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Convertidor catalítico

Publicado por Ángeles Méndez

La catálisis heterogénea tiene un papel bastante importante en la lucha contra la polución y la contaminación de las urbes. La contaminación del aire es uno de los grandes problemas medioambientales a los que nos enfrentamos hoy en día, y uno de los más preocupantes de nuestra sociedad, sobre todo para las grandes ciudades. A diario se vierten a la atmósfera cantidades elevadas de contaminantes que proceden de nuestra vida cotidiana, así como de las industrias, siendo buena parte de dicho vertido, procedente de los coches que circulan por nuestras calles.

El convertidor catalítico es la respuesta que ha dado la industria del automóvil para poner algo de freno a las emisiones de contaminantes que este sector produce. Es un catalizador heterogéneo mediante el cual se hacen pasar los ases del escape con la finalidad de transformarlos en sustancias que no contaminen.

El tráfico de automóviles es el responsable de gran parte de la contaminación atmosférica, más concretamente, de en torno a unas tres cuartas partes del plomo que se encuentra en el aire, así como más de la mitad de los óxido de nitrógeno, entorno a un 65% de Co, y un 3.5% de SO2. Además también se emiten hidrocarburos que derivan de la combustión de la gasolina de manera incompleta. Se incluye así, una mezcla de compuestos que van desde el metano hasta moléculas de mayor complejidad, las cuales se cree que puedan ser cancerígenas. Los óxidos de nitrógeno, junto al dióxido de azufre, son los encargados y causantes de la lluvia ácida, e incluso, cuando se combinan con los hidrocarburos mal quemados, producen el smog fotoquímico, así que todo son cosas negativas para estas emisiones.

El catalizador que más se utiliza es un catalizador de triple efecto, conocido normalmente como catalizador de tres vías, en el cual se produce la transformación catalítica de tres sustancias de las más nocivas, como son el NO, el CO e hidrocarburos varios. Esto ocurre mediante el paso de los gases de escape por un único lecho. Con el catalizador, las emisiones que tendrán lugar de CO, se ven reducidas a un 85%, las de NO a un 70% y en el caso de los hidrocarburos, éstos de ven desminuidos a un total del 80%, con lo que se consigue un gran progreso.

Las principales reacciones químicas que tienen lugar son:

2 CO (g) + O2 (g) → 2CO2 (g)
2NO (g) + 2 CO (g) → N2 (g) + 2 CO2 (g)
2 C2H6 (g) + 7 O2 (g) → 4 CO2 (g) + 6 H2O (g)

A través de las reacciones catalíticas de oxidación y reducción, las sustancias ( productos) contaminantes se trasforman en sustancias inofensivas para la salud, como son el dióxido de carbono, el vapor de agua o el nitrógeno.

El catalizador de tipo tres vías está formado por un soporte de metal o, en otros casos, de cerámica (silicato de magnesio y aluminio), altamente resistente a altas temperaturas, el cual contiene muchísimos canales dispuestos en forma paralela a la dirección de salida de los gases por el escape. Las paredes del catalizador están cubiertas con alúmina, que es una sustancia que posee una gran superficie específica, con el fin de aumentar la superficie en la que se van a llevar a cabo las reacciones.
Dicha capa soporta el material activo catalíticamente, que en el catalizador de tres vías, es una mezcla de diferentes metales nobles, donde el platino, y el rodio son los que más abundancia tienen. En el platino tienen lugar las reacciones de oxidación, y en el rodio las reacciones de reducción del NO.

Para poder garantizar el funcionamiento correcto del conjunto, hay que tener muy en cuenta la relación aire-combustible. Se consigue una buena relación entre ambos con la ayuda de un circuito que regule y mida permanentemente la composición de los gases de salida, y en función de los resultados que haya, se corregirá la cantidad de combustible que se introduzca en el motor.

Es indispensable un requisito para la instalación de un catalizador, y es el uso de combustible sin plomo, pues los halogenuros de plomo gas, están formados en la combustión, y se fijan a los poros del catalizador, lo que lleva a su desactivación. El plomo se va añadiendo como los aditivos a las gasolinas en manera de tetraalquilplomo, cumpliendo la función de mejorar notablemente el comportamiento antidetonante del motor, lo que significa una mayor ganancia de potencia, lo que aumenta la eficiencia, reduciendo el consumo del combustible.

Una variable fundamental para el buen funcionamiento y la vida útil del sistema catalítico, es la temperatura. Hasta una temperatura de unos 300ºC, el catalizador no funciona óptimamente, siendo la zona óptima para trabajar está entre los 400 y 800ºC; cuando la temperatura es superior se deteriora lentamente, lo que puede conllevar a la inutilización del sistema debido al envejecimiento térmico.

Añadir un convertidor catalítico lleva asociados problemas técnicos, como por ejemplo, la necesidad de añadir aditivos que sustituyan al plomo con la finalidad de mejorar la capacidad antidetonante de la mezcla formada por el combustible y el aire, provocando un ligero crecimiento en el consumo del combustible. También la instalación del catalizador hace necesario cambios en la tecnología de algunas de las piezas del coche, lo que incrementa el coste de éste, pero sin duda, merece la pena.

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