1. Kako rade filtri s aktivnim ugljenom
Aktivni ugljen je porozni materijal, obično napravljen od karbonizirane organske tvari (kao što su drvo, ljuske kokosovog oraha ili ugljena), koji posjeduje izuzetno veliku specifičnu površinu (stotine kvadratnih metara po gramu aktivnog ugljena). Njegovo glavno načelo rada je uklanjanje zagađivača iz zraka putem adsorpcije. Konkretno, filteri s aktivnim ugljenom uklanjaju zagađivače na sljedeće načine:
Adsorpcija plina: mikropore na površini aktivnog ugljena mogu adsorbirati i uhvatiti molekule plina, kao što su hlapljivi organski spojevi (VOC), dušikovi oksidi (NOx) i ugljični dioksid. Neki štetni plinovi iz ispušnih plinova vozila (kao što su benzen, formaldehid i sumporovodik) mogu se ukloniti na ovaj način.
Adsorpcija čestica: površinska struktura aktivnog ugljena također može adsorbirati neke sićušne čestice u zraku, ali to je uglavnom učinkovito za izuzetno fine čestice (kao što su prašina ili zagađivači u zraku) i nije učinkovito za uklanjanje većih ili težih čestica (kao što su čestice crnog dima iz dizelskih motora).
Glavna prednost od filtri s aktivnim ugljenom je uklanjanje plinovitih zagađivača, ali ne može u potpunosti zamijeniti druge vrste tehnologija filtracije, posebno kada se radi o većim česticama ili visokim koncentracijama zagađivača.
2. Učinkovitost filtara s aktivnim ugljenom u emisijama iz vozila
Uklanjanje plinovitih zagađivača:
Filtri s aktivnim ugljenom dobro uklanjaju neke štetne plinove, posebice plinovite zagađivače povezane s emisijama iz vozila. konkretno:
Ugljični monoksid (CO): Ugljični monoksid je uobičajeni plin u emisijama vozila. Bez boje je i bez mirisa, ali otrovan za ljude. Aktivni ugljen učinkovito apsorbira ugljični monoksid, smanjujući njegovu koncentraciju u zraku.
Dušikovi oksidi (NOx): Aktivni ugljen ima određeni kapacitet adsorpcije za neke dušikove okside (NOx), posebno one koji nastaju u ispušnim plinovima vozila. Iako njegova učinkovitost nije tako visoka kao namjenska oprema za katalitičku redukciju, ipak može igrati ulogu u smanjenju razine NOx.
Hlapljivi organski spojevi (VOC): Mnogi hlapljivi organski spojevi štetne su komponente u ispušnim plinovima vozila, poput benzena, toluena i etilbenzena. Ti se plinovi mogu ukloniti adsorpcijom aktivnog ugljena, čime se poboljšava kvaliteta zraka.
Uklanjanje čestica:
Međutim, aktivni ugljen manje je učinkovit u uklanjanju **čestica (PM2,5 i PM10)** iz emisija. Čestice koje ispuštaju vozila obično se kontroliraju i smanjuju putem mehaničkih uređaja (kao što su filtri čestica dizela), a ne filtra s aktivnim ugljenom.
Čestice, posebice sitne PM2,5 i PM10, štetne su za ljudsko zdravlje, a dugotrajna izloženost može dovesti do bolesti dišnog i kardiovaskularnog sustava. Dok aktivni ugljen može biti učinkovit protiv nekih većih čestica, njegova učinkovitost filtracije općenito je nedostatna za primjene na visokoj razini.
3. Primjene u vozilima
Filtri s aktivnim ugljenom prvenstveno se koriste za pročišćavanje zraka u vozilu i smanjenje ulaska vanjskih zagađivača u vozilo, ali nisu ključna tehnologija za kontrolu emisija onečišćenja. Specifične primjene uključuju: Filtri zraka u vozilu: Mnogi moderni automobili opremljeni su filtrima zraka s aktivnim ugljenom u vozilu, koji učinkovito smanjuju ulazak štetnih plinova iz vanjskog zraka (kao što su ugljični monoksid i dušikov dioksid) u vozilo. Vozači mogu poboljšati kvalitetu zraka u automobilu pomoću ovog filtra, posebno na jako zagađenim gradskim cestama. Također uklanja mirise, dim, prašinu itd. izvan vozila.
Filtriranje vanjskog onečišćenja: Budući da je vanjske izvore onečišćenja (kao što su emisije ispušnih plinova) obično teško potpuno ukloniti izravno pomoću filtara, filtri s aktivnim ugljenom ograničeni su na filtriranje štetnih plinova i nedovoljni su za temeljnu kontrolu vanjskog onečišćenja zraka.
4. Potencijalne primjene i izgledi aktivnog ugljena u kontroli emisije iz vozila
Iako aktivni ugljen nije jedino rješenje za kontrolu emisija iz vozila, on ima potencijal u određenim područjima, posebice u poboljšanju kvalitete zraka i smanjenju emisija štetnih plinova. Uz sve veće zahtjeve za okoliš, tehnologija aktivnog ugljena može se kombinirati s drugim tehnologijama kontrole emisija kako bi imala veću ulogu.
Potencijal u pročišćavanju zraka u vozilu
Filtri s aktivnim ugljenom već se naširoko koriste u pročišćavanju zraka u vozilima, a očekuje se da će se njihova primjena dodatno proširiti kako zahtjevi za kvalitetom zraka u vozilima i dalje rastu. Pročišćavanje zraka u vozilu nije samo uklanjanje mirisa i prašine; sve više i više proizvođača automobila usredotočuje se na filtriranje štetnih plinova (kao što su ugljikov monoksid, dušikovi oksidi i hlapljivi organski spojevi) iz unutrašnjosti vozila.
