Nanoaditivum do motorové nafty

Nanoaditivum Envirox™ je vytvořeno z nanočástic oxidu céru (CeO₂). Cér se s úspěchem využívá jako katalyzátor v mnoha jiných průmyslových odvětvích, včetně petrochemie při rafinaci ropy nebo moderně v třícestných katalyzátorech vozidel. Jde totiž o oxid vysoce stabilní, netoxický a odolný. Oxid céru působí jako určitá zásobárna kyslíku, který dokáže postupně do procesu spalování uvolňovat, čímž oxiduje kysličník uhelnatý a další uhlovodíkové zplodiny. Kyslík zpětně absorbuje ze vznikajících oxidů dusíku, které redukuje na dusík. Ten je v porovnání se svými oxidy pro životní prostředí neškodný. Výsledkem použití takového aditiva je pak delší a kvalitnější prohoření paliva a tím i čistší spalování (nižší obsah emisí ve výfukových plynech). A také ekologičtější provoz.

Jak to vlastně vůbec technicky funguje?

Účinnost oxidu céru, jako katalyzátoru, souvisí s jeho schopností podstoupit transformaci ze stechiometrického CeO₂ (+4) stavu k Ce₂O₃ (+3) při relativně (přinejmenším ve srovnání s dalšími kysličníky) nízké reakční energií. To je v relaci s obecnými vlastnostmi fluoritové kysličníkové struktury odchylovat se silně ze stechiometrie. Dokonce i při velké ztrátě kyslíku z krystalické mřížky a tudíž vytvořením velkého počtu kyslíkových vakancí, zůstává zachovaná fluoritická struktura. Tyto suboxidy se mohou pohotově reoxidovat na CeO₂ v oxidačním prostředí.

Protože nedochází k fázové změně krystalické struktury při dodáváni a zpětné absorpci kyslíku, je CeO₂ vhodný jako akumulátor kyslíku v katalýze prostřednictvím následující reakce:

2CeO₂ ← → Ce₂O₃ + 0.5 O₂

Oxid céru našel své uplatnění při katalytické konverzi výfukových plynů, kdy jsou škodlivé zplodiny hoření přeměněny na neškodné plyny při následujících reakcích:

Spalování uhlovodíků:

(2x+y)CeO₂ + CxHy → [(2x+y)/2]Ce₂O₃ + x/2 CO₂ + y/2 H₂O

Hoření sazí:

4CeO₂ + Csaze → 2Ce₂O₃ + CO2

Redukce oxidů dusíku:

Ce₂O₃ + NO → 2CeO₂ + ½ N₂

Nespálené palivo, částice a škodlivé plyny jsou tak podstatně zredukovány při využití CeO₂ jako katalyzátoru.

Aby byl katalyzátor jako aditivum efektivní, musí mít tři základní vlastnosti:
1, úplně oxidovat uhlovodíky
2, neměl by preferovat oxidy dusíku
3, měl by být tepelně stabilní

Jak již bylo řečeno, schopnost CeO₂ „darovat“ kyslík umožňuje kompletní shoření uhlovodíků a sazí. Prakticky je rozhodujícím faktorem aktivační energie CeO₂, tj. nejnižší teplota při které nastane uvolňování kyslíku. Ačkoliv teplota plynů v dieselových motorech je poměrně vysoká (cca. 1700°C), nízká katalytická teplota umožňuje mnohem komplexnější hoření paliva v prvních milisekundách po vzplanutí. Nižší průměrná teplota hoření, nehledě na přechodně vyšší maximální teploty, také zabraňuje produkci NOx, vzhledem k vysoké aktivační energii oxidace dusíku. Ukázalo se, že katalytická aktivita CeO₂ je silně závislá na velikosti částic a specifické ploše povrchu. Aktivační teplota hoření uhlíku se redukuje z přibližně 700°C pro mikronovou velikost částic na 300°C, pokud se zvýší specifická plocha povrchu 20x. Tzv. kyslíkové vakance vznikají mnohem snadněji na povrchu CeO₂ než v objemu a to vysvětluje, že materiál s vyšší specifickou plochou povrchu má vyšší katalytickou aktivitu. A to je klíčový faktor, který umožňuje katalytickým systémům na bázi céru soupeřit s kovy jako platina nebo palladium při katalýze spalování.

