Το συμπιεσμένο φυσικό αέριο ως καθαρότερη λύση για μεγάλες πόλεις με μικτές συνθήκες κυκλοφορίας
Η ρύπανση των οχημάτων θεωρείται σημαντική πηγή ατμοσφαιρικής ρύπανσης σε μεγαλουπόλεις του κόσμου όπως το Δελχί.
Τα καυσαέρια των οχημάτων είναι ένα πολύπλοκο μείγμα αερίων και σωματιδίων. Οι δυσμενείς επιπτώσεις της νοσηρότητας και της θνησιμότητας αυτών των χημικών ειδών που εκπέμπονται από κινητήρες/οχήματα επηρεάζουν σημαντικά την υγεία των κατοίκων των μεγαλουπόλεων και των γειτονικών δορυφορικών πόλεων. Παρά την εντατική έρευνα που διεξήχθη για τα σωματίδια, η συσχέτιση μεταξύ των εκπομπών σωματιδίων του κινητήρα και των δυσμενών επιπτώσεων στην υγεία δεν είναι ακόμη καλά κατανοητή.
Οι εκπομπές σωματιδίων έχουν τεράστια σημασία για τις μεγαλουπόλεις που έχουν τεράστια κυκλοφοριακή ποικιλομορφία, όπως το Δελχί. Ολόκληρα συστήματα δημόσιων μεταφορών που περιλαμβάνουν ταξί, τρίτροχα και λεωφορεία έχουν αλλάξει από τα συμβατικά υγρά καύσιμα σε συμπιεσμένο φυσικό αέριο (CNG) στο Δελχί. Ωστόσο, μετά τη σημαντική βελτίωση της ποιότητας του ατμοσφαιρικού αέρα στην πόλη του Δελχί από το 2001, το CNG δέχτηκε πολύ κακή πίεση από ορισμένες περιοχές το 2015, όπου διατυπώθηκαν ισχυρισμοί για υψηλότερη τοξικότητα σωματιδίων προέλευσης CNG. Από τη λεπτομερή και περιεκτική πειραματική μελέτη τους, αποδεικνύεται αδιαμφισβήτητα, πέραν πάσης αμφιβολίας, ότι αυτή η κακή πίεση στο CNG δεν βασιζόταν στην πραγματικότητα σε επιστημονικά δεδομένα και ήταν αποτέλεσμα ανεπαρκών επιστημονικών δεδομένων χωρίς κανένα έγκυρο επιστημονικό στοιχείο και οδηγήθηκε από απώτερα κίνητρα. P>
Διεξήχθησαν εξαντλητικά πειράματα από το διάσημο εργαστήριο έρευνας κινητήρων του Ινδικού Ινστιτούτου Τεχνολογίας Kanpur για τρία χρόνια από το 2015 για την αξιολόγηση της κυτταροτοξικότητας και της μεταλλαξιογένεσης των σωματιδίων που εκπέμπονται από διάφορους κινητήρες που χρησιμοποιούνται σε διαφορετικούς τύπους οχημάτων. Αυτοί οι κινητήρες χρησιμοποιούν μια ποικιλία καυσίμων όπως βενζίνη, ντίζελ και CNG και χρησιμοποιούν διαφορετικές τεχνολογίες κινητήρων και συμμόρφωση με τις εκπομπές ρύπων. Ο στόχος αυτής της μελέτης ήταν να προσδιοριστεί ρεαλιστικά το τοξικό δυναμικό και η μεταλλαξιογένεση των εκπομπών σωματιδίων από διαφορετικά μείγματα οχημάτων εκθέτοντας κυτταρικές σειρές ανθρώπινων νεφρών σε αυτά τα σωματίδια από διαφορετικούς κινητήρες/καύσιμα. Αυτή η μελέτη δημοσιεύεται στο περιοδικό Environmental Pollution , στο τεύχος Αυγούστου 2018.
