HPAs e Nitro-HPAs na emissão de material particulado de um motor EURO V utilizando diesel e biodiesel em diferentes proporções

Abstract

Resumo: Inúmeras atividades antropogênicas vêm contribuindo significativamente com a poluição do ar, principalmente ao longo das últimas décadas. Mais especificamente, o setor de transporte tem buscado novos combustíveis e tecnologias, que proporcionam, além de maior eficiência, a redução da emissão de poluentes. Uma alternativa já implementada é a utilização de biodiesel em conjunto com o diesel regular associado ao sistema de pós-tratamento SCR (Redução Catalítica Seletiva com utilização de Ureia) nos motores. Porém, ainda existe pouco conhecimento sobre o comportamento sinérgico desses elementos nas emissões de diesel. Nesse sentido, o objetivo dessa pesquisa foi a determinação de Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPAs) e Nitro-HPAs associados no Material Particulado (MP) proveniente da emissão de um motor PROCONVE P7/Euro V utilizando como combustíveis o Diesel S-10 e o Biodiesel de soja em diferentes proporções. As amostras de MP total foram coletadas em um sistema de diluição na bancada de motores e extraídas utilizando a técnica de extração líquida pressurizada. A validação do método foi determinada utilizando-se um material de referência padrão (NIST SRM 1650b). Para a análise foi usado um cromatógrafo a gás acoplado com um detector de espectrometria de massa (CG-EM). Os resultados para a emissão total de HPAs foram de 3,37 ?g kWh-1 para o B5, 3,13 ?g kWh-1 para o B5+SCR, 2,54 ?g kWh-1 para o B20 e 2,12 ?g kWh-1 para o B20+SCR. Tanto a utilização do sistema SCR como a de uma fração maior de biodiesel reduziram as emissões de HPAs, sendo o ultimo fator preponderante para essa redução. O Benzo[a]pireno, considerado o mais tóxico entre os HPAs, não foi quantificado em nenhuma das amostras. As emissões individuais dos HPAs e Nitro-HPAs não apresentaram diferença significativa comparando as condições estudadas. A toxicidade equivalente total (TET) foi menor para a combinação B20+SCR e maior para B5+SCR. A emissão total dos Nitro-HPAs foi de 2,02 ?g kWh-1 para o B5, 1,93 ?g kWh-1 para B5+SCR, 2,15 ?g kWh-1 para o B20 e 1,21 ?g kWh-1 para o B20+SCR. No caso dos Nitro-HPAs o sistema SCR, ao contrário do esperado, reduziu as emissões desses compostos tendo uma participação mais importante que a utilização de biodiesel. De modo geral, a utilização de biodiesel aliada ao sistema SCR resulta em menores emissões de HPAs e Nitro-HPAs associados ao MP, reduzindo a toxicidade dessas emissões e, consequentemente, o risco à saúde humana. Palavras-chave: Diesel, Biodiesel, HPAs, Nitro-HPAs, SCR e Material particulado.

Abstract: Countless anthropogenic activities contributed significantly to the aggravation of air pollution, mainly in the last decades. More specifically, the transportation sector seeks for the development of new fuels and technologies, in order to improve efficiency and reduce the emission of several pollutants. The use of mixtures of biodiesel and regular diesel, associated to the post-treatment system SCR in Diesel engines is an alternative already implemented. However, there is a lack of knowledge about the synergic behavior of these elements in diesel emissions. Therefore, the goal of the present study was the determination of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) and Nitro-PAHs adsorbed on the Particulate Matter (PM) emitted from an engine, which is in compliance with the standard emissions determined in PROCONVE P7/Euro V, working with diesel S-10 and soy biodiesel in different proportions. Those pollutants are not regulated in Brazil, even though they are proven to present several harmful effects on human health, possibly carcinogenic and mutagenic. Total PM samples were collected through a dilution system at the engines' laboratory and extracted with Pressurized Liquid Extraction technique. The method's validation was obtained using a standard reference material (NIST SRM 1650b). For the analysis, a gas chromatograph equipped with a mass spectrometry detector (GC-MS) was used. Results for total PAHs emission were 3.37 ?g kWh-1 for B5, 3.13 ?g kWh-1 for B5+SCR, 2.54 ?g kWh-1 for B20 and 2.12 ?g kWh-1 for B20+SCR. The use of SCR system reduced PAHs emissions, but the employment of a larger fraction of biodiesel is the main responsible for such reduction. Benzo[a]pyrene, considered the most toxic amongst the PAHs, was not quantified in any sample. Individual emissions of PAHs and Nitro-PAHs did not present significant difference when comparing the studied conditions. Total equivalent toxicity (TET) was lower for the B20+SCR combination and higher for the B5+SCR one. Total emission of Nitro-PAHs was 2.02 ?g kWh-1 for B5, 1.93 ?g kWh-1 for B+SCR, 2.15 ?g kWh-1 for B20 and 1.21 ?g kWh-1 for B20+SCR. In the case of Nitro-PAHs, the SCR system, contrary to expectations, reduced the emissions of these compounds, representing a more important participation than the use of biodiesel. In general, the use of biodiesel allied to the SCR system showed the lowest PAHs and Nitro-PAHs emissions, meaning lower toxicity and, consequently, lower risk to human health. Key words: Diesel, Biodiesel, PAHs, Nitro-PAHs, SCR and Particulate matter.