Hete gassen maken diesel brandschoon

Met hulp van Delftse onderzoekers heeft Peugeot een dieselmotor ontwikkeld die alle roet uit de uitlaat van personenauto's wegfiltert. Dat moet wel, omdat Europa straks geen roet uit dieseluitlaten meer wil zien....

DE SCHONE dieselmotor lijkt niet langer een utopie. Peugeot heeft aangekondigd begin volgend jaar als eerste autofabrikant met een schone dieselauto op de markt te komen. Die Peugeot 605, een personenauto in de duurdere prijsklasse, krijgt een geavanceerd filter in de uitlaat die in de dieselmotor gevormde roetdeeltjes volledig verbrandt. Andere fabrikanten zullen spoedig volgen, verwachten ir. Sytse Jelles en dr. ir. Michiel Makkee van de vakgroep chemische technologie van de Technische Universiteit Delft.

Beide onderzoekers hebben het filtersysteem van Peugeot de afgelopen jaren uitgebreid beproefd, en vervolgens verbeterd. Het werkpaard voor dat onderzoek, een uit de kluiten gewassen dieselmotor, staat op een parkeerterrein achter het hoofdgebouw van de scheikundefaculteit, afgeschermd in een grijze container. In het laboratorium zelf zou de ronkende motor te veel lawaai maken.

De verkoop van personenauto's die op diesel lopen - nu eenderde van het wagenpark - neemt nog steeds toe, niet in de laatste plaats omdat de autoproducenten er de afgelopen jaren in zijn geslaagd het slome imago van de dieselmotor te verbeteren. Nieuwe dieselauto's doen wat acceleratie betreft niet meer onder voor auto's op benzine.

De benzineauto is de afgelopen tien jaar flink schoner geworden, onder meer door toepassing van geavanceerde driewegkatalysatoren. De dieselmotor is weliswaar zuiniger met brandstof dan een benzinemotor, maar is vanwege de uitstoot van roet nog niet echt schoon.

Roetvorming is inherent aan het dieselontwerp. In de verbrandingskamer van de huidige dieselmotoren wordt de brandstof ingespoten, in de vorm van minuscule druppeltjes, die - in tegenstelling tot benzine in een benzinemotor - niet verdampen. Menging met lucht is dan niet optimaal. De dieselbrandstof verbrandt daardoor niet volledig, wat resulteert in roetvorming.

Autoproducenten bewandelen twee wegen om dat probleem aan te pakken. Ze proberen in eerste instantie roetvorming in de motor verder te beperken. En wat toch wordt gevormd, kan in een roetfilter worden verbrand, zoals Peugeot van plan is.

Roetvorming wordt verminderd door aanpassingen van het motorontwerp. Zo worden er injectiesystemen gebruikt die, gestuurd door elektronica, de dieselbrandstof nog fijner verdeeld in de cilinder spuiten. Peugeot bijvoorbeeld, maakt in zijn nieuwe motor - inmiddels in een aantal modellen op de markt - gebruik van hogedrukinjectie waardoor de brandstof in de vorm van een fijnverdeelde nevel in de verbrandingskamer terechtkomt. De verbranding is beter en dat geeft minder roet. De meeste andere fabrikanten hebben vergelijkbare technieken ontwikkeld.

Een nieuwe dieselauto mag volgens Europese normen niet meer dan eentiende gram roet per gereden kilometer uitstoten. Vóór 2005 zal de roetuitstoot nog eens met een factor vier terug moeten. In principe is die norm te halen met louter aanpassingen aan de motor, stellen de Delftse onderzoekers. 'Prototypes zijn inmiddels ontwikkeld, uitgebreide proefnemingen zijn nodig om de betrouwbaarheid te bewijzen', stelt Makkee.

