Materiał wydrukowany z portalu www.wnp.pl. © Polskie Towarzystwo Wspierania Przedsiębiorczości 1997-2023

Nawet elektryk zatruwa atmosferę. Naukowcy pracują nad rozwiązaniem problemu

Autor: Aleksandra Helbin
Dodano: 03-10-2022 06:02

Nawet w pełni elektryczne samochody nie mogą być uznawane za bezemisyjne, gdyż w trakcie ich użytkowania do atmosfery również przedostają się groźne pyły, powstające w wyniku zużywania opon, nawierzchni i klocków hamulcowych. Nad tym problemem pracują jednak polscy naukowcy.

Unia Europejska wprowadza coraz bardziej rygorystyczne ograniczenia zapylenia środowiska, związanego z eksploatacją pojazdów samochodowych. W toku są prace nad najnowszą wersją unijnej normy Euro 7, określającej standardy emisyjne dla wszystkich rodzajów pojazdów. Z informacji prasowych wynika, że nowe normy obejmą również emisje pyłów niepochodzących z rury wydechowej, ale powstające chociażby podczas zużywania klocków hamulcowych czy opon trących o nawierzchnię.

Elektryk też emituje groźne pyły, które trafiają do naszych organizmów

Od tej emisji nie są wolne nawet elektryczne samochody, uznawane za remedium na problemy emisji w transporcie.

- Robiliśmy niedawno badanie wymiarów typu cząstek, powstających w wyniku tarcia ciał stałych, z wykorzystaniem zawiesiny wodnej. Okazało się, że znaczna część tych cząstek jest wodororozpuszczalna, co oznacza, że wraz z wodą mogą dostawać się one do żywych organizmów. Tak dzieje się z pyłami, które samochody zostawiają przy autostradach, w miastach - opisuje badania prowadzone na Politechnice Śląskiej prof. Andrzej Posmyk, który jest również członkiem zarządu Polskiego Towarzystwa Tribologicznego.

Jak zatem ograniczyć tego rodzaju emisje? Tym zajmuje się właśnie tribologia, stosunkowo nowa dziedzina nauki o procesach tarcia, zużycia i smarowania. Nowa, bo uznana za gałąź nauki dopiero w późnych latach 60. XX wieku. Jej popularyzatorem był brytyjski prof. Peter Jost, który ujawnił, że zjawisko tarcia i proces korozji powodują ogromne straty w brytyjskim przemyśle. Jego prace pokazały, że rozwiązanie problemów ze smarowaniem może dać wymierne i olbrzymie oszczędności.

W Polsce podobną, pionierską pracę wykonał zespół kierowany przez prof. Ryszarda Marczaka, wprowadzając do polskiego przemysłu - a trzeba pamiętać, że mówimy o przemyśle funkcjonującym w realiach poprzedniego ustroju - podstawy tribologii.

- To dzięki niemu położono nacisk na szkolenie personelu oraz ujednolicenie narzędzi i metod badawczych dla tribologów na polskich uczelniach, co pozwoliło na prowadzenie badań według jednakowych standardów - dodaje prof. Posmyk.

Tribologia to bardzo uniwersalna nauka z zastosowaniem nie tylko w transporcie, ale i przemyśle

Jednak osiągnięcia tribologii nie pozostają jedynie w uczelnianych laboratoriach, ale mają wiele praktycznych zastosowań, które pozwalają zwalczać realne problemy, jak wspomniana emisja pyłów w transporcie. To jest właśnie praktyczny wymiar tribologii, ale nie jedyny taki.

- Tribologia to bardzo uniwersalna nauka, interdyscyplinarna, która ma zastosowania nie tylko w każdym rodzaju transportu - samochodowym, kolejowym czy lotniczym - ale również w szeroko rozumianym przemyśle - dodaje Henryk Bąkowski, profesor Politechniki Śląskiej.

To właśnie naukowcy z tej uczelni opracowali materiał, a w zasadzie modyfikację materiału tarcz hamulcowych, która pozwala na prawie 4-krotne zmniejszenie zużycia tych elementów samochodowych, przy jednoczesnym ograniczeniu emisji szkodliwych pyłów. Takie tarcze hamulcowe są też bezpieczniejsze, ponieważ poprawiony jest współczynnik tarcia i zwiększone odprowadzanie ciepła, co zapobiega przegrzewaniu się hamulców.

Zastosowanie kompozytowych tarcz hamulcowych w pociągach w USA zmniejszyło masę pociągu o 12 ton.

Nauka o procesach tarcia pozwala także na udoskonalanie innych elementów samochodów.

- Jedna opona ciężarówki potrafi zostawić 3 kg (!) produktów zużycia, które przedostają się do atmosfery. Amerykańskie badania pokazały, że tego typu cząstki przedostają się do organizmów, np. ryb zamieszkujących zbiorniki położone w pobliżu autostrady - tłumaczy prof. Andrzej Posmyk.

Udoskonalanie materiałów stosowanych do produkcji opon pozwala także ograniczyć emisję akustyczną i daje wymierne oszczędności.

- Dobrym przykładem są tu samochody elektryczne, które mają znacznie większą masę niż samochody spalinowe. Sam akumulator trakcyjny, napędzający taki samochód, waży 600-700 kg. Przy takiej masie wzrasta zużycie hamulców i opon - wylicza nasz rozmówca.

Producenci nie są zainteresowani naukowymi osiągnięciami, bo chcą zarabiać

Czy przemysł jest zainteresowany pracami tribologów, które mają tak praktyczny wymiar? Tu bywa już różnie…

- Dla producentów wspomnianych klocków hamulcowych czy opon zmniejszanie zużycia tych elementów nie jest korzystne - mówi wprost prof. Posmyk.

Rzadziej wymieniane opony i klocki hamulcowe to niższa sprzedaż, a to się już nie opłaca producentom.

Są jednak przykłady, w których przemysł chętnie wykorzystuje osiągnięcia naukowców z politechnicznych laboratoriów.

- Dwa lata temu opracowaliśmy z kolegą z inżynierii materiałowej powłoki kompozytowe, które są po badaniach stanowiskowych w tłokowych silnikach lotniczych. Firma z Mielca, która zajmuje się wytwarzaniem podzespołów samolotów i ich eksploatacją, zastosowała nasze powłoki i wykorzystuje w lotach testowych - dodaje prof. Andrzej Posmyk.

Tymczasem tribolodzy sięgają po coraz nowsze metody badawcze i narzędzia, takie jak deep learning, czyli uczenie maszynowe czy sztuczna inteligencja. 

Materiał wydrukowany z portalu www.wnp.pl. © Polskie Towarzystwo Wspierania Przedsiębiorczości 1997-2023