Nedir bu ‘egzoz emisyonu’ dedikleri?

Mühendislikte 'emisyon'un çok yaygın olarak iki anlamı vardır. Birincisi, cihazların/makinaların çıkardığı gürültü emisyonlarıdır. İkincisi ve bu yazımızın asıl konusu olan ise; içten yanmalı motorlarda yanma olayı sonunda oluşan ve kullanılmayıp ortama/havaya serbestçe atılan gaz ve parçacıklardır.

A+ A-

Mustafa ESER (Makina Mühendisi)

Son zamanlarda çokça konuşulan ve dizel motorlar ile bu motorlar tarafından tahrik edilen mobil araçların kullanımının yasaklanmasına kadar gidilen bu egzoz emisyonu nedir? Emisyon kelimesin Türkçe karşılığı, ‘yaymak, sürmek vb.’ gibi ifade edilmektedir. Örneğin; emisyondaki para miktarı merkez bankasının piyasaya sürdüğü banknot miktarını ifade etmektedir. Eskiden bizim gençliğimizde duyardık; İstanbul radyosunun bugünkü emisyonları, yani yayımdaki programları gibi. Uluslararası bir kelime olmasının yanında, ülkemizde de yaygın kullanılması nedeniyle; yayın, sürüm vb. yerine ‘emisyon’ kelimesini kullanmak alışkanlık haline gelmiştir. Fakat mühendislikte çok yaygın olarak iki anlamı vardır. Birincisi, cihazların/makinaların çıkardığı gürültü emisyonlarıdır. İkincisi ve bu yazımızın asıl konusu olan ise; içten yanmalı motorlarda yanma olayı sonunda oluşan ve kullanılmayıp ortama/havaya serbestçe atılan gaz ve parçacıklardır.

Egzoz emisyonları
Çalışmakta olan içten yanmalı motorlarda, yanma olayı sonunda ‘egzoz deliği veya manifoldu’ olarak adlandırılan boru benzeri bir delikten dış havaya atılan atık gaz ve parçacıklar ‘egzoz emisyonu’ olarak adlandırılır. Gaz maddeler genel olarak CO2 (karbondioksit), CO (karbon monoksit), HC (hidrokarbon) ve NOx’dir (azot oksitleri). Parçacıklardan kasıt ise, mini parçalar halindeki C (yanmamış karbon zerreleri) ve su damlası veya su buharıdır.

Emisyonların sağlığa etkilerine göre sınıflandırılması
Bilim insanlarının yaptıkları araştırmalar göstermiştir ki; soluduğumuz havada bol miktarda CO2 ve su buharı bulunmaktadır ve bunların sağlığımıza direkt olarak zararı yoktur. Ancak, CO2’nin ‘sera gazı’ etkisi yaptığı ve bu nedenle, zararlı güneş ışınlarının yer küremize ulaşmasını zaafa uğrattığı bilinmektedir. Su buharının ise sağlığa zararından söz edilmemektedir.
CO ve NOx gazlarında durum farklıdır. CO ülkemizde çokça görülen soba zehirlenmelerine neden olan gazdır; yoğun olarak mâruz kalındığında ölüm nedeni olmaktadır. CO solunduğunda, kandaki O2 molekülleri ile birleşerek hücrelerin oksijen ile buluşmasını engeller ve ölüm ile sonuçlanacak sağlık sorununa sebep olur. NOx ise, özellikle dizel motorlarda yanma sonucu oluşan bir gazdır ve kanserojen olduğu tespit edilmiştir. Benzin yakan içten yanmalı motorlarda nispeten daha az oluştuğundan göz önünde bulundurulmaz. Ancak, dizel motorlarda yanma sonu sıcaklığı 1700 oC seviyelerine çıkar ve bir nötr gaz olan (oksitlenmeyen-yanmayan) azot gazı, bu sıcaklıklarda oksitlenerek azot oksitlerini oluşturur. Dizel motorların egzoz gazlarında azot oksitlerinin NO2 cinsi daha yoğundur. HC da, aynı NOx gibi kanserojen etkiye sahip olan zararlı bir gazıdır.