Poboljšanje kvalitete zraka u vozilu: Kombinacijom visokoučinkovitog aktivnog ugljena s HEPA tehnologijom filtriranja, aktivni ugljen može učinkovito ukloniti štetne plinove izvan vozila, posebno u jako zagađenim gradskim sredinama. Filtri s aktivnim ugljenom mogu smanjiti koncentraciju otrovnih plinova u zraku u vozilu, poboljšavajući iskustvo vožnje i zaštitu zdravlja vozača.
Inteligentnost i multifunkcionalnost: U budućnosti bi se tehnologija filtracije s aktivnim ugljenom mogla kombinirati sa sustavima za nadzor kvalitete zraka u vozilu kako bi se inteligentno regulirala kvaliteta zraka u vozilu. Na primjer, kada se vanjsko onečišćenje zraka pogorša, sustav za filtriranje zraka u vozilu može automatski aktivirati učinkovitiji način filtriranja s aktivnim ugljenom kako bi se osiguralo bolje pročišćavanje zraka.
Potencijalna uloga u emisijskim sustavima
Iako aktivni ugljen trenutno nije primarna tehnologija za kontrolu emisija vozila, njegova uloga u sustavima emisija može se proširiti s tehnološkim napretkom. Osobito u smanjenju emisije određenih zagađivača (kao što su štetni plinovi), aktivni ugljen može poslužiti kao pomoćno sredstvo, radeći u kombinaciji s drugim naprednim tehnologijama za obradu emisija kako bi se dodatno smanjile štetne komponente u ispušnim plinovima vozila.
Pomoć katalitičkim pretvaračima: Tijekom rada katalitičkih pretvarača, aktivni ugljen može poslužiti kao pomoćni materijal za hvatanje nekih nepotpuno pretvorenih štetnih plinova u emisijama vozila. Na primjer, može adsorbirati organske plinove koje katalizatori teško podnose, dodatno poboljšavajući ukupnu učinkovitost sustava za ispušne plinove vozila.
Adsorpcija štetnih plinova: za određene plinove u ispušnim plinovima vozila (kao što su sumporovodik i benzen), aktivni ugljen može ih moći izravno prethodno obraditi putem adsorpcije, smanjujući koncentraciju tih štetnih tvari u emisijama vozila, čime se smanjuje opterećenje ispušnim plinovima onečišćenja.
Poboljšanje kontrole emisija za ekološki prihvatljiva vozila
Sa sve strožim globalnim ekološkim propisima, posebno u Europi i Sjevernoj Americi, zahtjevi za emisiju iz vozila postaju sve stroži. Aktivni ugljen će vjerojatno postati ključna komponenta sustava za kontrolu emisija u budućim ekološki prihvatljivim vozilima, posebno u određenim novim zelenim tehnologijama, gdje može pružiti dodatne ekološke prednosti.
Kombinirane primjene u električnim vozilima i hibridnim vozilima: U razvoju električnih vozila (EV) i hibridnih električnih vozila (HEV), tehnologija filtracije s aktivnim ugljenom može se kombinirati s tehnologijom baterija i drugim ekološki prihvatljivim tehnologijama kako bi se pružilo sveobuhvatnije rješenje za kontrolu zagađenja. Na primjer, aktivni ugljen može se koristiti za adsorpciju organskih otapala ili plinova koji se mogu osloboditi tijekom korištenja električnih vozila, što pomaže u poboljšanju kvalitete zraka u vozilu.
Primjene u vozilima s obnovljivim izvorima energije: Za vozila koja koriste prirodni plin ili biogoriva (kao što su biodizel, bioplin, itd.), filtri s aktivnim ugljenom mogu pomoći u uklanjanju štetnih plinova nastalih tijekom izgaranja goriva, dodatno optimizirajući performanse emisija ovih ekološki prihvatljivih goriva.
Buduća perspektiva: Kombinacija aktivnog ugljena s drugim zelenim tehnologijama
Kontinuiranim tehnološkim napretkom povećava se mogućnost kombiniranja tehnologije aktivnog ugljena s drugim zelenim tehnologijama (kao što su fotokataliza, nanomaterijali, napredni materijali itd.). Kombinacija prednosti različitih tehnologija može dovesti do učinkovitijih i ekološki prihvatljivijih rješenja za kontrolu emisija vozila u budućnosti. Kombinacija nanomaterijala s aktivnim ugljenom: Nanotehnologija je postigla određeni napredak u primjeni na materijale za filtriranje. Kombiniranjem aktivnog ugljena s nanomaterijalima može se povećati njegov adsorpcijski kapacitet i poboljšati njegova sposobnost obrade specifičnih zagađivača (kao što su dušikovi oksidi i ozon). Na taj način se očekuje daljnje poboljšanje učinkovitosti kontrole emisije aktivnog ugljena.
Kombinacija fotokatalize s aktivnim ugljenom: fotokataliza može aktivirati katalizatore za razgradnju štetnih plinova u zraku pomoću ultraljubičastog svjetla. Kada se aktivni ugljen kombinira s fotokatalitičkim materijalima, povećava se njegova sposobnost uklanjanja štetnih plinova pod sunčevom svjetlošću, što ga čini posebno pogodnim za upotrebu u okruženjima koja zahtijevaju kontinuirano pročišćavanje zraka.
