننده با پیستوله‌ی پمپ، باک اتومبیلش را پر می‌کند باک، از طریق لوله‌ی هواگیری گاز تخلیه می‌کند.
10. در حال حرکت، موتور همانند باک اتومبیل گازهایی را در محیط زیست و هوا منتشر می‌کند، و مطمئناً هیدروکربورهایی که در موتور سوخته‌اند از لوله‌ی اگزوز اتومبیل‌های غیر مجهز به جعبه‌ی تصفیه‌گر خارج می‌شود.

راه حل های مربوط به مشکلات بالا...
برای موارد 1 تا6، در پالایشگاه‌های مدرن، یک سیستم داخلی تخلیه‌ی گاز موجود است که متشکل است از شبکه‌ای از لوله‌هایی که همگی به مشعلی منتهی می‌شوند که به طور دائم در حال سوختن است. در این سیستم برای اجتناب از بروز فشار‌های انفجاری تدابیری اتخاذ شده است و سیستم می تواند مواد منتشر شده‌ی کشتی‌ها، پالایشگاه‌ها، انبارهای ذخیره، واگن‌ها و کامیون‌های نفتکش را جمع آوری کند.
مورد 7. در این مورد لوله‌ای که از کامیون نفتکش کشیده شده مخزن را پر می‌کند و لوله‌ی دیگری گازهای تخلیه شده از مخزن را به داخل کامیون بر می‌گرداند.
مورد 8. فعلاً راه حلی موجود نیست.
مورد 9. یک پیستوله‌ی جدید که به یک غلاف آکاردئون مانند کائوچویی مجهز است، در موقع پر کردن مخزن، آن را درزبندی می‌کند. در این‌جا می‌توان گازهای تخلیه شده را به وسیله‌ی لوله‌ی دیگری به مخزن باز گرداند یا در کانیستر (جعبه‌ی تصفیه‌گر) تصفیه کرد.
مورد10. در این مورد کانیستر وارد عمل می‌شود. این دستگاه دارای 2 مدار است.
* در حالت موتور خاموش، هنگامی که باک پر است، گاز بنزین در لوله شماره 1 به طرف کانیستر رانده می شود. در آن جا تکه‌های کربن فعال هیدروکربورهای معطر موجود در هوای باز آمده از باک را به وسیله‌ی نیروهای واندروال نگه می‌دارند. سپس هوای تصفیه شده از دهانه‌ی A خارج می شود.
* در حالت موتور روشن،کاربراتور از طریق دهانه‌ی B هوای تازه را می‌مکد که این هوا با گذر از کانیستر هیدروکربورهای جمع آوری شده را جذب می کند و آن هارا برای سوزاندن در موتور همراه می‌برد.