Ο καθηγητής Avinash Kumar Agarwal (Μηχανολόγος Μηχανικός), ο καθηγητής Tarun Gupta (Μηχανική Περιβάλλοντος) και ο Καθ. Bushra (BioSciences and Bio-Engineering) οδήγησαν μια μεγάλη διεπιστημονική ομάδα 10 ερευνητών από το IIT Kanpur για να επιλύσουν αυτό το περίπλοκο ζήτημα και να φτάσουν στο κάτω μέρος του επιστημονικού γρίφου. Σε αυτή τη μελέτη, ο κινητήρας που αξιολογήθηκε αντιπροσώπευε το μικτό σύνολο οχημάτων που κινούνταν στους δρόμους μιας μητρόπολης όπως το Δελχί. Οι κινητήρες είχαν διάφορες συμμορφώσεις εκπομπών, όπως Euro-II, Euro-III και Euro-IV, και χρησιμοποιούσαν διαφορετικές τεχνολογίες, καθώς χρησιμοποιούν διαφορετικά καύσιμα, δηλαδή βενζίνη, ντίζελ και CNG. Τα σωματίδια συλλέχθηκαν από τις εκπομπές που προέρχονταν από τους σωλήνες της εξάτμισης αυτών των οχημάτων και στη συνέχεια διεξήχθησαν ολοκληρωμένες δοκιμές με τη βιολογική και τοξικολογική τους ανάλυση εκτός από λεπτομερή φυσική, μορφολογική και χημική ανάλυση χρησιμοποιώντας τα πιο προηγμένα όργανα και τεχνικές, για να προσδιοριστεί η σχέση τους. τοξικότητα.
Οι ερευνητές παρατήρησαν ότι ο αριθμός των λεπτών σωματιδίων που προέρχονται από κινητήρες ντίζελ ήταν 30-50 φορές υψηλότερος σε σύγκριση με τους κινητήρες CNG. Αυτά τα λεπτότερα σωματίδια σε μέγεθος νανομέτρου είναι ικανά να διεισδύσουν στα βαθύτερα μέρη των ανθρώπινων πνευμόνων και τελικά να μεταφερθούν στην κυκλοφορία του αίματος. Τα μικρότερα σωματίδια έχουν σημαντικά μεγαλύτερη επιφάνεια από τα σχετικά μεγαλύτερα σωματίδια, επομένως παρέχουν μεγαλύτερη ικανότητα επιφανειακής προσρόφησης PAH και άλλων πτητικών ειδών υδρογονανθράκων, τα οποία είναι πολύ επιβλαβή για την ανθρώπινη υγεία και αυτό αυξάνει την τοξικότητα των σωματιδίων ντίζελ. Τα σωματίδια των καυσαερίων του κινητήρα CNG εμφάνισαν σημαντικά χαμηλότερη επιφάνεια σε σύγκριση με τα σωματίδια που προέρχονται από κινητήρα ντίζελ και βενζίνης, επομένως τα σωματίδια CNG έχουν σημαντικά χαμηλότερη κυτταροτοξικότητα και μεταλλαξιογένεση.
Το μεταλλαξιογόνο δυναμικό των δειγμάτων σωματιδίων διερευνήθηκε σε διαφορετικές συγκεντρώσεις χρησιμοποιώντας δύο διαφορετικά στελέχη Salmonella, TA98 και TA100, παρουσία και απουσία κλάσματος μεταβολικού ενζύμου S9 του ήπατος. Τα σωματίδια που εκπέμπονται από κινητήρες ντίζελ και βενζίνης εμφάνισαν υψηλότερη μεταλλαξιογένεση, ενώ αυτά από κινητήρα CNG παρουσίασαν αμελητέα μεταλλαξιογένεση σε σύγκριση με άλλα καύσιμα δοκιμής και διαμορφώσεις κινητήρα.
Οι συγκεντρώσεις σωματιδίων, καθώς και επικίνδυνα χημικά συστατικά, όπως μέταλλα μεταπτώσεως (ιδίως Σίδηρος, Χαλκός και Νικέλιο), εκπέμπονταν σε σημαντικά χαμηλότερες συγκεντρώσεις όταν χρησιμοποιήθηκε CNG για την τροφοδοσία του κινητήρα σε σύγκριση με τα δύο συμβατικά υγρά καύσιμα με βάση το πετρέλαιο. Οι κινητήρες ντίζελ εκπέμπουν σημαντικά υψηλότερα επίπεδα τοξικών ιχνοστοιχείων μετάπτωσης από το CNG. Οι πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες (PAH) (καρκινογόνες οργανικές ουσίες που υπάρχουν στις εκπομπές καυσαερίων του κινητήρα) που προσροφήθηκαν στα σωματίδια του κινητήρα CNG ήταν επίσης σχετικά λιγότεροι σε σύγκριση με αυτούς από ισοδύναμους κινητήρες ντίζελ και βενζίνης.
