Технологические мероприятия: замена двигателя на более экономичный и менее токсичный, замена топлива (улучшение качества, альтернативные виды топлива), совершенствование рабочего процесса двигателя, расширение парка и использования муниципального электротранспорта (метро, трамвай, троллейбус).
Санитарно-технологические мероприятия: каталитический дожег выхлопных газов, фильтрация твердых частиц, установка трехступенчатых систем нейтрализации выхлопных газов. Каталитические нейтрализаторы используют для обезвреживания выхлопных газов автомобиля путем химического превращения отдельных вредных веществ, содержащихся в них, при помощи катализаторов.
Административные мероприятия: ужесточение стандартов на токсичность выхлопных газов, установка нормативов качества топлива, установление допустимых региональных нормативов выбросов, вывод из города транзитного транспорта, вывод из города складских баз, терминалов и т.д.
Тем не менее этого недостаточно. Чтобы не оставаться на задворках международного автомобилестроения, следует сделать мощный рывок, основанный на массовом внедрении передовых природоохранных технологий.
Альтернативное топливо.
Спирты. В ряде стран, особенно располагающих обширными плантациями сахарного тростника, все в большей степени заменяют бензин на спиртосодержащее топливо. В Бразилии, например, серийно выпускаются и широко эксплуатируются автомобили, использующие в качестве топлива чистые спирты. Их эксплуатация показала, что в выхлопных газах резко снижено содержание оксидов азота и углеводородов.
С начала 90-х гг. на метаноле работает общественный транспорт Стокгольма. В результате снизился не только выброс вредных веществ (в 5 раз), но и спектр токсичности компонента.
Все чаще внедряются так называемые комбинированные автомобильные топлива: смеси на основе бензина и спиртов (метанола, этанола). При содержании в топливе до 10% спирта не требуется изменять конструкцию двигателей внутреннего сгорания. Более того, введение спирта способствует повышению октанового числа с 88 до 94 при одновременном снижении оксидов азота и углеводородов в выхлопных газах.
Водород. Весьма перспективным заменителем традиционного топлива для автомобилей является водород. Двигатель, работающий на жидком водороде, не дает запахов, не выделяет таких токсичных веществ, как свинец, оксиды азота и углерода. Жидкий водород почти в 10 раз легче бензина. Водородный двигатель в ряде случаев может быть примерно на 50% эффективнее бензинового, поскольку работает на обедненной смеси, имеет более высокую степень сжатия, очень небольшое опережение зажигания и полное сгорание, дает в качестве выхлопа водяной пар.
Ученные разработали систему водородной безопасности – так называемые дожигатели, которые нейтрализуют водород при малейшей его утечке, сигнализируя водителю о неисправности.
Преградой на пути широкого внедрения водорода в качестве топлива для автомобильных двигателей является сложность получения его в достаточно больших количествах и необходимость обеспечения высокого уровня безопасности при осуществлении процесса горения водорода.
Жидкий азот. В США создан двигатель, в котором вместо бензина используется жидкий азот. Бак с охлажденным до жидкого состояния азотом соединен с испарителем, окруженным «рубашкой», в которой циркулирует воздух. Жидкий азот, попадая в испаритель, превращается (вследствие быстрого повышения температуры) в газ, который выходит под большим давлением из испарителя и приводит в действие электрогенератор. Вырабатываемый последним ток после выпрямления подается для питания электродвигателей, установленных на колесах. Выхлопные газы такого автомобиля состоят из чистого азота, который, естественно, не загрязняет атмосферу.
Разработка альтернативных видов
автотранспорта.
Электромобили. Действуют от батарей-аккумуляторов, периодически подзаряжаемых на станциях. Электромобили бездымны, бесшумны, компактны, их выделения не токичны, они просты в управлении, а эксплуатация значительно экономичнее, особенно в городах. Этому способствует большой среднесуточный пробег автомобилей в городе, скорости и возможность организации сети зарядных станций для батарей-аккумуляторов.
Ныне несколько десятков тысяч электромобилей эксплуатируются в ряде стран, в т.ч. и России для доставки продуктов питания, небольших грузов, почты и т.п. Десятки типов экспериментальных электробусов для перевозки пассажиров действуют в Великобритании, Франции, США и других странах.
Солнечный электромобиль. Он представляет собой комплекс, включающий электрическую систему и солнечный коллектор, который обеспечивает перезарядку аккумуляторной батареи во время его движения или стоянки. Солнечный коллектор поглощает солнечное излучение и превращает его в электричество. Оно «хранится» в батарее до тех пор, пока не потребуется до приведения в действие электродвигателя.
