otorlu taşıtlardan aynaklanan sera az ı misyonları ve...

5
Özet—Teknolojideki gelişmeler sonucunda, insan davranışlarındaki özellikle enerji tüketimdeki artış ile birlikte iklim değişikliği kaçınılmaz hale gelmektedir. İklim değişikliğinin en temel sebebi sera gazlarıdır. Sera gazı salınımlarının önemli bir bölümü enerji üretimi ve kullanımıyla ilişkilidir. Bu sebeple yeni teknolojiler, fosil yakıt çevrimi verimliliğinin iyileştirilmesine, enerji tasarrufunun ve verimliliğinin arttırılmasına yöneliktir. Sera gazı emisyonlarında büyük bir payda taşıtlardır. Her geçen gün taşıt imalatlarında emisyon kriterleri en aza indirilmeye çalışılsa da nüfus artışı sebebiyle trafikteki araç sayısı çoğalmaktadır. Bu çalışmada motorlu taşıtlardan kaynaklanan sera gazı emisyonları, çevresel etkileri ve önleme yöntemleri üzerine detaylı bir literatür taraması yapılarak incelenmiştir. Anahtar KelimelerSera gazı, çevre, emisyon, taşıt 1. GİRİŞ Atmosfer çeşitli gazlardan oluşur. Atmosferdeki CO 2 , CH 4 , N 2 O, O 3 , CFC (kloroflorokarbon) gibi gazlar yeryüzüne gelen ısının bir kısmını tutarak yeryüzünün belirli sıcaklık derecesinde sabitlenmesini sağlar. Atmosferin ısıyı tutma özelliğinden dolayı denizlerin, okyanusların donmamasını sağlar [1]. Sera etkisi yapan kükürt ve azot oksitleri gibi gazlar aynı zamanda yağmurlarla asit oluşturup asit yağmurları şeklinde yer yüzüne döndüklerinden zararları daha erken anlaşılmış olup salınmaları uzun yıllar önce yasaklanan gazlardır. Havadaki miktarları Dünya Sağlık Örgütü (WHO) ve her ülkenin hava kalitesini koruma yönetmelikleri ile sınırlandırılmış olup, sürekli ölçülerek kontrol altında tutulur. Ayrıca toplam miktarları çok az olmak zorunda olduğundan küresel ısınmaya neden olacak sera etkisindeki payları daha düşüktür. Su buharının miktarı ise suyun doğal çevrimi ile sabit kalırken, karbon dioksit miktarı sanayi devriminden bu yana sürekli artmış ve artmaya devam etmektedir [2]. Başlıca Sera Gazı Etkisi yapan ve Kyöto protokolünde sera gazı olarak kabul edilen bileşikleri Karbon dioksit (CO 2 ), Metan (CH 4 ), Nitröz Oksit (N2O), Hidroflorür karbonlar (HFCs), Perfloro karbonlar (PFCs), Sülfürhekza florid (SF6) Gibi gazlarlardır [1]. Günümüzde dünya enerji ihtiyacı büyük oranda fosil yakıttan karşılanmakta ve bu enerjinin %26’sı ulaşımda kullanılmaktadır. Bu enerji kullanımına bağlı olarak kara yollarında %26 emisyonu oluşmaktadır. Avrupa Birliği, 2020 yılı için tüm sera gazı emisyonlarını, 1990 yılı seviyesine göre %20 oranında azaltmayı hedeflemektedir. Bu hedefe ulaşmada, özellikle emisyonu ve yakıt tüketimi, geleneksel içten yanmalı motorlu araçlara göre büyük avantajlara sahip olan elektrikli araçlar aday gösterilmektedir. Gelişen teknoloji sayesinde otomobil dünyasında da önemli değişiklikler yapılmaya çalışılmaktadır. Otomobillerde çok uzun süredir kullanılan içten yanmalı motorların yerine elektrikli motorlar kullanılarak elektrikli araçlar üretilmektedir [3]. Sera gazı yoğunluğundaki artışın nedeni bilim adamları tarafından şu şekilde belirtilmektedir; karbondioksit oranının artışında temel faktör, fosil yakıtların yakılması ve diğer insan faaliyetleridir. Bitkilerin solunumu sonucu ve organik maddelerin yapısal değişiklikleri sonucu, insan faaliyetleri sonucunda üretilen miktarından 10 kat daha fazla üretilmektedir. Ama, bu üretimi, bitkilerin fotosentezi ve okyanusların depolama yetenekleri sayesinde yüzyıllardır dengede kalmayı başarmıştır; fakat sanayi devriminden itibaren bu denge değişmektedir. Son birkaç yüzyılda değişen ise insan faaliyetleri sonucunda oluşan miktarının artmasıdır. Örneğin ABD’de fosil yakıtların yakılması sonucu oluşan gazlar, toplam ABD emisyonunun %98’i, metan emisyonunun %24’ü, emisyonunsa %18’ini oluşturmaktadır. Gelecekteki emisyon miktarını tahmin etmek kolay değildir; çünkü demografik, ekonomik, teknolojik, siyasi ve kurumsal gelişmelere bağlıdır. Bu bahsedilen faktörlerin ön plana alınmasıyla çok çeşitli projeksiyonlar geliştirilebilmektedir. Örneğin, 2100 yılında, emisyon kontrol kanunları olmaması durumunda, emisyonları bugünkü değerin %30-150 katı daha fazla olacağı öngörülmektedir. Bu orandaki değişim diğer faktörlerin değişimine göre en iyi %30 en kötü %150 seviyelerinde olabilir [4]. Amerika Birleşik Devletleri Kaliforniya Eyaleti 1950 ‘li yıllarda karayollarındaki yoğun hava kirliliği nedeniyle ciddi 14th International Combustion Symposium (INCOS2018) 25-27 April 2018 Motorlu Taşıtlardan Kaynaklanan Sera Gazı Emisyonları ve Önleme Yöntemleri İ. Mutlu, H. Bayrakçeken, İ. Yavuz * , E. Çengelci, M. Kunt Afyon Kocatepe Üniversitesi, Türkiye, [email protected] Afyon Kocatepe Üniversitesi, Türkiye, [email protected] Afyon Kocatepe Üniversitesi, Türkiye, [email protected] Afyon Kocatepe Üniversitesi, Türkiye, [email protected] Afyon Kocatepe Üniversitesi, Türkiye, [email protected] 240

