Prečo sa olovo používa na pridávanie benzínu

2024 Autor: Sherilyn Boyd | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 09:38

"Tetraetyl olovo" sa používalo v prvých modelových vozidlách, aby pomohlo znížiť klesanie motora, zvýšenie oktánových hodnôt a pomôcť pri opotrebovaní sedadiel ventilov vo vnútri motora. Z dôvodu obáv o znečistenie ovzdušia a zdravotné riziká sa tento typ plynu pomaly postupne vyraďoval od konca sedemdesiatych rokov minulého storočia a úplne zakázaný na všetkých cestných vozidlách v USA v roku 1995.

Podrobnejšie vysvetlenie toho, prečo sa olovo pridalo k benzínu, je potrebné porozumieť trochu viac o benzíne a aké vlastnosti ho robia dobrým spaľovacím materiálom v motoroch automobilov. Samotný benzín je produktom ropy, ktorý je vyrobený z atómov uhlíka spojených do uhlíkových reťazcov. Rôzne dĺžky reťazí vytvárajú rôzne palivá. Napríklad metán má jeden atóm uhlíka, propán má tri a oktán má 8 atómov uhlíka navzájom dohromady. Tieto reťazce majú vlastnosti, ktoré sa správajú odlišne za rôznych okolností; charakteristiky, ako je teplota varu a teplota vznietenia, sa môžu medzi nimi značne líšiť. Keď je palivo stlačené vo valci motora, ohrieva sa. Ak by palivo počas kompresie dosiahlo teplotu vznietenia, automaticky sa zapáli v nesprávnom čase. To spôsobuje stratu výkonu a poškodenie motora. Palivá, ako napríklad heptán (ktorý má 7 atómov uhlíka navzájom spojené) sa môžu zapáliť pri veľmi malom stlačení. Oktán má však veľmi dobrú kompresiu.

Čím vyššia je kompresia vo valcoch, ktorú môže motor automobilu produkovať, tým väčší výkon sa môže dostať z každého zdvihu piestu. Z tohto dôvodu je potrebné mať palivá, ktoré zvládnu vyššiu kompresiu bez samovznietenia. Čím vyšší je oktánový rating, tým viac kompresie môže palivo zvládnuť. Oktánové číslo 87 znamená, že palivom je zmes 87% oktánu a 13% heptánu alebo akákoľvek zmes palív alebo prísad, ktoré majú rovnaký výkon 87/13.

V roku 1919 sa Dayton Metal Products Co. spojil so spoločnosťou General Motors. Tvorili výskumnú divíziu, ktorá vyriešila dva problémy: potrebu vysokých kompresných motorov a nedostatočnú dodávku paliva, ktoré by ich spustili. 9. decembra 1921 chemici v čele s Charlesom F. Ketteringom a jeho asistentmi Thomasom Midgleyom a T.A. Boyd pridal tetraetylový elektródu k palivu v laboratórnom motore. Neustále sa vyskytujúce klepanie spôsobené samovznietením paliva, ktoré je stlačené po jeho teplote vznietenia, bolo úplne umlčané. Väčšina všetkých automobilov bola v tom čase predmetom tohto motora, takže výskumný tím bol nadšený. Postupom času iní výrobcovia zistili, že pridaním olova k palivu by mohli významne zlepšiť oktánový rating plynu. To im umožnilo vyrábať oveľa lacnejšie druhy paliva a stále si udržiavali potrebné oktánové hodnotenia, ktoré potrebuje motor auta.

Ďalšou výhodou, ktorá sa stala známa v priebehu času, bola skutočnosť, že Tetraetyl lead držal ventilové sedadlá predčasne opotrebované. Výfukové ventily v raných modelových autách, ktoré boli vystavené klepaniu motora, mali tendenciu získať mikrovorevy, ktoré by sa pri otváraní odtrhli. To malo za následok drsné ventilové sedadlá a predčasné zlyhanie. Olovo pomohlo zapáliť palivo iba vtedy, keď je to vhodné na zdvihový výkon, čo pomáha eliminovať opotrebovanie a roztrhnutie výfukových ventilov.

Problémy s tetraetylénovým olovom boli známe ešte predtým, než ho začali používať veľké ropné spoločnosti. V roku 1922, kým plány na výrobu olovnatého benzínu práve prebiehali, dostal Thomas Midgley list od nemeckého vedca Charlesa Klausa, ktorý hovoril o olovo, "je to plazivý a škodlivý jed" a varoval, že zabili svojho vedcu. Zdá sa, že to nezmazal Midley, ktorý sám prišiel počas plánovacej fázy s otravou olovom. Počas zotavovania sa v Miami Midgley napísal inžinierovi v oblasti ropného priemyslu, že verejné otravy boli "takmer nemožné, pretože nikto nebude opakovane dostať svoje ruky pokrytý benzínom obsahujúcim olovo …" Iná opozícia voči vedeniu prišla od laboratória riaditeľa pre verejnú zdravotnú službu Časť amerického ministerstva zdravotníctva a služieb pre ľudí), ktorý napísal generálnemu asistente, ktorý uviedol vedúce postavenie, bol "vážnou hrozbou pre verejné zdravie".

Napriek varovaniam sa výroba olovnatého benzínu začala v roku 1923. Netrvalo dlho, kým pracovníci začali podľahnúť otrave. V závode spoločnosti DuPont v spoločnosti Deepwater New Jersey začali pracovníci klesať ako domina. Jeden pracovník zomrel na jeseň roku 1923. Tri zomreli v lete roku 1924 a štyri ďalšie v zime roku 1925. Napriek tomu verejné diskusie začali, až kým päť pracovníkov nezomrelo a štyridsať štyri boli hospitalizovaní v októbri 1924 Štandardné olejové závody v Bayway NJ.

