4/2013

Miksi pakokaasu näkyy pakkasella?

pakokaasua

 

Pakkasella autojen pakoputkista tupruaa valkoista pakokaasua. Miksi ilmiö havaitaan talvella, muttei kesällä?

Pakokaasussa on palamisprosessin seurauksena noin kymmenys vettä. Kylmällä ilmalla vesi ja joissain tilanteissa – kuten kylmäkäynnistyksen yhteydessä – palamattomat hiilivedyt tiivistyvät pisaroiksi, jotka näkyvät valkoisena savuna.

Tiivistymiseen ja siten valkoisen savun syntymiseen vaikuttaa myös pakokaasun tai ulkoilman hiukkaspitoisuudet, sillä höyryt tiivistyvät helpommin jo olemassa oleviin hiukkasiin. Näin ollen esimerkiksi puhtaassa ilmassa ihmisen kostea hengitys ei höyryä yhtä paljon kuin kaupungissa.

Se mitä näemme, on siis pääosin pieniksi pisaroiksi tiivistynyttä vettä. Mutta mitä sellaista pakokaasu sisältää, jota emme näe?

Oli kesä tai talvi, moottoriajoneuvojen pakokaasusta valtaosan muodostavat näkymättömät kaasut, kuten typpi ja hiilidioksidi sekä vesihöyry. Dieselajoneuvojen pakokaasussa on merkittävästi myös happea. Pakokaasun haitallisia komponentteja ovat hiilimonoksidi, hiilivedyt, typen ja rikin oksidit sekä pienhiukkaset.

Pakokaasussa pienhiukkasten määrä voi olla hyvinkin suuri: jopa yli 100 miljoonaa hiukkasta kuutiosenttimetrissä! Kuumassa ja vielä laimentumattomassa pakokaasussa ne ovat tyypillisesti nokihiukkasia, joiden keskimääräinen koko on 30–100 nanometriä. TTY:n tutkimusten mukaan pakokaasut voivat sisältää erittäin merkittäviä pitoisuuksia myös paljon pienempiä, jopa paljon alle 10 nanometrin kokoisia hiukkasia.

Nokihiukkasten syntymekanismit ja ominaisuudet tunnetaan aika hyvin, mutta näiden pienimpien hiukkasten tutkimuksessa on paljon avoimia kysymyksiä. Kiinnostavaa on esimerkiksi se, että hiukkasia voi syntyä myös ilmakehässä silloin, kun ajoneuvon pakokaasu laimentuu ja jäähtyy. Nämä ilmakehässä syntyvät hiukkaset ovat ajoneuvojen tuottamista hiukkasista niitä kaikkein pienimpiä, joskin useat tutkimukset viittaavat siihen, että juuri näiden hiukkasten määrä tienvarsiympäristössä on suurin.

Miten pakokaasupäästöt tulevat muuttumaan tulevaisuudessa esimerkiksi autokannan uudistumisen myötä?

Autokanta uudistuu viiveellä, mutta ainakin nokihiukkasten päästöjä saadaan laskettua käyttämällä autoissa hiukkassuodattimia. Myös polttoaineen laatu vaikuttaa hiukkaspäästöihin.

Polttoainetalouden vuoksi suoraruiskutuksella toimivat moottorit ovat yleistyneet myös bensiiniautoissa. Samalla näiden autojen hiukkaspäästöt ovat kuitenkin kasvaneet, jos päästöjä verrataan imusarjaruiskutteisiin moottoreihin. Yksi suurista kysymyksistä onkin, miten uusien bensiinimoottoreiden hiukkaslukumääräpäästöt saadaan päästörajojen alle.

Länsimaissa autojen päästöjä on onnistuttu vähentämään lainsäädännöllisin keinoin, mutta haasteitakin vielä on: tyypillisessä suomalaiskaupungin kadunvarsiympäristössä ihmiset voivat altistua jopa yli 50 kertaa suuremmille pienhiukkaspitoisuuksille kuin olleessaan maaseudulla etäällä päästölähteistä. Ja täytyy muistaa, että suomalaisen kaupungin ilmanlaatu on erittäin hyvä, jos sitä verrataan Pekingin ja Delhin ilmaan.