Upload: doanquynh

Post on 21-Mar-2019

218 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Özet—Teknolojideki gelişmeler sonucunda, insan

davranışlarındaki özellikle enerji tüketimdeki artış ile birlikte

iklim değişikliği kaçınılmaz hale gelmektedir. İklim

değişikliğinin en temel sebebi sera gazlarıdır. Sera gazı

salınımlarının önemli bir bölümü enerji üretimi ve kullanımıyla

ilişkilidir. Bu sebeple yeni teknolojiler, fosil yakıt çevrimi

verimliliğinin iyileştirilmesine, enerji tasarrufunun ve

verimliliğinin arttırılmasına yöneliktir. Sera gazı emisyonlarında

büyük bir payda taşıtlardır. Her geçen gün taşıt imalatlarında

emisyon kriterleri en aza indirilmeye çalışılsa da nüfus artışı

sebebiyle trafikteki araç sayısı çoğalmaktadır.

Bu çalışmada motorlu taşıtlardan kaynaklanan sera gazı

emisyonları, çevresel etkileri ve önleme yöntemleri üzerine

detaylı bir literatür taraması yapılarak incelenmiştir.

Anahtar Kelimeler— Sera gazı, çevre, emisyon, taşıt

1. GİRİŞ

Atmosfer çeşitli gazlardan oluşur. Atmosferdeki CO2,

CH4, N2O, O3, CFC (kloroflorokarbon) gibi gazlar yeryüzüne

gelen ısının bir kısmını tutarak yeryüzünün belirli sıcaklık

derecesinde sabitlenmesini sağlar. Atmosferin ısıyı tutma

özelliğinden dolayı denizlerin, okyanusların donmamasını

sağlar [1].

Sera etkisi yapan kükürt ve azot oksitleri gibi gazlar aynı

zamanda yağmurlarla asit oluşturup asit yağmurları şeklinde

yer yüzüne döndüklerinden zararları daha erken anlaşılmış

olup salınmaları uzun yıllar önce yasaklanan gazlardır.

Havadaki miktarları Dünya Sağlık Örgütü (WHO) ve her

ülkenin hava kalitesini koruma yönetmelikleri ile

sınırlandırılmış olup, sürekli ölçülerek kontrol altında tutulur.

Ayrıca toplam miktarları çok az olmak zorunda olduğundan

küresel ısınmaya neden olacak sera etkisindeki payları daha

düşüktür. Su buharının miktarı ise suyun doğal çevrimi ile

sabit kalırken, karbon dioksit miktarı sanayi devriminden bu

yana sürekli artmış ve artmaya devam etmektedir [2].

Başlıca Sera Gazı Etkisi yapan ve Kyöto protokolünde sera

gazı olarak kabul edilen bileşikleri

Karbon dioksit (CO2),

Metan (CH4),

Nitröz Oksit (N2O),

Hidroflorür karbonlar (HFCs),

Perfloro karbonlar (PFCs),

Sülfürhekza florid (SF6)

Gibi gazlarlardır [1].