Vysoká teplotní stabilita CeO₂ má za následek schopnost reoxidace nanočástic Ce₂O₃ a to, že zůstávají aktivní po inicializaci prvotního vzplanutí. V dieselových motorech se vytváří významné množství sazí, které se usazují ve spalovacím prostoru společně s mlhou z mazacího oleje. Tyto depozita mají za následek zvýšení ztrát třením a způsobují nežádoucí změny při tepelných ztrátách na vnitřních plochách. Ačkoliv je hlava pístu a stěny spalovacího prostoru poměrně chladné v porovnání s teplotou hoření, teplota neustále osciluje mezi 200° až 500°C. To je přesně rozsah aktivačních teplot uhlíku za působení nanočástic CeO₂ a tím dochází k postupné oxidaci depozit a jejich odstraňování z motoru, přičemž se zvyšuje účinnost a snižuje spotřeba paliva.

Emise

Oxid céru modifikuje a zefektivňuje profil hoření a pozitivně tak ovlivňuje rovnoměrnost chodu motoru. I díky těmto vlastnostem je spalovací prostor čistější než při používání klasického paliva. CeO₂ patří k vůbec nejstabilnějším materiálům a vydrží i extrémně vysoké teploty, aniž by došlo k jeho rozkladu. Je považován za vhodnou přísadu do paliv už delší dobu. Envirox™ je však první aplikace, která dospěla až k úspěšnému komerčnímu využití. Negativní dopady na životní prostředí zjištěny nebyly. Naopak výsledky testů Enviroxu™ ukázaly, že díky pravidelnému používání tohoto aditiva lze u klasické motorové nafty v důsledku zlepšení spalování paliva v motoru dosáhnout výrazně nižších emisí, a to až o 14%.

Technické přínosy nanoaditiva Envirox™

• Envirox™ se jednoduše celoročně přidá do paliva před tankováním nebo před doplněním do nádrží čerpací stanice bez požadavku na dodatečné míchání, vstupuje tak do spalovací komory již smíchaný s palivem
• Envirox™ mění způsob, jakým palivo hoří tak, že poskytuje více užitečné práce s každým zdvihem pístu, přináší tak nižší spotřebu paliva
• Envirox™ pomáhá katalyticky spalovat depozita uložené na vnitřních stěnách válce motoru, čistší motor je mnohem úspornější motor
• Envirox™ přináší přínosy pro životní prostředí tím, že snižuje emise vypouštěné z automobilů, včetně CO₂, nespálených uhlovodíků a pevných částic

Kompatibilita s motorovou naftou

Kvalita paliv a aditiv, dodávaných na trh je určena normou (standardem) EN 590:2000. Nanoaditivum Envirox™ bylo k této normě také testováno a výsledkem je Atest k EN 590:2000. Standardní srovnávací analytický test dle této normy byl proveden i s nanoaditivem Envirox™ pro běžné provozní nasazení, tj. v koncentraci 1:4000 a to jak s palivem bez aditiva, tak se stejným palivem s aditivem. Na základě provedeného testy vyplývá, že nanoaditivum Envirox™ v motorové naftě nijakým způsobem neovlivňuje její konečnou kvalitu.

Ekonomické přínosy nanoaditiva Envirox™

* možná čistá finanční úspora po odpočtu pořizovací ceny za nanoaditivum

Skutečná hodnota dosažené úspory se může měnit v pásmu 5-12% podle technických a provozních podmínek jednotlivých zákazníků. Podobné výsledky snížení spotřeby PHM se objevují v testech u dalších zákazníků v Evropě. U některých motorů se objevují úspory i v pásmu nad 12%.

Spočtěte si svou úsporu ze snížené spotřeby s nanoaditivem Envirox™ zde.