С теоретической точки зрения солнечный автомобиль должен бы двигаться очень долго, так как единственным необходимым для него топливом являлся солнечный свет. Однако серьезным недостатком остается невозможность движения ночью или днем в условиях сплошной облачности.
Автомобиль с инерционным двигателем. В качестве накопителя энергии здесь используется не аккумулятор, а маховик. Такое нововведение позволяет обойтись без двигателя, коробки скоростей, радиатора, стартера и выхлопной трубы. Электроток от стационарного источника используется для раскрутки супермаховика из легких, но прочных на разрыв углеродных волокон. Когда он наберет обороты, напряжение отключается. Однако вращение продолжается несколько часов, поскольку супермаховик заключен в герметичную капсулу, из которой выкачен сопротивляющийся воздух, а магнитный подвес устраняет трение в подшипниках. Эксперименты в этой области показывают, что автомобиль с супермаховиком способен разгоняться до 96,5 км/ч всего за 6,5 с. Пробег без подзарядки также обещает быть впечатляющим – до 600 км.
Автомобили с гибридными двигателями. Предпринимаются активные усилия по устранению недостатков электромобилей и солнечных автомобилей путем создания так называемых гибридных автомобилей.
Идея одного из таких проектов состоит в следующем. Бензин из бензобака попадает в подогреваемый испаритель, а потом сгорает в первом реакторе. Благодаря ограниченному доступу воздуха топливо частично окисляется, образуя водород и оксид углерода CO. Во втором промежуточном реакторе CO взаимодействует с водяным паром и в присутствии катализатора превращается в диоксид углерода CO2 и дополнительный водород. А завершается процесс реформинга в третьем реакторе. В результате из бензина получается водород, преобразуемый топливными элементами в электричество, а попутно – диоксид углерода, воду и азот. Рабочая температура системы 80ºC, избыточное тепло удаляется обычным автомобильным радиатором. Расход бензина не должен превышать 3 л на 100 км.
Ведущие фирмы по производству автомобилей все более энергично продвигают на мировой рынок автомобили с гибридными двигателями. Так, концерн «Тойота» (Япония) планирует построить в Китае завод по производству 500 тыс. автомобилей с бензоэлектрическими двигателями. Предполагается к 2010 г. довести выпуск таких автомобилей до 1 млн штук. Компания «Форд» (США) сообщила о намерении в течение ближайших 4 лет довести выпуск гибридных автомобилей до 250 тыс. штук, что составит около 8% от всех выпускаемых автомобилей.
Утилизация отходов автотранспортных средств.
Отходы автотранспортных средств обширны и разнообразны: это сами автомобили, отслужившие свой срок («по старости» или в результате аварии), шины, аккумуляторы, агрегатные узлы и др. Да и сам автомобиль представляет собой немалую ценность, в нем черные и цветные металлы составляют 71 и 3,4% соответственно, полимерные материалы 8,5%, каучук – 4,7%, стекло – 4%, бумага и картон – 0,5%, прочие материалы – 7,8%. В таблице 3 , например, представлены данные об образовании изношенных шин ежегодно в разных странах.
Таблица 3.
Количество изношенных шин в разных странах в год.
| Страна | Число шин, тыс. тонн |
| США | 2300 |
| Япония | 750 |
| Германия | 450 |
| Франция | 425 |
| Англия | 400 |
| Россия | 1000 |
Нет нужды говорить о том огромном вреде, который наносят вышедший из эксплуатации автомобиль, его составные части, выброшенные на свалку или разбросанные по поверхности земли, а иногда и затопленные.
Во многих развитых странах мира к изношенному автомобилю отношение не как к ненужному отходу, а как к ценному источнику многих материалов, которые можно использовать повторно.
Специализированные мастерские производят демонтаж отслуживших свой срок (обычно 10-15 лет) автомобилей, при этом отбираются кондиционные узлы и детали для продажи или повторного использования. Остальные отходы последовательно подвергают прессованию, резке и дроблению. Образуемую при этом измельченную массу пропускают через магнитные сепараторы с целью отделения металлолома. Далее металлолом сортируют на черные и цветные металлы, которые подвергают переплавке.
Оставшуюся часть отходов размещают на городских свалках или сжигают. Однако, как известно, в шлаки переходят тяжелые металлы. Поэтому перед удалением шлаков на свалу указанные металлы, а также пластмассы (особенно содержащие хлор) стараются извлечь или нейтрализовать тем или иным методом. Большую помощь в этом оказывает маркировка (например, «содержит хлор», «не содержит хлор»), которой подвергается деталь в процессе изготовления.