Günümüzde dünya enerji ihtiyacı büyük oranda fosil

yakıttan karşılanmakta ve bu enerjinin %26’sı ulaşımda

kullanılmaktadır. Bu enerji kullanımına bağlı olarak kara

yollarında %26 emisyonu oluşmaktadır. Avrupa Birliği,

2020 yılı için tüm sera gazı emisyonlarını, 1990 yılı

seviyesine göre %20 oranında azaltmayı hedeflemektedir. Bu

hedefe ulaşmada, özellikle emisyonu ve yakıt tüketimi,

geleneksel içten yanmalı motorlu araçlara göre büyük

avantajlara sahip olan elektrikli araçlar aday gösterilmektedir.

Gelişen teknoloji sayesinde otomobil dünyasında da önemli

değişiklikler yapılmaya çalışılmaktadır. Otomobillerde çok

uzun süredir kullanılan içten yanmalı motorların yerine

elektrikli motorlar kullanılarak elektrikli araçlar üretilmektedir

[3].

Sera gazı yoğunluğundaki artışın nedeni bilim adamları

tarafından şu şekilde belirtilmektedir; karbondioksit oranının

artışında temel faktör, fosil yakıtların yakılması ve diğer insan

faaliyetleridir. Bitkilerin solunumu sonucu ve organik

maddelerin yapısal değişiklikleri sonucu, insan faaliyetleri

sonucunda üretilen miktarından 10 kat daha fazla

üretilmektedir. Ama, bu üretimi, bitkilerin fotosentezi ve

okyanusların depolama yetenekleri sayesinde yüzyıllardır

dengede kalmayı başarmıştır; fakat sanayi devriminden

itibaren bu denge değişmektedir. Son birkaç yüzyılda değişen

ise insan faaliyetleri sonucunda oluşan miktarının

artmasıdır. Örneğin ABD’de fosil yakıtların yakılması sonucu

oluşan gazlar, toplam ABD emisyonunun %98’i, metan

emisyonunun %24’ü, emisyonunsa %18’ini

oluşturmaktadır. Gelecekteki emisyon miktarını tahmin etmek

kolay değildir; çünkü demografik, ekonomik, teknolojik,

siyasi ve kurumsal gelişmelere bağlıdır. Bu bahsedilen

faktörlerin ön plana alınmasıyla çok çeşitli projeksiyonlar

geliştirilebilmektedir. Örneğin, 2100 yılında, emisyon kontrol

kanunları olmaması durumunda, emisyonları bugünkü

değerin %30-150 katı daha fazla olacağı öngörülmektedir. Bu

orandaki değişim diğer faktörlerin değişimine göre en iyi %30

en kötü %150 seviyelerinde olabilir [4].

Amerika Birleşik Devletleri Kaliforniya Eyaleti 1950 ‘li

yıllarda karayollarındaki yoğun hava kirliliği nedeniyle ciddi

14th International Combustion Symposium (INCOS2018) 25-27 April 2018

Motorlu Taşıtlardan Kaynaklanan Sera Gazı

Emisyonları ve Önleme Yöntemleri

İ. Mutlu, H. Bayrakçeken, İ. Yavuz*, E. Çengelci, M. Kunt

Afyon Kocatepe Üniversitesi, Türkiye, [email protected]

Afyon Kocatepe Üniversitesi, Türkiye, [email protected]

Afyon Kocatepe Üniversitesi, Türkiye, [email protected]

Afyon Kocatepe Üniversitesi, Türkiye, [email protected]

Afyon Kocatepe Üniversitesi, Türkiye, [email protected]

