Un team di ricercatori dello Yale-NUS College, in collaborazione con scienziati in Svezia, ha scoperto che le specie di bisolfato nel flusso di scarico sono fortemente collegate alla diminuzione dell'efficacia dei catalizzatori di bonifica dei gas di scarico nei motori diesel. Le loro scoperte aprono la strada alla sintesi di catalizzatori più tolleranti allo zolfo e allo sviluppo di strategie di rigenerazione per i sistemi di catalizzatori sui veicoli merci diesel. Ciò potrebbe portare a una minore emissione di ossidi di azoto altamente tossici dai motori diesel, riducendo così l'inquinamento.

I borsisti post-dottorato dello Yale-NUS College Susanna Liljegren Bergman e Vitaly Mesilov, ricercatore universitario Xiao Yang (classe 2021), e professore di scienze (chimica) Steven Bernasek, effettuato questa ricerca. Hanno lavorato con i collaboratori Sandra Dahlin e il professor Lars Pettersson in Svezia, e il Dr. Xi Shibo presso la Singapore Synchrotron Light Source della National University of Singapore. Hanno utilizzato la spettroscopia di assorbimento dei raggi X del bordo K del Cu in situ dipendente dalla temperatura per analizzare esattamente come gli ossidi di zolfo influiscono sui catalizzatori della struttura di chabazite scambiata con rame (Cu-CHA).

I catalizzatori composti da zeoliti scambiate con rame con struttura a chabazite (Cu-CHA) sono attualmente i mezzi più efficienti per ridurre l'emissione di ossidi di azoto altamente tossici dai motori diesel. Però, studi precedenti hanno dimostrato che l'efficacia dei catalizzatori Cu-CHA è ridotta dagli ossidi di zolfo che sono presenti anche nei gas di scarico dei motori diesel, il che pone un problema in quanto i catalizzatori diventano meno efficaci nell'impedire la fuoriuscita di ossidi di azoto nell'atmosfera. In questo studio, i ricercatori hanno scoperto che l'efficacia dei catalizzatori nei motori diesel è maggiormente influenzata dalla presenza o dalla formazione di bisolfati nel flusso di scarico. Comprendere il meccanismo chimico del modo in cui i catalizzatori nei motori diesel sono influenzati dagli ossidi di zolfo presenti nei gas di scarico dei diesel consentirebbe lo sviluppo di catalizzatori più efficaci che potrebbero ridurre l'emissione di ossidi di azoto dai motori diesel.

Con una maggiore comprensione del modo in cui i solfati influenzano i catalizzatori, lavoro futuro può essere svolto per indagare su come mitigare gli effetti negativi. Inoltre, i risultati sui solfati possono essere applicati anche ad altri studi sull'impatto del fosforo e degli ossidi di fosforo, presente nel carburante biodiesel, sulle prestazioni del catalizzatore. Ciò potrebbe portare alla creazione di catalizzatori più efficaci per i motori alimentati a biodiesel.

Il professor Bernasek ha detto, "I risultati di questa ricerca fondamentale sui meccanismi di disattivazione dei catalizzatori forniscono la base per lo sviluppo di nuovi catalizzatori e nuovi protocolli di rigenerazione dei catalizzatori. Catalizzatori di bonifica dei gas di scarico più efficienti e robusti avvantaggiano l'ambiente riducendo l'emissione di ossidi di azoto e consentendo l'uso di motori, ridurre le emissioni complessive di carbonio. Ciò contribuisce a ridurre l'impatto dell'uso continuato a breve termine di combustibili fossili, e accelerare la nostra transizione verso i biocarburanti a emissioni zero".