I veicoli diesel oggi emettono meno inquinanti rispetto ai veicoli più vecchi, grazie a un catalizzatore a zeolite inventato circa 10 anni fa. Sebbene molti gruppi abbiano studiato questo catalizzatore da allora, non era ancora chiaro il motivo per cui è molto più efficace. Osservando l'interno del catalizzatore in tre dimensioni a livello di nanoscala, i ricercatori dell'Università di Utrecht e dell'Oak Ridge National Laboratory (ORNL) negli Stati Uniti hanno ora trovato la spiegazione. Dopo aver simulato 217, 000 km di usura, hanno confrontato in dettaglio una versione "nuova" e una "vecchia" del catalizzatore. Ciò ha rivelato che l'attuale catalizzatore conserva molto di più della sua struttura "più giovane" rispetto ai catalizzatori diesel utilizzati in precedenza. I ricercatori hanno anche scoperto le ragioni alla base del fatto che questo catalizzatore è molto più stabile nel corso della sua vita, e subisce solo danni minimi rispetto ai catalizzatori utilizzati in precedenza. I risultati sono pubblicati oggi in Comunicazioni sulla natura .

I convertitori catalitici diesel sono esposti a frequenti sbalzi di temperatura, vapore estremamente caldo e sostanze inquinanti, ma devono rimanere stabili per tutta la vita del veicolo. Tale stabilità è dovuta in parte alla complessità del catalizzatore. "A prima vista, le zeoliti possono sembrare facili da capire, ma più li studi, più sei affascinato dalla loro complessità, " dice Joel Schmidt (Università di Utrecht), l'autore principale della pubblicazione. "Questa complessità è ciò che rende i convertitori catalitici zeolitici così efficaci, ma li rende anche eccezionalmente difficili da capire."

Schmidt ei suoi colleghi hanno analizzato la complessità del catalizzatore zeolite utilizzando un metodo di caratterizzazione unico e potente chiamato tomografia a sonda atomica. Potrebbero visualizzare tutti gli elementi chimici rilevanti del catalizzatore in 3-D a risoluzione nanometrica, prima e dopo un 217, 000 km procedura di invecchiamento simulato.

I ricercatori hanno scoperto che dopo questo processo di invecchiamento, l'attuale catalizzatore conserva molto di più della sua struttura "più giovane" rispetto ai catalizzatori diesel usati in precedenza. Hanno anche scoperto che ciò era dovuto al fatto che le sue proprietà strutturali impediscono la formazione di una fase di ossido di alluminato di rame disattivante. Così, la distribuzione ottimale su scala nanometrica degli elementi all'interno del catalizzatore responsabile del processo di combustione pulita rimane intatta.

Aria più pulita

"Con il nostro approccio, siamo stati in grado di aggiungere un altro pezzo al puzzle su come progettare catalizzatori che si comportano altrettanto bene alla fine della vita di un veicolo come hanno fatto il giorno in cui sono usciti dalla fabbrica, "dice il professor Bert Weckhuysen, coautore della pubblicazione. "Poiché i catalizzatori zeolitici sono ampiamente utilizzati anche nell'industria chimica, la comprensione della migrazione degli elementi chimici in condizioni di operazione catalitica è un contributo molto rilevante per realizzare processi più sostenibili."