240

sokak gösterilerine sahne olmaktaydı. Günümüzde ise Çin

şehirlerinde sokak gösterileri ve protestolara meydan

verilmeden ulusal ve yerel hükümetler, yeni otomobillerde

azot oksit ( ) emisyonları, hidrokarbonlar ve ince is

parçacıklarının kısıtlanması ile yok edilmesi konularında

Amerika ve Avrupa Birliği tarafından uygulanan yasal

düzenlemeleri ve yönetmelikleri yürürlüğe koymaya

çalışmaktadır. Çin hava kirliliği profili hem küresel ısınma ve

küresel iklim değişiklikleri mekanizmaları sorunları açısından

hem de insan sağlığı ve çevre güvenliği perspektifleri

bağlamında son derece büyük kaygılar doğurmaktadır. Çin

hava kirliliğinin önlenmesi için kara taşıt araçları

karbondioksit emisyonlarının azaltılması ve

sınırlandırılmasına dair evrimsel otomobil imalatçıları

üzerinde baskı kurmaya ve yaptırım uygulamaya

başlamaktadır. Diğer taraftan, tüm dünyada gelecek yıllarda

yenilikçi yeşil otomobillerin dikkat çekici biçimde daha

çevreci ve doğa dostu olmaları beklenmektedir. Yeni kuşak

çevre dostu yeşil otomobil üretimi Avrupa Birliği doğa dostu

ve ekolojik dengenin korunması perspektifleri yönünden önem

taşımaktadır. Evrimsel otomobil üreticileri gelecekte düşük

karbon teknolojileri içeriğinde yoğun yatırımlar yapmaları

gerektiğini çok iyi bilmektedir. Günümüzde km başına 130 gr

olan ortalama karbondioksit emisyonu sınır değerinin 2020

yılında 95 gr / km olacağı tahmin edilmektedir. Hatta 2025

yılında karbondioksit salımı miktarının 70 gr / km ‘e kadar

düşürülmesi bile olası görülmektedir. Bu arada ileri teknoloji

yakıt enjeksiyonu ve diğer yakıt verimliliğini artıran cihazlar

üreticisi Bosch Firması, hibrid otomobiller ve diğer düşük

karbon salınımlı güç aktarım organları göz önüne alınmadan

benzin ve dizelli motorlar üzerinde yukarıda belirtilen sıkı

emisyon miktarlarının gerçekleştirilebileceğini dair

değerlendirmeler yapmaktadır [5].

Sera gazı emisyonlarında en büyük payı enerji kaynaklı

emisyonlar oluşturdu Türkiye’de 2013 yılında toplam sera

gazı emisyonu; arazi kullanımı, arazi kullanım değişikliği ve

ormancılık hariç olmak üzere 459,1 milyon ton CO2 eşdeğeri

olarak hesaplandı. Toplam emisyonun %67,8’i enerji

sektöründen, %15,7’si endüstriyel işlemler ve ürün

kullanımından, %10,8’i tarımsal faaliyetlerden, %5,7’si ise

atıktan kaynaklandı. Küresel ısınmaya neden olan sera gazları;

sera etkisini destekleyen, atmosferde bulunan ve en çok ısı

tutma özelliğine sahip bileşiklerdir. Bu bileşikler; doğrudan

sera gazları olan karbondioksit (CO2), metan (CH4),

diazotmonoksit (N2O) ve F-gazları ile dolaylı sera gazları olan

azotoksitler (NOx), metan dışı uçucu organik bileşikler

(NMVOC), karbonmonoksit (CO) ve kükürtdioksiti (SO2)

içermektedir[6].

Türkiye kişi başına en az sera gazı salımı yapan OECD

ülkelerinden biridir OECD 2012 yılı sera gazı emisyonu

verilerine göre, OECD ülkeleri arasında CO2 eşdeğer

emisyonu en yüksek üye ülke 6,5 milyar ton ile ABD iken,

Türkiye 464,2 milyon ton ile 8. sıradadır. 2012 yılı kişi başı

sera gazı emisyon değerleri incelendiğinde, OECD ortalaması

12,5 ton CO2 eşdeğeridir. Avustralya kişi başına 23,97 ton

CO2 eşdeğeri ile birinci sırada iken Türkiye 6,17 ton CO2

eşdeğeri ile OECD ülkeleri arasında kişi başına en az sera gazı

salımı yapan ülkeler arasındadır. 2013 yılında ise ülkemiz kişi

başı CO2 eşdeğer emisyonu 6,04 ton/kişi olarak hesaplanmıştır

[6].

Şekil 1. Sektörlere göre toplam sera gazı emisyonları [6]

Şekil 2.Kişi başı sera gazı emisyonu [6]

2. EURO EMİSYON STANDARTLARI

Birçok ülke emisyon değerlerini azaltmayı amaçlayan

Kyoto Protokolünü onayladığından, otomobil firmaları ve

bilim adamları hava kirliliğinin azaltılması için çalışmalar

yapıyor. Hava kirliliğini önlemek amacıyla motorlu araçlara

getirilen AB ülkelerinin ardından, 2009 yılından itibaren

ülkemizde de zorunla hale geldi [7].

Otomobiller için, ağırlığı Tablo 1 ‘de 1305 kg’dan küçük

veya eşit olan hafif ticari taşıtlar için, Tablo 2’de ağırlığı 1305

ile 1760 kg arasındaki hafif ticari taşıtlar için ve maksimum

ağırlığı 3500 olan hafif ticari taşıtların emisyon standartları

Tablo 3’de gösterilmiştir [7]. Tüm tablolardan da görüleceği

gibi özellikle azot emisyonlarının sınırları azaltılmaktadır.

