Catalizzatore: cos’è e come funziona

Oggi si fa una grande attenzione al problema dell’inquinamento atmosferico; governi e case automobilistiche sono certamente molto sensibili al tema delle emissioni e della mobilità sostenibile. Le automobili, anche per quanto riguarda i modelli dotati di classici motori a benzina e diesel, sono dotati di dispositivi che limitano quanto più possibile gli effetti negativi ed inquinanti della combustione.

Cos’è il catalizzatore?

Il catalizzatore, o meglio conosciuto come convertitore catalitico, è il sistema meno recente tra i vari dispositivi antinquinamento, ma obbligatorio già dalle vetture Euro 1: esso rimuove le particelle tossiche e inquinanti dal gas di scarico, convertendole nelle sostanze atossiche o meno tossiche. Dietro tutto questo c’è un processo chimico complesso che richiede una grande quantità di materiali costosi e rari (platino, palladio, rodio). Il convertitore catalitico, conosciuto come marmitta catalitica, è un dispositivo catalizzatore montato sull’impianto di scarico di un motore a combustione interna, che opera preferibilmente tra i 180 e 380 °C.

Esso è disposto nella parte interna della marmitta e svolge la funzione di abbattere l’emissione di gas che inquinano. In altre parole, esso agisce efficacemente affinché vengano ridotti gli scarti della combustione. Le paratie che lo compongono riescono ad assorbire gli scarichi di monossido di carbonio e di azoto tramutandoli in biossido di carbonio. Grazie alla sua azione viene ridotto l’inquinamento ambientale.

Come funziona il catalizzatore?

A livello visivo il catalizzatore apparirà come un rigonfiamento del collettore di scarico. Questo elemento è formato da una serie di paratie che generalmente sono costituite in palladio o in rodio; inoltre sono costituiti da elementi in ceramica e infine da alloggiamenti necessari per la regolazione del processo di abbattimento delle emissioni.

Tale abbattimento consiste nel promuovere, tramite un’apposita spugna di materiale catalitico, la conversione degli idrocarburi incombusti (CnHm), degli ossidi di azoto (NO) e del monossido di carbonio (CO) in anidride carbonica (CO2), acqua (H2O) e azoto (N2). Successivamente i gas verranno infine liberati nell’ambiente esterno, attraverso la parte centrale e finale della marmitta, passando attraverso silenziatori, che ne attenuano il rumore.

Il convertitore catalitico funge da abbattitore delle emissioni nocive di gas di scarico del motore, favorendo la completa ossidazione e riduzione dei gas di scarico, inoltre contribuisce assieme al silenziatore a ridurre il rumore di scarico.

Esistono i vari tipi di catalizzatori, tra i quali i catalizzatori “non regolati” che oramai possono essere usati solo nelle macchine d’epoca. Nelle auto moderne la sonda lambda è necessaria per conoscere se i gas provenienti dallo scarico presentano del combustibile incombusto o sono in eccesso d’ossigeno, per mantenere il rapporto di miscela (kg aria/kg combustibile) entro l’intervallo di efficienza ottimale del catalizzatore meglio conosciuto come lambda 1 (dosatura stechiometrica).

Il motore, per poter utilizzare il catalizzatore, senza determinarne il danneggiamento e senza perdere in modo eccessivo le sue prestazioni, deve avere determinati accorgimenti:
• deve utilizzare un incrocio delle valvole leggermente maggiore, così come l’anticipo d’apertura per le valvole di scarico, dato che il materiale di supporto del catalizzatore, per via delle sue caratteristiche dimensionali, introduce una perdita di carico che rallenta la fuoriuscita dei gas di scarico;
• avere un controllo della combustione dettagliato e preciso, con l’utilizzo di unità di controllo in modo da poter regolare (grazie all’utilizzo della sonda lambda) sia il rapporto stechiometrico per non rovinare il convertitore catalitico con il carburante incombusto (che ne può innalzare eccessivamente la temperatura), sia la fasatura d’accensione, in modo da garantire sempre una combustione ottimale e completa all’interno dei cilindri;
• il catalizzatore deve essere posizionato relativamente vicino al motore per essere riscaldato velocemente in fase di accensione. Il catalizzatore trivalente per motori ad accensione comandata una volta scaldato permette di abbattere la quasi totalità delle emissioni inquinanti. Vengono preventivate strategie di controllo motore nella ECU per riscaldare il catalizzatore velocemente.

