Yanma Kalitesi ve Hava Kirliliği (combustion quality and air pollution)


1. YANMA KALİTESİ NOMOGRAMI

Viskozite ve yoğunluk değerlerini birleştiren düz çizgi, yakıtın CCAI (Hesaplanmış karbon aromatiklik indeksi) değerini verir.

CCAI = r – 81 – 141 log log (Vk + 0.85)
r = yoğunluk, kg/m3,15 0C, Vk = viskozite, cSt, 50 0C




2. HAVA KİRLİLİĞİ

Hidrokarbon bazlı yakıtlar yandığında, çevre kirliliğine neden olmaması için bazı emisyon değerleri standartlarla sınırlandırılmıştır; bunlar, ozon, uçucu hidrokarbonlar (VOC), karbon monoksit (CO), nitrojen oksitler (NOx), sülfür dioksit ve partikül (tanecikler) maddelerdir (PM).

Benzin, dizel ve uçak motorları dizaynındaki gelişmeler yakıtın yanmasıyla oluşan NOx ve PM (partikül maddeler) emisyonlarını oldukça azaltmıştır. Yakıtların bileşimi emisyonda fazla etkili olmamasına karşın, yine de bazı parametreler sınırlandırılmıştır. Araç motorları sürekli olarak partikül maddeler emitler; bunlar az miktarlarda ve çok küçük tanecikler olduğundan gözle fark edilmezler. Oysa siyah duman şeklindeki emisyonlar tamamlanmamış yanmanın habercisidir ve motorda bir problem olduğunu gösterir; bu sorun genellikle gerekenden daha yüksek yakıt-hava oranından, hava filtresinden, yakıt pompalarından veya injektörden kaynaklanabilir.

Ozon

Ozon renksiz bir gazdır; şehirlerdeki sisin başlıca kaynağıdır, organik reaktif gazların, özellikle de uçucu organik maddelerdeki (VOC) aromatik ve olefinik hidrokarbonların, nitrojen oksitlerin ve güneş ışığının etkileşimiyle meydana gelir. Bu reaksiyonların oluşması uzun zaman alır ve bunda rüzgar önemli bir rol oynar; yüksek sıcaklıklar, durgun hava da bu oluşumda etkili ozon miktarının en yüksek seviyelerde olduğu mevsim yaz ayları ile günün öğlenden sonraki sıcak saatleridir.

Uçucu (Volatile) Organik Maddeler (VOC)

Hidrokarbon emisyonlarının çoğu uçucu organik maddelerdir ve toksiktir, bu nedenle de araçlardan ve diğer kaynaklardan oluşan emisyonlar üzerinde titizlikle durulur. VOC’ler ozon oluşumuna yardımcı olur.

Karbon Monoksit (CO)

Esas olarak yanma prosesleri sonucu oluşan renksiz, kokusuz bir gazdır, toksiktir ve yüksek konsantrasyonlarda; kandaki hemoglobini bloke ederek kanın oksijen taşıma kapasitesini azaltır ve ölüme bile neden olabilir. Yakıtın motorda tam yanmaması sonucu oluşur ve eksoz gazlarıyla atmosfere verilir. Özellikle kış aylarında havadaki konsantrasyonu en yüksek seviyeye çıkar. Aşağıdaki grafikte olduğu gibi benzinli araçlardan oluşan CO, tüm CO emisyonunun ~%55 ini oluşturuyor görünse de bu değer bazı bölgelerde %85-95 lere kadar yükselir.

Nitrojen Oksitler (NOx)

Nitrojen oksitler yakıtlar yandığında oluşan ve değişik oranlarda nitrojen ve oksijen içeren reaktif gazlardır. Hava kalitesi standartlarında sadece nitrojen dioksit (NO2) yer almasına karşın emisyon incelemelerinde NO ve NO2 beraberce ele alınır ve NOx olarak kaydedilir; nedeni, NO atmosferde oksitlenerek NO2 ‘ye dönüşür. NOx emisyonunun ana kaynakları araçlar ve yakıt kullanan endüstri ve ticari kuruluşlardır. NO toksik değildir, fakat ozon oluşumuna yardımcı olur.

Sülfür Dioksit (SO2)

Sülfür dioksit, sülfürlü yakıtların yanmasıyla meydana gelen bir gazdır; başlıca oluşum nedeni fuel oil ve kömür kullanılmasıdır. Toplam SO2 emisyonunun %3 ü motor yakıtlarından çıkar.

Partikül (Tanecik) Maddeler, PM10, PM2.5)

Bu maddeler karbon tanecikleri ile SO2 ve NOx in atmosferde oluşturduğu sülfat ve nitrat aerosolleridir. Çevre standartlarında PM10, 10 mikrondan ve PM2.5,2.5 mikrondan küçükler olmak üzere iki grupta yorumlanır. (Bir kıyaslama yapabilmek için insan saçının 50-100 mikron kalınlığında olduğunu belirtelim) Araştırmalar havadaki tanecik maddelerin (2.5 mikron) 2/3 ünün yol tozlarından, %2 sinin de motor yakıtlarından oluştuğunu gösterir.

Kurşun

Kurşun kirliliğinin temel kaynağı, oktan sayısını yükseltmek amacıyla benzine karıştırılan kurşunlu bileşikler nedeniyle benzinli motorlardır. 1996’dan buyana kurşunlu benzinlerin sınırlanması veya yasaklanmasıyla bu kirlilik azalmaya başlamıştır.

Toksik Organik Maddeler

Organik maddelerin toksisiteleri yapılarına bağlıdır. Benzen dışındaki organik maddelerin pek çoğu zehirli değildir. Çevre standartları benzinden ve benzinli motorlardan oluşacak emisyonlarda benzen, polisiklik organik maddeler (POM), asetaldehit, formaldehit ve 1,3-bütadien gibi bazı bileşikleri toksik maddeler sınıfına alarak sınırlamalar getirmiştir.


GERİ (hampetrolden petrokimyasallara)