14th International Combustion Symposium (INCOS2018) 25-27 April 2018

241

TABLO 2. ≤1305 OLAN HAFİF TİCARİ TAŞITLAR İÇİN EURO EMİSYON STANDARTLARI (G/KM) [7,8]

Sıra Tarih CO THC NMHC NOx HC+NOx PM

Dizel

Euro 1 Temmuz

1992

2.72 - - - 0.97(1.13) 0.14(0.18)

Euro 2 Ocak 1996 1.0 - - - 0.7 0.08

Euro 3 Ocak 2000 0.64 - - 0.50 0.56 0.05

Euro 4 Ocak 2005 0.50 - - 0.25 0.30 0.025

Euro 5 Eylül 2009 0.500 - - 0.180 0.230 0.005

Euro 6 Eylül 2014 0.500 - - 0.080 0.170 0.005

Benzin

Euro 1 Temmuz

1992

2.72(3.16) - - - 0.97(1.13) -

Euro 2 Ocak 1996 2.2 - - - 0.5 -

Euro 3 Ocak 2000 2.3 0.20 - 0.15 - -

Euro 4 Ocak 2005 1.0 0.10 - 0.08 - -

Euro 5 Eylül 2009 1.000 0.100 0.068 0.060 - 0.005**

Euro 6 Eylül 2014 1.000 0.100 0.068 0.060 - 0.005**

TABLO 3. 1305 KG–1760 KG ARASINDAKİ HAFİF TİCARİ TAŞITLAR İÇİN EURO EMİSYON STANDARTLARI (G/KM) [7,8]

Sıra Tarih CO THC NMHC NOx HC+NOx PM

Dizel

Euro 1 Temmuz

1992

2.72(3.16) - - - 0.97(1.13) 0.14(0.18)

Euro 2 Ocak 1996 1.0 - - - 0.7 0.08

Euro 3 Ocak 2000 0.64 - - 0.50 0.56 0.05

Euro 4 Ocak 2005 0.50 - - 0.25 0.30 0.025

Euro 5 Eylül 2009 0.500 - - 0.180 0.230 0.005

Euro 6 Eylül 2014 0.500 - - 0.080 0.170 0.005

Benzin

Euro 1 Temmuz

1992

2.72(3.16) - - - 0.97(1.13) -

Euro 2 Ocak 1996 2.2 - - - 0.5 -

Euro 3 Ocak 2000 2.3 0.20 - 0.15 - -

Euro 4 Ocak 2005 1.0 0.10 - 0.08 - -

Euro 5 Eylül 2009 1.000 0.100 0.068 0.060 - 0.005**

Euro 6 Eylül 2014 1.000 0.100 0.068 0.060 - 0.005**

Sıra Tarih CO THC NMHC NOx HC+NOx PM

Dizel

Euro 1 Temmuz 1992 2.72(3.16) - - - 0.97(1.13) 0.14(0.18)

Euro 2 Ocak 1996 1.0 - - - 0.7 0.08

Euro 3 Ocak 2000 0.64 - - 0.50 0.56 0.05

Euro 4 Ocak 2005 0.50 - - 0.25 0.30 0.025

Euro 5 Eylül 2009 0.500 - - 0.180 0.230 0.005

Euro 6 Eylül 2014 0.500 - - 0.080 0.170 0.005

Benzin

Euro 1 Temmuz 1992 2.72(3.16) - - - 0.97(1.13) -

Euro 2 Ocak 1996 2.2 - - - 0.5 -

Euro 3 Ocak 2000 2.3 0.20 - 0.15 - -

Euro 4 Ocak 2005 1.0 0.10 - 0.08 - -

Euro 5 Eylül 2009 1.000 0.100 0.068 0.060 - 0.005**

Euro 6 Eylül 2014 1.000 0.100 0.068 0.060 - 0.005**

14th International Combustion Symposium (INCOS2018) 25-27 April 2018

TABLO 1. OTOMOBİLLER İÇİN EURO EMİSYON STANDARTLARI (G/KM) [7,8]

242

Sıra Tarih CO THC NMHC NOx HC+NOx PM

Dizel

Euro 1 Temmuz

1992

2.72(3.16) - - - 0.97(1.13) 0.14(0.18)

Euro 2 Ocak 1996 1.0 - - - 0.7 0.08

Euro 3 Ocak 2000 0.64 - - 0.50 0.56 0.05

Euro 4 Ocak 2005 0.50 - - 0.25 0.30 0.025

Euro 5 Eylül 2009 0.500 - - 0.180 0.230 0.005

Euro 6 Eylül 2014 0.500 - - 0.080 0.170 0.005

Benzin

Euro 1 Temmuz

1992

2.72(3.16) - - - 0.97(1.13) -

Euro 2 Ocak 1996 2.2 - - - 0.5 -

Euro 3 Ocak 2000 2.3 0.20 - 0.15 - -

Euro 4 Ocak 2005 1.0 0.10 - 0.08 - -

Euro 5 Eylül 2009 1.000 0.100 0.068 0.060 - 0.005**

Euro 6 Eylül 2014 1.000 0.100 0.068 0.060 - 0.005**

3. EMİSYON ÖNLEME YÖNTEMLERİ

Son yıllarda artan çevre bilinciyle hava kirliliği sorunu ön

plana çıkmıştır. Hava kirliliğinin başlıca sebepleri sanayi

gazları, santraller ve motorlu taşıt emisyonlarıdır. Motorlu

taşıtların emisyonları hava kirliliğinin büyük bir kısmını

oluşturmaktadır. Günümüzde hava kirliliğinin büyük bir

kısmını oluşturan emisyonları önlemek için çalışmalar

yapılmaktadır [7].

Motorlu araçlarda egzoz emisyonlarının azaltılmasına

yönelik olarak alınan önlemler üç temel kısımda toplanabilir:

1. Motor öncesinde alınan önlemler; yakıt bileşiminin

iyileştirilmesi, alternatif yakıtların kullanımı; 2. Motorda

alınan önlemler; motorda yapısal olarak alınan önlemler, 3.

Motor sonrasında alınan önlemler; egzoz gazındaki

emisyonların arıtılmasına yönelik alınan önlemler olarak

sıralanabilir [9,10].

Motor sonrasında hava kirliliğini azaltmaya yönelik önlem

olarak kullanılan teknikler; egzoz gazı resirkülasyonu (EGR),

termal reaktörler, oksidasyon katizörleri, üç yollu katalitik

konvertörler (TWC) ve dizel motorlarında partikül

tutuculardır. Bunlar arasında ise günümüzde ilgileri üzerine

toplayan üç yollu katalitik konvertörlerdir [11, 12].

3.1 KATALİTİK KONVERTÖR

Katalitik konvertörler araçların egzoz emisyonlarındaki

yanmamış hidrokarbonları azaltmak, oluşan azot oksitleri

parçalamak amacıyla kullanılmaktadır [13]. Özel olarak

tasarlanmış metal muhafaza içinde, içinden egzoz gazının

geçtiği yapı olarak susturucuya benzer parçalardır. Katalitik

konvertörler; petek şeklinde, yüzey alanı çok geniş,

seramikten (magnesyum-alüminyum silikat) veya metalden

yapılmış (monolith) taşıyıcı eleman içermektedir [11].

Karayolu taşıtları için sınırlandırılmış değerlere ulaşılmasında

taşıt üzerindeki önlemlerden olan katalitik konvertör kullanımı

oldukça etkili olmaktadır. Benzinli araçlarda katalitik

konvertör kullanmanın avantajları CO, NOx, CH gibi zararlı

gazlarla tepkimeye girerek CO2, N2, O2, H2O gibi gazlara

dönüştürmektir [14].

Buji ateşlemeli motorlarda egzoz gazı sıcaklığı rölantide

300-400 ºC seviyelerindeyken, yüksek güçte çalışmada 900 ºC

civarında yükselmektedir. Egzoz gazı sıcaklığı genellikle 400-

600 ºC arasındadır. Buji ateşlemeli motorlar çoğunlukla hava

fazlalığı 0.83-1.1 arasında çalışmaktadır. Böylece egzoz gazı;

fakir karışımda bir miktar oksijen veya zengin karışımda

yüksek miktarda karbonmonoksit (CO) içerir [11].

Egzoz gazlarının silindiri terk etmesinden sonra gaz

kirleticilerin temizlenmesi termal veya katalitik olabilir.

Katalizör kullanmadan hidrokarbonları oksitlemek (oksijen ile

tepkimeye sokmak) için sıcaklıklar 600 ºC’nin üzerinde

olmalıdır. Karbonmonoksiti oksitleyebilmek için ise

sıcaklıkların 700 ºC’nin üzerinde olması gerekmektedir.