Výsledky testování v praktických testech ve VB a v Kanadě

První pilotní test absolvoval Envirox™ v městské hromadné dopravě v Hong Kongu už v roce 2002 po dobu 9 měsíců. Testovací skupinou bylo 80 autobusů s motory Volvo BM 10 a Cummins L10, z nichž 40 vozů používalo palivo obohacené aditivem Envirox™ a 40 sloužilo jako kontrolní skupina (bez aditiva). Testovací vozy najely dohromady 12 miliónů kilometrů, aniž by motory vozidel doznaly sebemenší újmy nebo poškození. Vedle úspor paliva, dosahujících v některých případech až 12% (viz. Graf vyhodnocení), ukázaly provozní testy i významné snížení emisí až o 14%, přičemž nebyly zjištěny negativní vedlejší dopady na zdraví či životní prostředí.

Obr. 1 Výsledek testu 80 autobusů Hong-Kong

Další významný test úspěšně odzkoušel také Stagecoach - největší autobusový přepravce ve Velké Británii. Ten realizoval testy na dvou skupinách autobusů. Nejprve na 15 autobusech meziměstské dopravy s úsporou spotřeby paliva přes 5 %. Pozitivní výsledek z testu pak společnost opakovala v roce 2007 na téměř tisícovce ze svých celkem sedmi tisíc autobusů s dieselovým motorem Cummins. Testovány byly motory s Euro 0 – III s průměrným výsledkem úspory spotřeby motorové nafty ve výši 4,3 % a 18 % ve snížení emisí částic. V letech 2004 - 2008 celkového testování aditiva najely všechny kontrolované autobusy této společnosti 1,1 miliardu km bez jakýchkoliv závad nebo vlivu aditiva na motory. Roční finanční přínos v úspoře paliva díky aditiva Envirox™ tak firmě ročně přináší 3,8 mil. liber při spotřebě 186 mil. l motorové nafty.

Další významný provozovatel osobní přepravy ve Velké Británii je společnost East Yorkshire Motor Services, která provozuje 300 autobusů městské přepravy. Na základě pozitivních ekonomických přínosů s nanoaditivem Envirox™ se stal zákazníkem s trvalými odběry aditiva.
Kanada se stala další zemí, kde se podařilo uspět s nanoaditivem na základě dosažených výsledků. Dceřinná firma Coach Canada britské StageCoach dnes také využívá nanoaditivum s finančními úsporami v pásmu 4,8-8%.

Envirox™ v České republice

V České republice testuje společnost NanoTrade aditivum Envirox™ ve spolupráci se svými partnery od roku 2006. Za tu dobu proběhla řada testů hlavně v provozních podmínkách.

Od října 2006 do února 2007 proběhlo například testování ve firmě Frýdecká skládka, a.s. Testovací skupinou byl celý firemní vozový park, sestávající z 18 vozidel značek LIAZ, MAN, Avia a Renault.. Testování proběhlo bez kontrolní skupiny, výsledky byly porovnávány se spotřebou v minulých obdobích, přičemž byla využita statistická data z uplynulých let. Výsledná úspora nižší spotřeby paliva, dosažená díky použití Enviroxu™, byla v průměrné statistické výši 7,28%

Další testování proběhlo ve firmě ywette camion 2000, s.r.o. v roce 2007, kdy byla vykázána dosažená úspora paliva ve výši 7,2%, což koresponduje s výsledky získanými z jiných testů. Testování tentokrát probíhalo srovnáváním výsledků testovaného vozidla s aditivem s vozidly stejného typu a motoru ze skupiny kontrolní (neaktivované).

V roce 2008 pak byly testovány autobusy KAROSA s motory B 732 v DP Brno. Spotřeba byla sledována měřícím zařízením Flowtronic 206. Na volnoběh byla naměřena úspora ve výši 7,56 %. Na testovacím městském okruhu (cca. 8 km) pak překročila úspora ve spotřebě paliva hodnotu 12 %.

Ostravská firma LIBROS realizovala v roce 2011 dva úspěšné testy. Jeden s nákladním vozidlem IVECO Daily s úsporou přes 8% ve spotřebě nafty. Druhý pak na diesel kompresoru ISUZU s úsporou spotřeby přesahující také 8%.

Vysoký výsledek ve snížen spotřeby PHM byl zjištěn během testu na elektrocentrále EC 60kW s osmiválcovým motorem T 928-62 o obsahu 11.762 cm3 Změřený rozdíl ve spotřebě motorové nafty s nanoaditivem Envirox™ proti paliva bez aditiva dosáhl hodnoty 18,3% během sedmi hodinového testu.

