Pierwszą na świecie metodę ograniczenia emisji pyłów z hamulców samochodowych opracowali specjaliści z Przemysłowego Instytutu Motoryzacji (PIMOT) w Warszawie. Jak zapewniają, zaprojektowana przez nich instalacja może zmniejszyć emisję pyłów nawet do 70 proc. Rozwiązanie już zostało skierowane do ochrony patentowej.

Jak powstrzymać pyły hamulcowe? Specjaliści PIMOT znaleźli na to sposób
Pył hamulcowy, foto PAPWedług PIMOT, każdego roku samochody używane w Polsce emitują około 5 milionów kilogramów pyłów, które powstają w momencie hamowania pojazdu.

Jak wyjaśnił w rozmowie z PAP główny konstruktor mechanizmu mgr inż. Andrzej Jakubowski, szkodliwe pyły powstają w rezultacie tarcia między klockami hamulcowymi (nakładkami ciernymi) i tarczą hamulcową. Nakładki te są zbudowane z odpowiednio zaprojektowanego materiału ciernego, przyklejonego do płytki stalowej.

"Na każde koło przypadają po dwie takie nakładki, więc jeden samochód osobowy ma zainstalowanych osiem nakładek ciernych. Wyliczenia wskazują, że rocznie jeden samochód zużywa około pół kilograma materiału ciernego, co daje niecałe 0,2 grama dziennie na jedną nakładkę" - mówił inż. Jakubowski.

Głównymi składnikami materiału ciernego są: wypełniacze (m. in. stal, metale kolorowe, materiały mineralne i organiczne, siarka, grafit, kreda); plastyfikatory (np. olej talowy); modyfikatory (kauczuki syntetyczne butadienowe); przyśpieszacze; spoiwa (żywice fenolowo-formaldehydowe).

"W sumie jest to mieszanina około 20 składników dobranych w odpowiednich proporcjach. Jej skład odzwierciedla prawie całą tablicę Mendelejewa" - powiedział inż. Jakubowski. Materiały, z których zbudowane są nakładki cierne, powstają według różnych receptur po to, aby otrzymać m.in. odpowiedni współczynnik tarcia.

W efekcie tarcia materiału ciernego powstają pyły o różnym wymiarze: począwszy od cząsteczek gazowych, do pyłów o wielkości ułamka milimetra. Najgroźniejsze są pyły w zakresie od poniżej 2,5 do 10 mikronów (mikron stanowi jedną tysięczną milimetra - PAP). Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) nadała im specjalne kryptonimy: PM2,5 i PM10.

Jak tłumaczył ekspert, pyły niezależnie od rodzaju pojazdu, który je wytwarza wywierają szkodliwy wpływ na organizm człowieka. Znajdują się w nich toksyczne związki m.in. fenole, ksyleny, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne i aldehydy. Niezależnie od ich toksyczności, sama obecność pyłu powoduje, że dostaje się on do układu oddechowego, krwionośnego i nerwowego.

"W specjalnych raportach WHO stwierdziła, że PM10 działają zwłaszcza na górny układ oddechowy i są trochę mniej szkodliwe niż PM2,5. Większość pyłów pochodzących z materiału ciernego należy jednak do obu zakresów PM10 i PM2,5. Te ostatnie zaś wnikają głęboko w układ oddechowy człowieka - aż do pęcherzyków płucnych. W ten sposób wpływają na układ krwionośny i inne organy człowieka" - mówił inż. Jakubowski.

Przyznał, że na pomysł metody ograniczenia emisji pyłów przez klocki hamulcowe wpadł w trakcie badań homologacyjnych klocków. W warunkach laboratoryjnych około stu zahamowań powodowało uwolnienie około 0,25 grama pyłów. Dlatego specjalista chciał wyeliminować pył, by zmniejszyć zapylenie pomieszczenia w laboratorium.

"Sam sposób odzyskiwania pyłów bazuje na podciśnieniu. Ze specjalnej dyszy eżektorowej wykorzystującej sprężone powietrze otrzymujemy podciśnienie nawet do 0,35 bara. Wystarczy ono do wychwytywania pyłu wytworzonego podczas tarcia" - wyjaśniał inżynier. "W celu optymalizacji urządzenia przygotowaliśmy specjalną instalację ze ssawki i filtrów powietrza i ustaliliśmy odpowiednią szczelinę między ssawką a tarczą hamulcową" - dodał.

Jak zauważył specjalista PIMOT, jeszcze 12 lat temu materiał cierny zawierał azbest. Po wyeliminowaniu go wydawało się, że problem zagrożenia zniknął, ale badania WHO udowodniły, że pyły są zagrożeniem, któremu należy się przeciwstawiać.

"Zajmowano się spalinami z silników. Zastosowano różne metody, by osiągnąć czystość spalin i obniżyć emisję związków siarki, azotu i węgla. Ostatnio silniki dopracowano prawie do ideału, a nie dostrzegano, że obok silnika mamy chmurę pyłu" - zaznaczył inż. Jakubowski.

Pytany o przyszłość wymyślonej przez siebie metody wyjaśnia, że gdy instalację uda się zaadaptować do samochodu, to będzie można odzyskiwać nawet więcej szkodliwych substancji niż już uzyskane przez niego w warunkach laboratoryjnych 70 proc. Zgromadzony pył może być wykorzystywany np. do ponownego użycia.

"Jeśli mamy kilka ton takich pyłów, to mogą one być wykorzystane np. w budownictwie czy do tworzenia nowych materiałów - w tym również nowych klocków hamulcowych, po opracowaniu odpowiednich technologii" - wyjaśniał rozmówca PAP.

Jego zdaniem, po założeniu nowej instalacji w samochodach, auta wcale nie muszą być droższe. "Ktoś będzie musiał za to zapłacić, jednak konstrukcje tego typu będą się wpisywały w międzynarodowe programy walki z zapyleniem środowiska, dlatego zwykli użytkownicy dróg nie muszą tych kosztów bezpośrednio odczuć" - powiedział.

PIMOT zakłada, że badania nad udoskonaleniem metody i wdrożeniem instalacji do powszechnego użytku potrwają do 2014 roku. O pieniądze na ich realizację Instytut wystąpi do Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego, postara się również o unijne dofinansowanie.

Ekspert przypomniał, że dyrektywy unijne dotyczące zapylenia powietrza zobowiązują kraje UE do zachowania odpowiednich standardów. "W przyszłości może to powodować konieczność zastosowania rozwiązań redukujących ilość pyłów w powietrzu. Już obserwujemy zainteresowanie metodą i pytania o możliwość nawiązania współpracy" - powiedział inż. Jakubowski.

PAP - Nauka w Polsce, Ewelina Krajczyńska



Źródło: PAP - Nauka w Polsce