Egzozdaki karbonmonoksit ve hidrokarbonların katalitik

oksidasyonu 250 ºC kadar düşük sıcaklıklarda mümkün

olmaktadır. Böylece, bu kirleticilerin temizleme etkinliği

termal oksidasyonda olduğundan daha geniş sıcaklık

aralığında oluşmaktadır. Egzoz gazından azotoksitleri

temizlemek için uygulanabilecek tek yöntem katalitik

yöntemleri kullanmaktır. NO’nun (azotmonoksit)

arıtılmasında egzoz gazında bulunan CO, HC veya H2

kullanılarak N2’e indirgenilen katalitik sistemler tercih

edilmektedir. Buji ateşlemeli motorlarda katalitik konvertörler

oldukça yaygın şekilde kullanılmaktadır [11, 15]

3.2. EGR

Emisyonları önlemek için kullanılan diğer yöntem EGR

(Egzoz gazları resürkilasyonu)’dir. Egzoz gazlarının bir

ksmını yanma odasına göndererek yanma odasının ısısını

düşürmek ve azot gazı emisyonlarını azaltmaktadır[16]. EGR

oranına bağlı olarak NOx emisyonlarının değişimi üzerine

yapılan bir çalışmada, standart değerler ile %10 ve %20 EGR

uygulandığı durumdaki değerler arasında, sırasıyla yaklaşık

olarak ortalama %35 ve %75’lik bir azalma olduğu tespit

edilmiştir [17].

3.3. KARTER HAVALANDIRMA

Karter havalandırma sisteminde ise silindir içine alınmış

hava yakıt karışımı sıkıştırma ve iş zamanında ya yanmamış

14th International Combustion Symposium (INCOS2018) 25-27 April 2018

TABLO 4. MAX. 3500 AĞIRLIĞINDAKİ HAFİF TİCARİ TAŞITLAR İÇİN EURO EMİSYON STANDARTLARI (G/KM) [7,8]

243

olarak ya da kısmi yanmış olarak segmanlar arasından sızarak

kartere iner. Bu yöntemle bu sızan gazlar emme manifoldu

vakumu yardımıyla silindir içerisine gönderilerek yanma

olayına tekrar dahil edilir. Bu yöntemle hem yakıt sarfiyatı

hem de zararlı gazların azalımı sağlanmış olur [8].

3.4. SCR (SEÇİCİ KATALİTİK İNDİRGEME)

Avrupa‟da 2006‟da uygulanmaya başlanmış Euro IV ve

2009‟da kabul edilmiş olan Euro V düzenlemeleri, motorun

yakıt yanma işlemi, atık egzoz gazlarının işlenmesi ve dizel

motorlar için yeni standartlar getirmektedir. Euro IV ve Euro

V düzenlemelerine uymak amacıyla, düşük emisyon ve daha

etkili yanma ile çalışan yeni dizel motorlarda adblue katkı

maddesi ve SCR (seçici katalitik indirgeme - selective

catalytic reduction) sistemi bulunmaya başlamıştır.

SCR, NOx emisyonlarını kontrol altına almada kullanılan

bir yöntemdir. Seçici Katalitik indirgemenin avantajı bu

katalizörlerin yakıttaki sülfür veya yağlayıcılarla

kirlenmemesidir. İki tip SCR vardır: HC-SCR: NOx

indirgeyicisi HC‟dir Üre-SCR: indirgeyici etmen ürenin

ürettiği amonyaktır. SCR sistemi egzoz emisyonlarında % 90

HC, CO ve partikül indirgenmesi sağlarken aynı zamanda %

80 - 90 arası NOx 74 indirgemesi sağlamaktadır. Yasal olarak

talep edilen sınır değerlerini karşılamak günümüzde yalnızca

SCR yöntemi ile gerçekleşebilmektedir.

4. SONUÇLAR VE ÖNERİLER

Hava kirliliğinin dünyada hızla artması sebebiyle insan sağlığı

ve çevre kalitesi önemli derecede olumsuz etkilenmektedir.

Hava kirliliğinin oluşumunda motorlu taşıt emisyonlarının

rolü büyük olup bu gazlardan en önemlisi sera gazlarıdır. Bu

nedenle emisyon kontrol sistemlerinin motorlu taşıtlarda

geliştirilmesi ve yasal yollarla kontrol edilmesi gerekmektedir.

Ayrıca araç tasarım aşamasında kütle azaltımı için boyut

küçültülmesi, lastik performansının artırılması ve rüzgâr

direncinin daha az etkiye sahip olması için aerodinamiğin

iyileştirilmesi gibi yöntemlerle yakıt tasarrufu elde edilerek

egzoz emisyonlarının da azaltılması sağlanmalıdır. Dahası

hidrojen, doğalgaz, biyodizel gibi yenilenebilir enerji

kaynaklarının petrol kökenli yakıtlara göre egzoz

emisyonlarının daha az olmasından dolayı bu kaynaklara

ilginin artması sağlanmalıdır. Bunların sonucunda daha temiz

bir gelecek ve daha temiz bir çevreye sahip olunabilir.