Maar die 2005-norm, die door het leven gaat als de Euro IV-standaard, zal vermoedelijk al op korte termijn worden verscherpt, binnen twee à drie jaar, verwachten de Delftse onderzoekers. De aangescherpte eisen zullen er vermoedelijk van uit gaan dat er helemaal geen roet meer uit de uitlaat komt. De technologie daarvoor ligt per slot van rekening binnen handbereik.

Zo'n 'nulemissie' is alleen te bereiken met een goed roetfilter in de uitlaat. Een katalysator vergelijkbaar met die in benzineauto's, is niet te gebruiken. In zo'n driewegkatalysator laten schadelijke stoffen, waaronder stikstofoxiden en onverbrande koolwaterstoffen, zich razendsnel omzetten in onschuldige stoffen.

Roet is weliswaar om te zetten - te verbranden - in kooldioxidegas, maar die reactie verloopt zonder katalysator erg langzaam en pas bij 650 graden celsius. Zo'n hoge temperatuur wordt in een uitlaat niet gehaald.

Peugeot maakt gebruik van een poreus keramisch filter van siliciumcarbide. In de talloze minuscule kanaaltjes van het filter verzamelt zich nagenoeg alle roet dat tijdens het rijden wordt gevormd. Tegelijkertijd met dat roet zet zich fijnverdeeld katalysatormateriaal af, in dit geval een heel klein beetje ceriumoxide, dat via een injectiesysteem aan de dieselbrandstof wordt toegevoegd. Druksensoren voor en na het filter meten wanneer dat vol is, en verstopping dreigt: naar schatting om de vierhonderd tot vijfhonderd kilometer.

De sensoren geven dit door aan het elektronische besturingssysteem. Dit regelt dat er tijdelijk wat extra brandstof in de cilinders wordt gespoten. Door die inspuiting stijgt de temperatuur van de uitlaatgassen met zo'n tweehonderd graden. Die gassen verhitten het filter waardoor, gebruikmakend van de katalytische activiteit van het ceriumoxide, het roet wordt verbrand. Deze regeneratie van het filter duurt drie à vier minuten.

Het filter moet eens in de tachtigduizend kilometer in de garage met perslucht worden schoongemaakt om ceriumresten eruit te blazen. Ceriumoxide is relatief duur. De hoeveelheid ceriumoxide is met driekwart terug te brengen (tot vijf milligram per liter) wanneer er een beetje platina (een kwart milligram per liter) aan wordt toegevoegd, blijkt uit het onderzoek in Delft.

Een van de voordelen is dat het filter dan minder vaak geregenereerd behoeft te worden en dat bespaart brandstof. Het van tijd tot tijd schoonspuiten in de garage is niet meer nodig. 'Bovendien is bij gebruik van platina de uitstoot van stikstofoxiden, nóg een milieuprobleem dat kleeft aan de dieselmotor, 10 tot 15 procent lager', zegt Jelles.

Het systeem heeft zich op laboratoriumschaal bewezen, stellen Jelles en Makkee. Het Amerikaanse bedrijf Clean Diesel Technology beschikt inmiddels over een octrooi op de Delftse techniek. Tijdens het onderzoek is de afgelopen jaren voortdurend contact geweest met Peugeot. De Delftenaren sluiten niet uit dat deze Franse autoproducent op den duur op hun goedkopere systeem zal overschakelen. Andere fabrikanten hebben ook belangstelling getoond.

Gezien hun positieve onderzoeksresultaten - Jelles promoveert er eind november op - begrijpen de Delftenaren niet dat de Nederlandse overheid de belasting op de aanschafprijs van diesel-personenauto's met tweeduizend gulden wil verhogen. Dat voornemen werd vorige week aangekondigd in de Miljoenennota.

'Het is het paard achter de wagen spannen, de introductie van de schone dieselauto zal er zeker door worden vertraagd', meent Jelles. 'Of het moet zijn dat die extra belasting straks voor zo'n schone dieselauto met een filter niet neergeteld hoeft te worden en dat dan alleen auto's zonder zo'n filter zwaarder zullen worden belast', suggereert Makkee.

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2021 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden