I motori moderni, in particolare quelli che iniettano carburante ad alta pressione, massimizzano l'efficienza e riducono le emissioni di anidride carbonica, ma può anche rilasciare inquinamento più difficile da catturare associato a tumori e polmoni, cuore e malattie di Alzheimer. In risposta, Ricercatori europei stanno analizzando le particelle di scarico fino a un miliardesimo di metro, che può aiutare nello sviluppo di automobili più pulite.

Le minuscole particelle emesse dai motori a combustione contengono sostanze velenose che inquinano l'atmosfera. Sono una delle principali fonti di cattiva qualità dell'aria, che complessivamente provoca la morte prematura di oltre 500, 000 cittadini dell'UE ogni anno, più di dieci volte il numero delle vittime di incidenti stradali.

'L'inquinamento da particolato non sta migliorando nelle città europee al ritmo previsto dall'ampia introduzione di filtri antiparticolato per tutti i tipi di motori diesel. In alcuni casi, potrebbe effettivamente peggiorare, ' ha detto il professor Zissis Samaras, un esperto in emissioni automobilistiche dell'Università Aristotele di Salonicco in Grecia.

L'attuale legislazione dell'UE regola gli standard di emissione per le particelle dei motori diesel e benzina che sono più grandi di 23 miliardesimi di metro, o 23 nanometri. Però, alcuni motori a basso consumo di carburante, che emettono meno anidride carbonica, possono rilasciare nanoparticelle ancora più piccole e queste possono comportare una serie di rischi per la salute.

Il sistema respiratorio umano non è progettato per impedire a particelle di queste dimensioni di entrare nei polmoni. Le particelle hanno anche una superficie maggiore rispetto alle loro controparti più grandi, il che significa che quando entrano in contatto con i polmoni c'è un rischio maggiore di assorbimento di sostanze nocive.

Ciò potrebbe contribuire a effetti sulla salute acuti e a lungo termine, secondo il prof. Samaras, chi è il coordinatore di DownToTen, un progetto di ricerca che mira a misurare le particelle di scarico delle automobili fino a dieci miliardesimi di metro, o 10 nanometri. Ciò potrebbe eventualmente aiutare le case automobilistiche a progettare motori che emettano meno di queste particelle nocive.

Per fare questo, il progetto sta studiando sia le particelle rilasciate direttamente dal motore di un'auto, e il loro rapporto con le particelle più vecchie già nell'aria, che hanno subito qualcosa chiamato invecchiamento atmosferico.

Febbre da particelle

L'invecchiamento atmosferico si verifica quando le particelle sono già entrate nell'ambiente dove possono reagire con diversi composti o attaccarsi a varie altre sostanze. Questo può finire per cambiare la loro natura.

Parte del problema è cercare di determinare se le particelle più vecchie sono prodotte come risultato diretto dello scarico fresco o da qualche altra parte.

"Queste particelle secondarie (età atmosferiche) possono anche provenire dal mare, dall'agricoltura, foreste o processi naturali, ' ha detto il prof. Samaras. "La domanda è quanto le emissioni di particelle primarie veicolari causano o accelerano questi processi".

DownToTen ha sviluppato un dispositivo che è collegato al tubo di scappamento di un'auto e misura sia le particelle nuove che quelle invecchiate. Quando l'auto emette emissioni, il dispositivo registra i dati sulle particelle emesse, e poi li spinge in una camera dove viene eseguito artificialmente l'invecchiamento atmosferico. I dati sulle particelle invecchiate vengono quindi raccolti per l'analisi che può fornire una visione più dettagliata delle emissioni automobilistiche.

Un altro progetto di ricerca chiamato SUREAL-23 ha anche sviluppato uno strumento in grado di misurare particelle inferiori a 23 nanometri, ma in alta risoluzione. È stato costruito un analizzatore aggiuntivo che fornisce informazioni non solo sulla dimensione, ma anche il numero totale di particelle emesse in tempo reale.

Eleni Papaioannou del Chemical Process &Energy Resources Institute (CPERI) in Grecia sta coordinando il progetto.

'Con questo dispositivo, avremo conoscenza esatta non solo di quanti, ma anche sulla dimensione delle particelle mentre il veicolo è in funzione, ' lei disse, aggiungendo che uno dei motivi per cui l'attuale regolamento prende di mira solo le particelle più grandi di 23 nanometri è perché fino ad ora non esistevano né una metodologia sufficientemente robusta né una strumentazione adeguata.

SUREAL-23 ha avuto anche successo nello sviluppo, per la prima volta, una strumentazione di misura resistente al calore, che è fondamentale perché semplifica e migliora notevolmente il processo di campionamento.

'Il sistema di campionamento è spesso responsabile di errori durante le misurazioni poiché introduce perdite di particelle e artefatti (particelle che non esistono allo scarico ma vengono create attraverso il processo di campionamento). Per la prima volta, siamo riusciti a semplificare questo, eliminare tutti questi problemi ma anche rendere la nostra metodologia più appropriata per le misurazioni su strada, ' disse Papaioannou.

Utilizzando questa ricerca sulle nanoparticelle insieme a codici informatici più accurati, le case automobilistiche potranno inserire diversi fattori, come le dimensioni del motore, temperatura e velocità, per determinare quale sarebbe il potenziale rilascio di particelle in ciascun caso e ottimizzare i relativi parametri di trattamento del motore e dei gas di scarico. La conoscenza di queste informazioni consentirà ai produttori di progettare automobili in linea con la futura legislazione dell'UE, che dovrebbe riportare l'attuale limite sulle emissioni di particolato a 10 nanometri.