In chimica i catalizzatori sono sostanze che, aggiunte in determinate quantità ad una reazione chimica, sono in grado di modificare il valore della velocità di reazione senza venire consumate nel corso della reazione stessa. Questo a differenza dei reagenti, che si consumano nel corso della reazione. I catalizzatori vengono poi distinti in catalizzatori positivi e catalizzatori negativi. I primi aumentano la velocità di reazione, mentre i secondi, denominati anche inibitori, la diminuiscono. Questo aumento di velocità si compie in virtù della variazione del meccanismo di reazione, che comporta un diverso e minore livello dell’energia di attivazione (energia potenziale). I catalizzatori si dividono in omogenei, se si trovano nella stessa fase dei reagenti (in questo caso, come fase si intende una porzione di un sistema termodinamico avente uno stato fisico ed una composizione chimica sostanzialmente uniformi), ed in eterogenei, nel caso contrario. Un catalizzatore eterogeneo è solitamente costituito da un supporto su cui si trovano il catalizzatore ed altri composti. Da un punto di vista chimico, i catalizzatori eterogenei vengono classificati nel modo seguente:
- Metalli: ferro, platino, argento, rutenio, rodio, palladio (idrogenazione e deidrogenazione).
- Ossidi isolanti: ossido di alluminio, silice, ossido di magnesio (disidratazione).
- Ossidi semiconduttori: ossido di zinco, ossido di nichel (ossidazione).
- Acidi: ossido di alluminio su silice, zeoliti (polimerizzazione, cracking, alchilazione).
Questa premessa è necessaria per comprendere il funzionamento del catalizzatore nelle auto.
Il catalizzatore, chiamato anche convertitore catalitico, assolve al compito di abbattere il livello delle emissioni nocive dei gas di scarico (monossido di carbonio (CO), composti organici volatili (COV) e ossidi di azoto (Nox)), convertendole in sostanze atossiche e meno tossiche. Questo componente si trova solitamente installato all’interno della marmitta ed appare nella forma di un rigonfiamento di un tratto del collettore di scarico. Tale dispositivo è composto da un sistema di riduzione e uno di ossidazione, entrambi realizzati in una struttura a ceramica dalla superficie porosa, rivestita da una parte metallica (platino, rodio e/o palladio). L’abbattimento delle sostanze tossiche avviene quando queste passano attraverso il catalizzatore, dove ha luogo un processo di ossidazione degli idrocarburi combusti. Grazie alla catalizzazione i monossidi di carbonio (CO), gli idrocarburi composti (CnHm) e gli ossidi di azoto (NO) vengono convertiti in anidride carbonica (CO2), acqua (H2O) ed azoto (N2), abbattendo in questo modo le emissioni di sostanze inquinanti. Questi gas, passando attraverso il silenziatore, che ne attenueranno il rumore, verranno poi liberati nell’ambiente esterno. Le sostanze nocive accumulate vengono poi bruciate all’interno della marmitta ad una temperatura di circa 450 gradi.
Il funzionamento del catalizzatore varia chiaramente a seconda del combustibile utilizzato:
- Gasolio: il catalizzatore opera un’azione riducente, convertendo gli ossidi di azoto (Nox) in azoto ed ossigeno.
- Benzina: il catalizzatore compie un’azione ossidante tramite convertitori a base di palladio.
In alcuni modelli d’auto i catalizzatori vengono coadiuvati anche da una sonda lambda, che determina la quantità di ossigeno e carburante incombusto presente nei gas di scarico.
Come tutti i dispositivi dell’auto, anche questi sono soggetti a malfunzionamento e vanno sostituiti una volta raggiunto un certo chilometraggio (normalmente 200.000 km).
I problemi che ricorrono più di frequente sono:
- Guasti di tipo meccanico, che richiederanno una saldatura della carcassa.
- Danni materiali al corpo del componente, che il più delle volte dovrà essere sostituito.
- Perdita di proprietà del catalizzatore, che va sostituito.
I segnali riconducibili ad un catalizzatore difettoso sono:
- Peggioramento delle prestazioni del motore in maniera graduale.
- Aumento del livello delle emissioni.
- Problemi con l’avviamento.
- Emissione di fumo nerastro.
- Insorgere di strani rumori provenienti dalla marmitta.
La pulizia del catalizzatore può essere effettuata con l’ausilio di additivi specifici, simili ai detergenti che si usano per pulire il filtro antiparticolato. Un metodo pratico per saggiare la funzionalità del catalizzatore consiste nell’aprire il cofano e di batterne con un pugno la superficie. La presenza di vibrazioni indicherà che le lamelle interne del dispositivo sono irrimediabilmente rovinate e che non c’è alcuna alternativa alla sostituzione. In caso di silenzio, sarà sufficiente una semplice pulizia del componente. I prezzi per il cambio di questo dispositivo si aggirano tra i 250 e i 400 euro a seconda del modello.
Va ricordato che il catalizzatore è obbligatorio già dalle vetture Euro 1. Una sua manomissione o rimozione è punibile ai sensi di legge con una sanzione pecuniaria (da 422 a 1697 euro) e col ritiro della carta di circolazione, in quanto il veicolo risulterebbe non più omologato agli standard europei. Un’automobile senza catalizzatore non supererebbe comunque la procedura di revisione, in quanto i valori dei gas di scarico non sarebbero a norma. Negli ultimi anni il catalizzatore è stato rimpiazzato dal filtro antiparticolato soprattutto nei motori diesel.
Ci auguriamo che la lettura di questo articolo possa essere stata utile.
Fonti:
Informazioni sul catalizzatore auto tratte da tuttoautoricambi.it
Informazioni sul funzionamento catalizzatore auto tratte da motori.it