Nanoaditivum Envirox™ používaly soutěžní posádky Aleš Loprais
a Tomáš Vrátný na DAKAR Rally 2012

Potvrzení pozitivních výsledků v Polsku a na Slovensku.

Ve snaze získat co nejpřesnější výsledky od reprezentativního vzorku uživatelů pokračuje firma NanoTrade, s.r.o. v praktickém testování i nadále. Ačkoli průměrné výsledky úspory paliva mohou být pro obyčejné spotřebitele jen málo významné, je dobré si uvědomit, že při použití ve větším měřítku, např. u velké dopravní firmy, může úspora paliva ve výši okolo 7% hrát silný ekonomický přínos. Významné snížení emisí pak je dalším dobrým důvodem, proč zvažovat použití takovéhoto aditiva. Dokladem o funkčnosti produktu a dosahovaných efektech jsou výsledky u významných polských přepravců.

Společnost ETP Logistics testovala aditivum v motorové naftě i v palivu B100 (palivo s bioložkou). U nákladních vozidel Renault s motory MAC dosáhly úspory spotřeby motorové nafty výše 9 – 10 %, u některých vozidel až 12 %. U paliva B100 pak dosáhl vozový park snížení spotřeby přes 12 %.

MAN Truck & Bus Polska si provedl vlastní měření vyškoleným instruktorem, který provádí školení řidičů ve firmách. Měření bylo provedeno dvěma nezávislými zařízeními – počítač VDO Siemens a vlastní počítač vozidla. U zařízení Siemens dosáhla úspora 8,86 %, u vlastního instalovaného zařízení pak 7,58 %.

Nanoaditivum je ale zajímavé také pro železniční přepravce. Polská společnost CTL MACZKI – BOR se rozhodla provést měření vlivu Envirox™ na lokomotivě TEM2 210 na brzdě. Z uvedeného protokolu pak vyplývá snížení spotřeby nafty o 13 %.

Na Slovensku se v roce 2011 uskutečnila řada testů s pozitivními výsledky v úsporách jak na osobních vozidlech, tak také v nákladní přepravě.

Úspory dosaženy také v Německu

V Německu byly provedeny pilotní testy hlavně u autobusových společností. Výše úspory 5-8% bylo dosaženo u vozového parku Gemeinde Niederzier. U Lövenich Reisen (Omnibusbetrieb Robert Lövenich Reisen GmbH & Co., KG) byla dosažena úspora spotřeby PHM přesahující 6%.

Výsledky z Ruska

7% snížení ve spotřebě nafty bylo změřeno v UMMC „Kuzbassrazrezugol“ UMMC je Uralská težební a metalurgická společnost.

Maďarsko jde příkladem!

První specifický komerční požadavek na snížení emisí z naftových motorů přišel z maďarských dolů. V prašných pracovních podmínkách jsou další exhalace z techniky nuceni řešit technickými odstávkami, při nichž se mění obsahy filtračních nádrží. Zde má Envirox™ pomoci nejen při snížení spotřeby, ale i v prodloužení těchto odstávek. Celý projekt začne v roce 2012. Jeho zahájení je impulzem i pro podobné subjekty v jiných zemích. Do testování se rychle přidaly některé maďarské firmy z autobusové městské a meziměstské přepravy i spediční firmy, takže dnes probíhá šest samostatných testů u různých subjektů.

Bulharsko na startu

Další zemí s četnými přepravními kapacitami je Bulharsko. Po roce hledání se podařilo najít stabilního distribučního partnera, který důvěřuje novým technologiím a disponuje kontakty na místní přepravní firmy. Protože se zde s testy začalo až v lednu 2012 a klimatické podmínky letošní zimy nejsou nijak příznivé pro provedení měřitelných přínosů, budou první výstupy z testů k dispozici až na jaře nebo v létě. Vzhledem k silnému trhu v této oblasti očekáváme prudký růst zájmu o nanoaditivum Envirox™.

Copyright 2011-2012 NanoTrade s.r.o.
Mozartova 178/12, 779 00 Olomouc, tel./fax: +420 585 22 10 89, mobil: +420 604 91 56 54, email: info@nanotrade.cz