Nell’Unione Europea, i motori delle macchine mobili non stradali sono responsabili all’incirca delle emissioni del 15% di ossido di azoto (NOx) e del 5% di particolato (PM). La normativa sulle emissioni Stage V, entrata in vigore nel 2019, è stata introdotta al fine di limitare gli effetti nocivi sulla salute delle emissioni dei motori diesel. Nell’articolo "L'evoluzione della normativa sulle emissioni delle macchine mobili" abbiamo ripercorso la storia della normativa sulle emissioni dei veicoli fuoristrada.
Per rendere concreti gli obiettivi di riduzione dell’inquinamento dell’aria e, quindi, più in generale, di rispetto per l’ambiente, i legislatori hanno programmato un abbattimento progressivo delle emissioni inquinanti. Il piano di riduzione si applica a veicoli con motore diesel di differente potenza per i settori dell’agricoltura, del movimento terra e del settore industriale.
Ma facciamo chiarezza: quali sono gli elementi considerati inquinanti e quali sono i valori limite delle emissioni con l’entrata in vigore del Tier 5?
Le normative sulle emissioni delle macchine off road classificano come inquinanti il monossido di carbonio (CO), gli idrocarburi incombusti (HC), gli ossidi di azoto (NOx) e il particolato (PM). Questi elementi si combinano chimicamente tra loro durante la combustione che, non essendo quasi mai completa, produce gas dannosi per l'ambiente e per l'uomo.
Indaghiamoli meglio.
Il monossido di carbonio (o ossido di carbonio o ossido carbonioso) è un gas velenoso la cui molecola è costituita da un atomo di ossigeno e un atomo di carbonio legati con un triplo legame.
Questo gas nasce in mancanza di ossigeno, come tipicamente avviene nelle miscele ricche dei motori a ciclo Otto (benzina). Meno frequente è invece la produzione di CO nei motori diesel, in cui la presenza di ossigeno è più elevata.
HC è la sigla che indica un idrocarburo, formato da atomi di idrogeno (H) e di carbonio (C) , ad esempio CH4 (Metano), C3H8 (Propano) e C8H18 (Ottano).
Spesso si parla di HC in riferimento a idrocarburi incombusti del motore causati dalla incompleta reazione chimica della benzina (o gasolio) con l'ossigeno presente nell’aria.
Gli idrocarburi incombusti risultano essere particolarmente dannosi in quanto irritanti e cancerogeni.
NOx - Nitrogen Oxide - sta per ossidi di azoto e rappresenta uno degli agenti maggiormente inquinanti oltre al particolato. Nel dettaglio, si tratta di una miscela costituita da ossido di azoto NO (circa il 98%) e biossido di azoto NO2 (circa il 2%).
I motori a combustione interna, in virtù della temperatura che viene raggiunta durante la combustione del carburante, agevolano la combinazione di azoto con l’ossigeno che, se esposti a raggi solari, si combinano a loro volta con gli idrocarburi incombusti dando origine a smog e all’ozono nell’atmosfera.
Alcuni di loro, poi, (il triossido ed il pentossido di diazoto) sono solubili in acqua e con l'umidità atmosferica possono formare acido nitroso e acido nitrico, entrambi presenti nelle cosiddette "piogge acide”.
Particolato, particolato sospeso, pulviscolo atmosferico, polveri sottili, polveri totali sospese (PTS) sono tutti termini che identificano l'insieme delle sostanze solide sospese in aria di diametro compreso tra 10 e 100 micron (1 micron = 1 millesimo di millimetro).
Se i processi di formazione di molte molecole inquinanti sono chiari, lo stesso non si può dire per la formazione del particolato. Gli step che conducono alla formazione di queste particelle carboniose sono molto complessi, e sono caratterizzati da intricate reazioni tra le molteplici componenti chimiche che si generano nei processi di combustione. Si può però dire, in generale, che il particolato (Particulate Matter, PM) si forma in presenza di elevate pressioni e temperature.
Vista la dannosità che queste particelle hanno sull’ambiente e soprattutto sull’uomo - in particolare sull’apparato respiratorio e cardiovascolare - rientrano tra le priorità del piano di riduzione delle emissioni.
Con particelle più piccole (come il PM 10, con diametro inferiore a 10 µm e PM 2,5, con diametro inferiore a 2,5 µm) aumenta anche l’interazione biologica, le polveri sarebbero infatti in grado di entrare a contatto in modo diretto anche a livello di scambio cellulare raggiungendo i centri nevralgici dell’organismo.
Passiamo ora ai valori limite delle emissioni per le macchine mobili, come cambiano dal Tier 4 al Tier 5?
Nel grafico sottostante si presenta l’evoluzione dei limiti di emissioni per gli HC (idrocarburi incombusti), i NOx (ossidi di azoto) e il PM (particolato) dal Tier 1 al Tier 5 per i motori off-road.
Fonte: International Council on Clean Transportation
Nella tabella, invece, si ricordano i limiti imposti dallo Stage V in base alle categorie di motori utilizzati.
Fonte: International Council on Clean Transportation
Dal 1996 ad oggi molto è stato fatto in quest'ambito e i limiti di emissioni consentiti per i diversi tipi di veicoli sono stati gradualmente ridotti per legge: in oltre vent’anni l’impatto ambientale è stato ridotto fino al 98%, seppure con differenza a seconda delle fasce di potenza dei motori.
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