Bilens katalysator huser katalyse, som er et kjemisk mirakel: Ett stoff gjør om et annet til et tredje uten at det første stoffet (katalysatoren) forbrukes eller endres. Er det mulig?

Bildet over: Det var utslippene fra massive amerikanske bilkøer – særlig i California og Florida – som omsider fikk USA´s miljøverndepartement til å forlange avgassrensing fra 1975. Dette hadde California – og Florida – alt gjort. Så kom katalyseboksene for fullt. (Foto: Florida Highway Patrol)

Av Stein Bekkevold

Ja visst, og mirakel er ordet. Og begrepet katalyse er poenget, fra gresk katalysis for oppløsing; kata bety NED mens lyse betyr å løsne, løse opp.

I din dyre katalysatorboks endres eksosens hydrokarboner til karbondioksid og nitrogen, prosessen endrer alt som kommer inn og sender noe mindre farlig ut av den – bortsett fra at CO₂ jo er en av klimagassene sammen med vanndamp, metan og klor-fluor-karboner. Katalyse brukes over alt, slik har det vært lenge. Metoden herder fett til margarin, ordner raffinering av oljer, foredler naturgass til avanserte hydrokarboner, står bak nedbryting av langkjedede hydrokarboner, skaffer hydrogen av olje – og sørger for en haug andre prosesser.

Superviktig

Det rareste er kanskje at livsprosessene i alt levende har katalyse som grunnlag. Mange funksjoner, som åndedrettet, fordøyelsen osv., styres av katalyse – som der går svært raskt.

Bak jobben ligger en rekke ulike enzymer. Ordet katalyse ble forøvrig innført av Berzelius i 1835, men det var W. Ostwald som tidlig på 1900-tallet definerte begrepet slik vi nå forstår det. Slik fikk han Nobelprisen i kjemi i 1909.

Katalysator

Din katalysatorboks er altså en smart, avgasskontrollerende innretning som via oksidering og kjemisk reduksjon gjør om giftige og forurensende stoffer fra forbrenningen til mindre giftige saker.

Drivstoff- og smøreoljerester (hydrokarboner) og giftig karbon-monoksid (CO) gjøres om til CO₂ og vann, mens NOx blir gassen nitrogen – en del av naturlig luft, hele 78 prosent. Og alt dette gjør boksen uten å bli slitt, slik at det kostbare innholdet av katalysematerialer ikke brukes opp. De bare sørger for at noe skjer. Snodig.

En katalysator er strengt tatt et stoff – altså ikke selve boksen – som øker hastigheten i en reaksjon uten selv å forandres, dette er katalyse. Når eksos av glovarme gasser som nitrogenoksid og diverse hydrokarboner tvinges gjennom trange kanaler foret med mikrosjikt av utvalgte saker – edelmetaller – tvinges molekylene til å splittes opp og deretter samles i mindre farlige molekyler. Trylling. Med edelmetaller som er så sinnssykt verdifulle at internasjonale tyveribander nå arrangerer innbrudd i stor skala for å ta med seg boksene, fra selskap som resirkulerer – høgger´n ….

Fra 1975

Katalysemetoder har vært kjent i mange ulike industrigrener i årevis, lenge før bilene fikk sånt. I 1975 innførte USA omsider påbud om rensing av avgass fra sine myriader av bensinslukende biler.

Alle vet jo hva en gammel V8 gjorde; den sugde inn to liter bensin på mila og brukte en femdel til drift mens fire femdeler gikk ut i lufta. Sammen med bly …

Da kom bokser som brant opp hydrokarbonene til CO₂ og vann – og laget CO₂ av giftig karbonmonoksid CO. Dette ble kalt toveis katalyse. I 1981 var NOx-problemene blitt så viktige at også denne gassen skulle behandles, og da kom treveis-boksene.

Disse ga en 3-gass katalyse slik at NOx ble til rent nitrogen. Og der er vi nå. Pluss at dieselmotorer renses ekstra godt, fordi høyt trykk og mager*, glohet forbrenning kan skape enda mer NOx, som kommer fordi ubrent oksygen tvinges til å slå seg sammen med den innsugde luftas innhold av naturlig nitrogen – NOx som nå blir fjernet.

Samtidig som AdBlue** gjør resten av jobben. Dette gjør at en moderne turbodiesel teknisk sett er noe av det minst skadelige som finnes, noe ihuga politikere later som de ikke har fått med seg i sin forbudsiver…

Slik virker mirakelboksen: Noe går inn og noe helt annet kommer ut, takket være det kostbare, mikrometertynne edelmetall-belegget på kanalene i boksen.  Foran og bak boksen ser du følerne som sjekker hva som må gjøres, og hva som er gjort. Full styring!     (Illustrasjon: Walker Exhaust Systems)

Bikube

Om du kikker inn i en moderne renseboks ser du en bikube. Det vil si, du ser en sylindrisk keramisk dings med en enorm mengde langsgående kanaler. Dingsen er oftest laget av kordieritt, et varmebestandig keramisk materiale av silisium pluss aluminium, magnesium og jern.

Kanalene er kledd med stoff som er katalysatorer, kostbare edelmetaller som platina, rhodium og palladium. Alt for at din fine bil nesten ikke skal forurense. Så hurra for alle smarte oppfinnere! Og ta deg nå en koselig biltur, med brukbart god samvittighet …

*Mager forbrenning, lean burn (med luftoverskudd) brukes i dieselmotorer for å brenne mer av drivstoffet, også sotrestene. Metoden binder det som er igjen av luft til nitrogengass, for nitrogen brenner ikke. Koblingen luft/oksygen og nitrogen blir en stikkende gass (NOx, nitrogenoksid). Og NOx kan fjernes ved å bindes til AdBlue (ammoniakk) mens resten – rene nitrogen-atomer – blåses ut.

**AdBlue er en ammoniakkbasert spesialvæske som sprøytes inn i eksosanlegget til kjøretøy med SCR, selektiv katalytisk rensing. Systemet sitter i dieseldrevne personbiler og tunge dieselkjøretøy. AdBlue er av-ionisert vann med 32,5 prosent urea. SCR fjerner utslipp av NOx til inntil 90 prosent. Urea er urinstoff, karbamid; av karbon, hydrogen, oksygen og nitrogen – og endrer NOx til ufarlig nitrogengass, som i atmosfæren.

Les også: Klimateknikk: Skift drivstoff!