Come si presenta un catalizzatore difettoso? Pulirlo o cambiarlo?

Un catalizzatore difettoso può causare una serie di sintomi. Prima di tutto si peggiorano le prestazioni del motore, come la velocità massima. Questo non succede in un momento, ma gradualmente, per questo motivo la maggior parte dei conducenti non nota questo sintomo. L’aumento dei valori dell’emissione è anche un sintomo difficilmente identificabile dal conducente. Solo nel caso dei problemi con l’avviamento la situazione diventa chiara. Se si aspetta fino a quando si accenderà la spia di controllo del motore, è spesso troppo tardi per il convertitore catalitico.

Per quanto riguarda la manutenzione del catalizzatore, potrete rilevare alcuni segnali che saranno l’avvertimento ai problemi nel suo funzionamento. Se dalla marmitta fuoriuscirà uno strano rumore, simile a dei cocci rotti, accompagnato da fumo nero e calo delle prestazioni del motore, questo potrà essere determinato da un non più corretto funzionamento del catalizzatore.

Se il supporto che sostiene il catalizzatore formato da un film isolante dovesse danneggiarsi, dovrete necessariamente provvedere a sostituirlo con uno nuovo; con la sostituzione, eviterete che il catalizzatore non venga protetto nel modo adeguato. Infine, per una corretta manutenzione del catalizzatore, sarà necessario effettuare il controllo del sensore Lambda vicino al collettore di scarico. Esso, come abbiamo detto, serve a trasmettere i dati dalla centralina, in riferimento alla miscela aria benzina.
Certi additivi promettono una pulizia completa del catalizzatore. Queste sostanze arricchite d’ossigeno non sono pericolose, nonostante il loro uso sia controverso o anche dubitabile. Per i motori a diesel esistono i detergenti specializzati per i filtri antiparticolato, anche utilizzati per il catalizzatore e il sistema di scarico. Anche in questo caso non sono molto efficaci.

Esiste, tuttavia, un’alternativa che non richiede molto tempo e aiuta in molti casi di pulire il catalizzatore. Il catalizzatore raggiunge normalmente una temperatura di alcune centinaia di gradi Celsius. Per questo guidate semplicemente almeno 20 chilometri in autostrada con una velocità di rotazione del motore media-alta (circa 4.000 rpm), se è possibile senza le interruzioni. Gli effetti si vedono fin da subito. Le accensioni irregolari spariscono e il motore ritorna alle sue prestazioni originali. Se la macchina è spesso utilizzata nella zona del traffico urbano, potete ripetere la procedura mensilmente.

Se si manomette il catalizzatore, si può essere multati?

In Italia la manomissione del catalizzatore, l’assenza di omologazione e la sua rimozione è punibile ai sensi di legge. Pertanto rimuovere il catalizzatore danneggiato e guidare senza non è neanche una buona idea: il veicolo non risponde più agli standard di omologazione europei. Durante la revisione auto è possibile che questa modifica venga notata, perché il valore del gas di scarico non sono alla norma.
L’automezzo, quindi, per essere in regola deve circolare con un catalizzatore di scarico non solo funzionante, ma omologato e non manomesso. Si può anche procedere alla sua sostituzione, purché si scelga un modello avente le medesime caratteristiche di quello che in origine era stato installato dalla casa produttrice e adatto al tipo di veicolo.

L’automobilista può incorrere nella sanzione amministrativa pecuniaria, oltre a quella accessoria che si risolve con il sequestro della carta di circolazione e nell’obbligo di ripristinare le caratteristiche originarie (funzionali e costruttive) del veicolo. Apportare alterazioni al catalizzatore determina una modifica delle caratteristiche originarie del mezzo, che è una condotta sanzionabile dalla legge.

Insomma togliere o manomettere il catalizzatore è illegale. Chi lo fa rischia le seguenti sanzioni:
• una multa da 422 a 1.697 euro;
• ritiro della carta di circolazione del veicolo;
• obbligo di riportare le emissioni del veicolo a quelle originarie, ripristinando quindi il catalizzatore.