Η ποσότητα των PAH μειώθηκε καθώς μετακινούνταν από τους κινητήρες BS-II στους κινητήρες BS-IV, ακόμη και με καύσιμο ντίζελ. Ένας μικρότερος αριθμός τοξικών PAH που εκπέμπονται από τον κινητήρα CNG έδειξε σημαντικά χαμηλότερη τοξικότητα των καυσαερίων που προέρχονται από οχήματα με καύσιμο CNG σε μεγάλες πόλεις όπως το Δελχί, σε αντίθεση με τα καυσαέρια που προέρχονται από οχήματα με ντίζελ και βενζίνη. Ωστόσο, το CNG και τα καυσαέρια βενζίνης είχαν σχεδόν 2-3 φορές υψηλότερες ποσότητες φορμαλδεΰδης (η οποία μπορεί να προκαλέσει ερεθισμό του δέρματος και των ματιών) σε σύγκριση με άλλα καύσιμα δοκιμής.
Συνολικά, τα ευρήματά τους δείχνουν ότι το CNG είναι συγκριτικά ασφαλέστερο καύσιμο σε σύγκριση με το ντίζελ και τη βενζίνη και μπορεί να προσφέρει μια καθαρότερη ενεργειακή λύση μεταφορών για μεγάλες πόλεις με συνθήκες μικτής κυκλοφορίας, ειδικά στις αναπτυσσόμενες χώρες. Οι πειραματικές έρευνές τους έχουν δείξει οριστικά ότι το CNG είναι καθαρότερο καύσιμο σε σύγκριση με το ντίζελ και τη βενζίνη, τα οποία στοχεύει να αντικαταστήσει.
Η μετατόπιση συμβατικών καυσίμων με βάση το υγρό πετρέλαιο με CNG θα είναι, επομένως, ένα σημαντικό βήμα προς την κατεύθυνση της μείωσης της βλάβης στην υγεία του εκτεθειμένου πληθυσμού και θα συμβάλει στη μείωση της επιβάρυνσης των ασθενειών σε αυτές τις μεγαλουπόλεις. Αυτό θα μπορούσε σίγουρα να είναι ένα εξαιρετικό παράδειγμα για άλλες μεγαλουπόλεις του κόσμου, οι οποίες θα ήθελαν να καθαρίσουν την ποιότητα του ατμοσφαιρικού αέρα και τις σχετικές επιπτώσεις των συμβατικών καυσίμων στην υγεία, αλλάζοντας σταδιακά το σύστημα δημόσιων μεταφορών τους από συμβατικά υγρά καύσιμα σε CNG.
Συνολικά, τα σωματίδια που προέρχονται από συμβατικούς κινητήρες υγρών καυσίμων, δηλαδή κινητήρες ντίζελ και βενζίνης, παρουσίασαν σημαντικά υψηλότερη μεταλλαξιογένεση από τα σωματίδια που προέρχονται από τον κινητήρα CNG. Είναι η επιθυμία τους η κυβέρνηση της Ινδίας και άλλοι υπεύθυνοι χάραξης πολιτικής στον αναπτυσσόμενο κόσμο, που αντιμετωπίζουν παρόμοια κατάσταση κακής ποιότητας ατμοσφαιρικού αέρα, να λάβουν υπόψη αυτή τη μελέτη και να λάβουν τις κατάλληλες αποφάσεις για την προώθηση αυτού του καθαρού καυσίμου CNG για τις επερχόμενες και τις υπάρχουσες μεγαλουπόλεις και καθαρές πόλεις του κόσμου.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο, Τοξικότητα και μεταλλαξιογένεση των καυσαερίων από συμπιεσμένο φυσικό αέριο:Θα μπορούσε αυτό να είναι μια καθαρή λύση για μεγαλουπόλεις με συνθήκες μικτής κυκλοφορίας;, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Environmental Pollution.
Αυτή η εργασία διεξήχθη από τους Avinash K. Agarwal, Bushra Ateeq, Tarun Gupta, Akhilendra P. Singh, Swaroop K. Pandey, Nikhil Sharma, Rashmi A. Agarwal, Neeraj K. Gupta, Hemantush , SharmaPa, Shahma, Shumantush. από το Indian Institute of Technology Kanpur.