Verejná zdravotná služba usporiadala konferenciu v roku 1925 s cieľom riešiť problém olovnatého benzínu. Ako ste očakávali, Kettering svedčil o použití olova a tvrdil, že ropné spoločnosti by mohli vyrábať alkoholové palivá, ktoré mali výhody, ktoré poskytoval olovo, avšak množstvá potrebné na zásobovanie rastúcej spoločnosti s hladom palivom nebolo možné splniť. Alice Hamiltonová z Harvardskej univerzity bojovala proti zástancom olovnatého benzínu a svedčila o tom, že tento typ paliva je pre ľudí a životné prostredie nebezpečný. Verejná zdravotná služba nakoniec umožnila, aby olovnatý benzín zostal na trhu.

V roku 1974 po tom, ako sa environmentálne riziká začali prevažne prejavovať, EPA (Agentúra na ochranu životného prostredia) oznámila plánovanú etapu vylúčenia obsahu olova v benzíne. Jednosmerní výrobcovia splnili tieto a ďalšie emisné normy, ktoré mali používať katalyzátory. Katalytické konvertory používajú chemickú reakciu na zmenu znečisťujúcich látok, ako sú oxid uhoľnatý a iné škodlivé uhľovodíky, na oxid uhličitý, dusík a vodu. Tetraetyl olovo by malo tendenciu upchať tieto konvertory, čím by ich nefunkčnosť. Preto sa bezolovnatý benzín stal palivom voľby pre akékoľvek vozidlo s katalyzátorom.

Požiadavky EPA, mechanizmy regulácie emisií na automobiloch a príchod ďalších oktánových posilňovacích alternatív znamenali koniec rozšíreného používania olovnatého benzínu. Výrobcovia čoskoro zistili, že autá už nemôžu manipulovať s takýmto palivom; verejná tolerancia environmentálnych a zdravotných rizík by to neumožňovala; a stalo sa nákladovo neúnosné na to, aby sa naďalej vyrábalo. 1. januára 1996 zákon o čistote ovzdušia úplne zakázal používanie olovnatého paliva pre akékoľvek na cestnom vozidle. Ak sa zistí, že máte v automobile olovnatý benzín, môžete podliehať pokutám vo výške 10.000 USD.

To sa úplne nezbavilo olovnatého benzínu. Aj v Spojených štátoch je povolené používať ho pre off-road vozidlá, lietadlá, pretekárske autá, poľnohospodárske zariadenia a námorné motory.

Bonusové fakty:

• Od zákazu olovnatého benzínu pre väčšinu použití v Spojených štátoch sa priemerná hladina olova v krvi Američanov znížila o viac ako 75%. Toto je obzvlášť významné, pretože negatívne účinky olova, keď sú zavedené do ľudského tela, sú ďalekosiahle, extrémne závažné a potenciálne trvalé. Polčas olova v tele je taktiež dlhý týždeň v krvi, mesiace vo vašich mäkkých tkanivách a roky v kostiach. Navyše, na rozdiel od mnohých iných jedov, podľa Centrov pre kontrolu a prevenciu chorôb, "Žiadna bezpečná hladina olova v krvi nebola identifikovaná."
• V roku 1985 EPA odhadla, že viac ako 5 000 Američanov zomrelo každý rok zo srdcových ochorení spôsobených otravou olovom.
• V roku 1988 bola agentúre pre toxické látky a choroby registrovaná Kongresu o detskej otrave olovom v Amerike. Dospelo sa k záveru, že každý rok od roku 1970 do roku 1987, keď sa postupne vyvíjala výroba EPA z olova v benzíne, sa 2 milióny detí ročne znížilo hladiny olova v krvi pod toxické hodnoty. V správe sa odhaduje, že v rokoch 1927-1987 malo toxické vystavenie olova z olovnatého benzínu celkom 68 miliónov detí.
• Pretože olovo je prirodzene sa vyskytujúci ťažký kov, na rozdiel od karcinogénov, ako sú pesticídy, odpadové oleje a rádioaktívne materiály, nebude časom narúšať. Nevyparuje sa ani nezmizne.
• Len preto, že sa zdajú byť zdravé, neznamená, že nemáte vysoké hladiny olova v krvi. Znaky a symptómy sa zvyčajne nevyskytujú, kým akumulácia olova nedosiahne nebezpečné hodnoty. Tieto príznaky a symptómy zahŕňajú: Vysoký krvný tlak, pokles psychických funkcií, bolesť, necitlivosť a mravčenie končatín, svalová slabosť, bolesť hlavy, bolesť brucha, strata pamäti, poruchy nálady, znížený počet spermií, abnormálne spermie a potrat alebo predčasný pôrod u tehotných žien.
• Liečba otrava olovom pozostáva z liečby symptómov a použitia kyseliny dimercaptosukcinovej, ktorá je organosírová zlúčenina, alebo dimercaprol, tiež známy ako britský anti-Lewisite.
• Dňa 27. októbra 2011 Program OSN pre životné prostredie oznámil, že globálne používanie olovnatého benzínu bude do roku 2013 odstránené. Použitie olovnatého benzínu je stále povolené v 6 krajinách. Tieto krajiny sú Afganistan, Alžírsko, Irak, Severná Kórea, Mjanmarsko a Jemen. USA pomáha týmto krajinám v postupnom ukončení ich používania.