KAYNAKÇA

[1] G. Akın ‘‘Küresel Isınma, Nedenleri Ve Sonuçları’’, Ankara Üniversitesi

Dil ve Tarih-Coğrafya Fakültesi Dergisi Ankara, Türkiye: 46, 2, 2006, 29-43.

[2] (2018) http://www.seragazidogrulama.com/sera-gazi-nedir-sera-gazlari-nelerdir-nasil-olusur-sera-gazi-etkisi-nedir-sera-gazi-emisyonu-nedir-nasil-

azaltilir

[3] Y. Gürbüz, A. A. Kulaksız “Elektrikli Araçlar ile Klasik İçten YanmalıMotorlu Araçların Çeşitli Yönlerden Karşılaştırılması”, GÜFBED/GUSTIJ, 6

(2): 117-125, 2016

[4] M. A. Pekin, Ulaştırma Sektöründen Kaynaklanan Sera Gazı Emisyonları Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2006.

[5] A. C. Taner ve F. M. Odası, Küresel Karayolu Ulaşım Araçları Global Karbondioksit Emisyonları Düşürülmesi ve Yeni Nesil Düşük Karbon

Emisyonlu Evrimsel Otomobiller, Ahmet Cangüzel Taner, Fizik Mühendisleri

Odası, Faydalı Bilgiler, 2013.

[6](2018) http://www.tuik.gov.tr/basinOdasi/haberler/2015_35_20150611.pdf [7] S. Yolun, Emisyon Önleme Yöntemleri, Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi

Teknik Eğitim Fakültesi, Konya, 2012.

[8] F. Kelen, Motorlu Taşıt Emisyonlarının İnsan Sağlığı ve Çevre Üzerine

Etkileri, Journal of The Institute of Natural & Applied Sciences 19 (1-2):80-

87, 2014.

[9 ]Kutlar, O.A., Ergeneman, M., Arslan, H., Mutlu, M., Taşıt Egzozundan Kaynaklanan Kirleticiler, Birsen Yayınevi, İstanbul, 1998.

[10] N. Y. Çolak, D. Şimşek, “Emisyon Kontrol Uygulamalarında Saf Pomza

Taşı Kullanabilirliğinin Deneysel Olarak Araştırılması”, Bitlis ErenÜniversitesi, Fen Bilimleri Dergisi, 6(1), 31-41, 2017

[11] N. Dinler, N. Yücel, “Karbüratörlü Bir Motora Üç Yollu Katalitik

Konvertör Uygulanması” Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der.Cilt 18, No 1, 57-70, 2003

[12] T. Koruvatan, O. Anket, S. Yıldırım, “İnsan Sağlığını Tehdit Eden

Kirletici Gazlar ve Katalitik Konvertörler”, Taşıt Teknolojileri Elektronik Dergisi (TATED) Cilt: 4, No: 1, (37-47), 2012

[13] M.Y. Pamukoğlu, N. Gönen, Atık Katalitik Konvertörden Safsızlıkların

Giderilmesinde Kullanılan Parametrelerin Optimizasyonu, Iğdır Univ. J. Inst. Sci. & Tech. 7(1): 105-114, 2017.

[14] Z. Öztürk, ‘’ Motorlu Araçlardan Oluşan Kirlilik Ve Egzoz Emisyon

Regülasyonları’’ IV. Ulaşım Ve Trafik Kongresi – Sergisi, 1999. [15] E. Kızılaslan “Katalitik Konvertörlerden Platin Geri Kazanımı Ve

Optimizasyonu” İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü. Y.

Lisans Tezi, 2008

[16] H. Açıkalın., “Biyodizel Kullanan Bir Dizel Motorunda Püskürtme

Avansı Ve Egr Oranlarının Motor Performansı Ve Emisyona Etkisinin Teorik

İncelenmesi”, Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Y. Lisans Tezi,2013

[17] C. İlkılıç, R. Behçet, S. Aydın, H Aydın., Dizel Motorlarında Azot

Oksitlerin Oluşumu ve Kontrol Yöntemleri, Karabük, Türkiye 5. Uluslararası Teknolojiler Sempozyumu (IATS’09), 13-15 Mayıs 2009.

[18] G. Demiröz, “Seçici Katalitik İndirgeme Sisteminin Ağır Taşıt

Motorlarında Kullanımının Optimizasyonu”, Fen Bilimleri Enstitüsü İstanbul Teknik Üniversitesi Yüksek Lisans Tezi, 2010

14th International Combustion Symposium (INCOS2018) 25-27 April 2018

244