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Processo chimico Da Wikipedia, l'enciclopedia libera
La riduzione selettiva catalitica (abbreviato in SCR, ovvero Selective Catalytic Reduction) è un processo chimico per l'abbattimento degli NOx nei gas di scarico. I dispositivi SCR trovano utilizzo sia nella combustione industriale che nei motori a combustione interna delle applicazioni mobili (come autoveicoli).
Un agente chimico riducente allo stato liquido o gassoso (in genere ammoniaca o urea) viene aggiunto ai gas di scarico in presenza di catalizzatore. Il riducente ha la forte tendenza ad assorbire l'Ossigeno (per questo motivo l'ammoniaca è tossica sui tessuti biologici), limitando così la formazione di NOx all'interno del gas di scarico, formando H2O (vapore acqueo) e N2 (gas azoto).
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
6NO2+8NH3→7N2+12H2O
Le reazioni chimiche che hanno luogo sono le stesse della riduzione selettiva non catalitica, ma la presenza di catalizzatore permette che la reazione abbia luogo a temperature minori (fra i 265 e i 425 °C) e con rendimenti di riduzione più elevati (circa 80%).
Il catalizzatore può essere costituito da un supporto, in genere ceramico, sulla cui superficie porosa è disperso un metallo in grado di catalizzare la reazione (quello di uso più comune è il Vanadio).
In presenza di ammoniaca, le reazioni di riduzione degli NOx saranno le seguenti:
In presenza di urea la reazione sarà invece:
Un punto fondamentale del processo SCR è il catalizzatore: questo deve essere in grado di far reagire NO con O2 e non NH3 con O2, in quanto si avrebbe la seguente reazione
Il rischio è quello di consumare inutilmente il reagente (danno economico) andando a peggiorare anche le emissioni (danno ambientale).
Un'altra reazione che può dare problemi a valle di un processo è la seguente
L'acido solforico corrode e disattiva il catalizzatore mentre il solfato d'ammonio è un sale che si deposita a basse temperature andando quindi a disattivare il catalizzatore per "masking".
I catalizzatori più impiegati a livello industriale sono a base di ossidi metallici, V2O5 come fase attiva supportata su TiO2. Viene aggiunto eventualmente WO3 come promotore strutturale ed elettronico. Il tenore di V2O5 deve essere mantenuto a livelli bassi per evitare che questo catalizzi anche la reazione di ossidazione dell'anidride solforosa.
I principali problemi di questo sistema di abbattimento degli ossidi di azoto sono due:
Con le dovute differenze dal punto di vista applicativo, la riduzione selettiva catalitica è utilizzata in diversi settori dell'industria:
Nei motori a ciclo Diesel, la riduzione selettiva catalitica è applicata ai fini del contenimento delle emissioni allo scarico degli ossidi di azoto (NOx), il cui abbattimento risponde alle prescrizioni delle direttive anti-inquinamento.[1]
A differenza delle applicazioni su impianti di grandi dimensioni, il riducente utilizzato per la reazione chimica è un prodotto specifico, l'AdBlue, una soluzione di urea e acqua demineralizzata. I motivi principali che hanno portato a questa scelta sono:
L'impianto tipo applicato su veicoli per trazione terrestre è costituito dai seguenti componenti:
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