Myös sähköautojen yleistyminen vähentää suoraan paikallisia saasteita.

 

TTY:llä tutkitaan ajoneuvojen päästöjen kehitystä

Teknologioiden kehittyessä ajoneuvojen hiukkaspäästöt muuttuvat. TTY:n koordinoimassa TREAM-projektissa selvitetään diesel- ja bensiinikäyttöisten ajoneuvojen todellisten päästöjen kehitystä pitkällä aikavälillä. Erityisenä painopisteenä on teknologioiden vaikutus hiukkasten kokojakaumaan. Tutkimus hyödyntää aikaisemmissa tutkimuksista kerättyä tietoa, mutta sen pääpaino on todellisissa käyttöolosuhteissa tehtävässä kokeellisessa tutkimuksessa. Vuosina 2011–2014 toteutettavaa hanketta rahoittavat Tekes ja useat suomalaiset ajoneuvoalan yritykset. Lisätietoja: dosentti Topi Rönkkö ja professori Jorma Keskinen.

 

Kysymyksiin vastasivat tutkija Panu Karjalainen ja dosentti Topi Rönkkö TTY:n fysiikan laitokselta.
Kuva: Rodeo.fi

 

 


 


Kerro kaverille
Puhtaampaa ilmaa ja energiaa kaupunkeihin
Puhtaampaa ilmaa ja energiaa kaupunkeihin
4/2013
Puhtaampaa ilmaa ja energiaa kaupunkeihin
Myrskyn noustessa punnitaan toimintavarmuus
Myrskyn noustessa punnitaan toimintavarmuus
4/2013
Myrskyn noustessa punnitaan toimintavarmuus
Suomalainen sellu taipuu design-tuotteeksi
Suomalainen sellu taipuu design-tuotteeksi
4/2013
Suomalainen sellu taipuu design-tuotteeksi
Vedystä kasvihuoneilmiön kukistaja?
Vedystä kasvihuoneilmiön kukistaja?
4/2013
Vedystä kasvihuoneilmiön kukistaja?
Jätettä ahmivat bakteerit tuottavat vetyä
Jätettä ahmivat bakteerit tuottavat vetyä
4/2013
Jätettä ahmivat bakteerit tuottavat vetyä
Aika hullaantua teknologiasta
Aika hullaantua teknologiasta
4/2013
Aika hullaantua teknologiasta
Kosteusongelmat ja energiankulutus ovat rakennusfysiikan haasteita
Kosteusongelmat ja energiankulutus ovat rakennusfysiikan haasteita
4/2013
Kosteusongelmat ja energiankulutus ovat rakennusfysiikan haasteita
Energiatehokkaiden järjestelmien tutkimus vaatii yhteistyötä
Energiatehokkaiden järjestelmien tutkimus vaatii yhteistyötä
4/2013
Energiatehokkaiden järjestelmien tutkimus vaatii yhteistyötä
Hamletin yönäytöksestä Tampere-talon isoon saliin
Hamletin yönäytöksestä Tampere-talon isoon saliin
4/2013
Hamletin yönäytöksestä Tampere-talon isoon saliin
Alumniyhdistys juhlisti puolipyöreitä vuosiaan
Alumniyhdistys juhlisti puolipyöreitä vuosiaan
4/2013
Alumniyhdistys juhlisti puolipyöreitä vuosiaan
LUMA-toiminta täytti 10 vuotta
LUMA-toiminta täytti 10 vuotta
4/2013
LUMA-toiminta täytti 10 vuotta
Joulutoivotus
Joulutoivotus
4/2013
Joulutoivotus

Tampereen teknillinen yliopisto on teknologisen kehityksen tiennäyttäjä sekä tutkimusmaailman ja elinkeinoelämän yhteistyökumppani. Yliopistosta valmistuu haluttuja osaajia yhteiskunnan eri aloille.

Käyntiosoite:
Korkeakoulunkatu 10,
33720 Tampere

Postiosoite:
PL 527, 33101 Tampere

Puhelinvaihde:
03 311 511
ma–pe kello 8–16.15
kesällä ma–pe 8–15.45

Virallinen sähköpostiosoite:
tty.asiointi@tut.fi