Бензиновые и дизельные двигатели: кто больше загрязняет окружающую среду?

Дизельный двигатель, изобретенный Рудольфом Дизелем в 1893 году, у многих ассоциируется с грязным, дымным выхлопом. Этот образ укрепился в сознании людей благодаря черным клубам дыма, которые оставляют дизельные грузовики и поезда. Даже несмотря на более высокую эффективность и меньший объем выбросов углекислого газа, дизельные легковые автомобили так и не получили массового распространения в России, в отличие от Европы. Также следует отметить, что владельцы внедорожников по-прежнему ценят дизель за внушительный крутящий момент, однако к 2025 году выбор моделей с такими силовыми установками стал скуднее.

Еще совсем недавно дизельные автомобили активно продвигались по всему миру как экологически чистое решение. Однако все надежды на рост их популярности, особенно в США, серьезно пошатнулись после скандального расследования Университета Западной Вирджинии в 2015 году. Тогда руководство концерна Volkswagen было вынуждено признать факт масштабной фальсификации данных о выбросах. Для этого использовалось специальное программное обеспечение, тайно установленное на полмиллиона автомобилей в США и одиннадцать миллионов по всему миру. В итоге «зеленая» репутация дизельных технологий, особенно в Соединенных Штатах, оказалась серьезно подорванной. Именно тогда многие прозрели и узнали, что даже при заявленной топливной эффективности дизель далеко не всегда оказывается безупречным с точки зрения экологии.

Следует отметить, что проблема загрязнения окружающей среды двигателями волнует человечество с момента их изобретения. С появлением новых научных данных, указывающих на пагубное влияние выбросов, конструкторы начали совершенствовать как бензиновые, так и дизельные моторы. Споры о том, какой же двигатель «чище», не утихают и по сей день. Дискуссии о том, какой двигатель чище, не утихают, но имеют ли они смысл в условиях строгих экологических норм, которым сегодня подчиняется автопром?

Закон о чистом воздухе и экологические стандарты

Ответ зависит от выбранных критериев оценки и методики подсчета. При прямом сравнении сжигание литра топлива в дизельном двигателе выделяет примерно на 10% меньше углекислого газа и других парниковых газов, чем такой же объем топлива в бензиновом моторе. Однако это лишь часть общей картины: дизельный двигатель, в отличие от бензинового, всасывает больше воздуха, а воспламенение топлива происходит от высокой температуры сжатого воздуха. Поскольку в воздухе содержится 78% азота, в процессе работы образуются оксиды азота (NOx) — вещества, относящиеся к категории загрязнителей.

Принятый в 1970 году в США «Закон о чистом воздухе» (Clean Air Act) был нацелен на борьбу со смогом, окутывавшим американские города. Последующие поправки к нему были направлены на решение таких проблем, как выбросы оксидов азота, кислотные дожди, истощение озонового слоя и глобальное потепление. Особое внимание к дизельным выбросам возникло после того, как Всемирная организация здравоохранения в 2012 году официально признала их канцерогенными для человека.

Существенную помощь в достижении установленных экологических нормативов, в частности американскому Агентству по охране окружающей среды (EPA), оказало внедрение передовых технологий очистки выхлопных газов. Речь идет о каталитических нейтрализаторах для бензиновых двигателей и сажевых фильтрах (DPF) для дизельных. Последние стали обязательными для большинства дизельных автомобилей с 2009 года. Каталитические нейтрализаторы на бензиновых моторах начали применять еще в 1976 году, после запрета на использование этилированного бензина (свинец губителен не только для здоровья, но и для катализаторов). Важной вехой стало и требование EPA от 2017 года, обязавшее нефтепереработчиков поставлять бензин со сниженным на 97% содержанием серы по сравнению с уровнем 2004 года. Эта мера также внесла свой вклад в уменьшение токсичности выхлопа всех автомобилей, как новых, так и старых.

Современные высокотехнологичные двигатели и системы очистки

При выборе автомобиля потребителям важно понимать, что, хотя дизельные двигатели более экономичны, они обычно производят больше загрязняющих веществ по сравнению с бензиновыми аналогами. При этом возраст техники имеет принципиальное значение: старые автомобили с любым типом двигателя оказываются наиболее проблемными не только из-за износа, но и из-за отсутствия современных систем нейтрализации выбросов.

Благодаря покрытиям из драгоценных металлов трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы позволяют бензиновым двигателям выбрасывать на 30% меньше оксидов азота (NOx) по сравнению с дизельными, преобразуя токсичные вещества в относительно безопасные — воду, азот и углекислый газ. В дизельных двигателях сажевый фильтр улавливает частицы в выхлопной системе, а затем сжигает их до состояния золы при повышенной температуре выхлопа. Однако такие фильтры нуждаются в регулярном обслуживании, а для преобразования NOx в азот и воду необходимо добавление специальных растворов на основе мочевины, например AdBlue.

Тем не менее, международное исследование 2017 года, опубликованное в журнале Scientific Reports, показало, что современный дизельный автомобиль с сажевым фильтром выбрасывает меньше углеродсодержащих твердых частиц, чем бензиновый. Комментируя эти результаты, старший научный сотрудник Института транспортных исследований Университета Лидса, доктор Карл Ропкинс, подчеркнул, что правильное сочетание конструкции двигателя и технологий очистки выбросов может радикально снизить загрязнение независимо от типа топлива: «Хороший дизельный автомобиль может быть экологически чистым, а бензиновый — наоборот, грязным».