Emisyonların zararlarının azaltılması
Günümüz motorlarında, özellikle de karayollarında/trafikte hareket eden taşıt motorlarında emisyonları azaltmak için bilimsel araştırmalar halen devam ederken, birçok yöntem kullanılmaktadır. Bunlar; yanma odasına su/su buharı girmesini sağlayacak kadar karmaşık metotların yanı sıra, süzme filtresi kullanmak gibi daha basit yöntemler de olabilmektedir. Daha yaygın olan iki metot EGR ve katalitik konverter kullanma metodudur.
Oldukça yaygın olan EGR kullanımı; ‘egzoz gaz tekrar kullanımı (exhust gas re-circulating)' olarak tercüme edebileceğimiz bu sistemde, yanmış gazların yüzde 15-20’lik kısmı tekrar yanma odasına geri alınmakta ve böylece, yeni çevrimde oksijen azaltılması yanında maksimum yanma sıcaklıkları da düşürülerek azot oksitleri oluşumu azaltılmaktadır.
Partikül filtresi kullanılması; ‘DPF’ olarak adlandırılan bu metot adından da anlaşılacağı gibi özellikle dizel motorda oluşan is gibi parçacıkları tutarak havaya salınımını engeller.
Katalitik konvertörler; azot oksitleri, karbon monoksit ve hidrokarbonlar gibi gazları çeşitli kimyasal tepkimelere sokarak, farklı ve zararsız kabul edilen azot, su, karbondioksit ve oksijene dönüştürür. Burada prensip; egzoz gazı içindeki zararlı gazları havamızda zaten mevcut olan bu maddelere çevirmektir. Ancak bu konvertörler dizel motorlarda, azot oksitleri kimyasal olarak indirgenmediği için EGR sistemi ile birlikte kullanılmaktadır.

Zararların önlenmesi için alınan dünya çapında tedbirler
Egzoz gazı salınımlarının zararları ve alınacak tedbirlerden bahsederken konu dizel motorları kullanan binek araçlardır. Bunlar, toplam dizel motorların yüzde 50’si kabul edilmektedir. Diğer yüzde 50’si ise; gemi, lokomotif, jeneratör vb. motorlarıdır. Bu ayrımdan maksat, tedbirlerin uygulama pratiği veya kolaylığıdır. Otomobillerde benzin yakan motorlar dizelin alternatifi olabilecektir; ancak diğerlerinde henüz alternatif yok gibidir. Başta Amerika olmak üzere Avrupa Birliği ülkeleri ve ülkemiz dâhil diğer dünya ülkeleri tedbirler alarak, kurallar getirmektedirler ve her geçen gün bu kuralları uygulamaya koymaktadırlar.
Ülkemizde, Avrupa standartlarına uyum için yeni standartların yayımı beklenmektedir. Endüstride kullanılan motorlar (off road) için ‘Euro 4’ ve yollarda kullanılan araçlar (on road) için ‘Euro 6’ diye adlandırılan ve oldukça karmaşık olan bu standartları burada anlatmak güçtür. Bu bilgiler ilgili yayınlardan temin edilebilir.
Bizim bilmemiz gereken husus; dizel motorların egzoz gaz salınımlarının insan sağlığı açısından zararlı olduğudur. Kesin çözüm; dizel motor üretiminin durdurulması ve yerine önce benzin ve arkasından elektrik motorları konmasıdır. Ancak, dizel motor üretim yatırımları tüm dünyada devam etmektedir; otomobil tipi dizeller kısıtlansa bile toplamın yüzde 50’si kadarıdır. Büyük kapasiteli dizellere henüz alternatif bulunamamıştır. Çözümü zor olan diğer bir husus ise şudur; bir ham petrol ürünü olan motorin/dizel yakıtı bu motorlarca tüketilmektedir. Bu yakıta bir kullanma alanı veya başkaca çözümler bulma konusunun, önümüzdeki 50 yıllık bir süre boyunca insanlığı meşgul edeceği konunun otoriteleri tarafından ifade edilmektedir.