Ureum voor diesel: waar het voor nodig is en hoe het werkt

Een van de onaangename eigenschappen van dieselmotoren is de hoge uitstoot van schadelijke stoffen in de atmosfeer, met name stikstofoxiden. Omdat de milieuvoorschriften strenger zijn geworden, moesten ingenieurs nieuwe manieren bedenken om deze verbindingen te neutraliseren. Na de zuiveringssystemen ontstond de technologie van selectieve katalytische reductie (SCR) van stikstofoxiden, waarvoor een ureumoplossing nodig was. Of, met andere woorden, AdBlue. Laten we eens begrijpen wat het is en waarom een moderne auto het nodig heeft.

Waarom heb je AdBlue (ureum) nodig

Wat is ureum voor diesel? Het wordt vaak AdBlue genoemd, hoewel dit gewoon een geregistreerd handelsmerk is dat wordt gebruikt om te verwijzen naar een oplossing van ureum in gedemineraliseerd water. AdBlue wordt alleen gebruikt in SCR-technologie om de uitstoot van stikstofoxiden in dieseluitlaatgassen te verminderen – als één onderdeel van een reactie om onschadelijke stikstof uit zijn oxiden te reduceren.

Het vloeibare reagens wordt in het uitlaatsysteem van het voertuig gevoerd waar het, door te reageren met de uitlaatgassen (EG), helpt stikstofoxiden om te zetten in onschadelijke stoffen zoals waterdamp en stikstof. Zonder deze technologie kunnen auto’s met dieselmotoren tegenwoordig niet meer voldoen aan milieunormen boven het Euro-5 protocol.

Het merk AdBlue, waarvan de rechten toebehoren aan de Duitse Vereniging van de Automobielindustrie (VDA), produceert een waterige oplossing van ureum. Enerzijds is de samenstelling van ureum voor diesel eenvoudig: 32,5% gezuiverd ureum (de correcte chemische naam is koolzuurdiamide) en 67,5% gedemineraliseerd water.

De technologie om de oplossing te produceren is echter complex en niet voor elke fabrikant beschikbaar. Het proces vereist een nauwgezette zuivering van de vloeistof van vreemde onzuiverheden. En het is pas mogelijk om de naam AdBlue op de bus te krijgen na controle op naleving van de kenmerken volgens VDA-documenten en de internationale norm ISO 22241 (in Duitsland – DIN 70070, in Rusland – GOST R ISO).

Een van de eersten die begin jaren 2000 een ureumoplossing gebruikte voor dieselmotoren van serievoertuigen (eerst in vrachtwagens en bussen en daarna in personenauto’s) was Daimler AG, dat een eigen systeem introduceerde voor het reinigen van uitlaatgassen van dieselmotoren BlueTec.

In Rusland waren er in 2022 slechts vier fabrikanten van AdBlue, die een legaal product van hoge kwaliteit produceerden. AdBlue-reagens moet niet worden verward met gewoon ureum, dat wordt gebruikt als kunstmest, voedingsadditief voor dieren of in de farmacologie.

Ontwerp en basisprincipes van het SCR-systeem

In moderne auto’s wordt voor een maximale vermindering van schadelijke emissies (koolwaterstoffen, zwavel, roet, stikstofoxiden en andere) een heel complex van technische oplossingen gebruikt in het uitlaatsysteem.

Hun algemene naam is katalytische elementen. Hieronder vallen uitlaatsysteemkatalysatoren en roetfilters die uitsluitend in dieselauto’s worden gebruikt.

En hoe zit het met ureum voor diesel: waar dient het voor? SCR-neutralisatietechnologie op basis van het gebruik van ureum is ontworpen om de uitlaat nog milieuvriendelijker te maken door extra zuivering van gassen.

Het SCR-neutralisatiesysteem bevat weinig onderdelen. Het vereist echter niet alleen regelmatig tanken en controle van het ureumniveau in een speciale tank, maar ook periodiek onderhoud.

Het volgende voorbeeld van systeemontwerp en werking geldt volledig voor het BlueTec-systeem van Daimler AG. Systemen van andere fabrikanten kunnen op details verschillen, maar werken over het algemeen volgens hetzelfde principe.

AdBlue-vloeistof wordt in een speciale tank gegoten, waarvan het volume in auto’s varieert van 5 tot 35 liter. In de regel is de tank uitgerust met een verwarming die voorkomt dat de ureumoplossing bevriest in de kou (de kristallisatie treedt op bij een temperatuur van min 11 graden Celsius).

De vulopening van de AdBlue-tank in auto’s bevindt zich op verschillende plaatsen: onder het luik van de benzinetank, in de kofferbak of onder de motorkap. Het ureum stroomt door de toevoerleidingen naar het uitlaatsysteem voor de katalysator.

Met behulp van een sproeier en mixer (menger) wordt het reagens onder druk van 4,5 tot 8,5 bar verneveld in een complex ontworpen katalysator (katalytische SCR-omzetter), waar in verschillende fasen stikstofoxiden worden gedeactiveerd tot veilige stoffen – waterdamp en vrije stikstof.

Het proces wordt geleid door elektronica – het regelen van SCR-blok, dat, geleid door de meetwaarden van de sensor controle stikstofoxide NOx, doseert de oplossing.

Het verbruik van ureum voor diesel is afhankelijk van het type auto. Bij personenauto’s is één tankbeurt voldoende voor een afstand tot 20.000 kilometer, en gepland onderhoud en, indien nodig, het bijvullen van AdBlue vindt eens in de 10.000 kilometer plaats.

Als percentage van het dieselverbruik is het verbruik van AdBlue als volgt: 4% van het brandstofverbruik voor personenauto’s en tot 6% voor zware vrachtwagens. Over het algemeen is dit acceptabel, hoewel de kosten van een 5-liter bus AdBlue vergelijkbaar zijn met de prijs van een vergelijkbare hoeveelheid bijvoorbeeld koelvloeistof.

Voor- en nadelen van ureum voor diesel

De voordelen van dergelijke systemen kunnen in verschillende punten worden geformuleerd, die volledig geldig zijn voor landen met strenge milieuregels en -beperkingen.

De voordelen van het gebruik van ureum voor dieselmotoren:

• Milieumissie – de mogelijkheid om emissies te verlagen tot Euro-6 en strengere normen.
• Het verlagen van de belasting op het gebruik van voertuigen en het minimaliseren van boetes voor het niet voldoen aan milieunormen voor landen waar deze praktijk van toepassing is (vandaar liquiditeit op de secundaire markt).
• Ontvangst van voordelen bij het rijden op tolwegen en bij het binnenrijden van een aantal afrekeningen (relevant voor eigenaars van commerciële voertuigen).
• Relatief eenvoudige aansluiting van SCR-modules, waardoor de kosten van dieselauto’s licht stijgen.
• Compatibiliteit met katalysatoren, ERG-systeem en roetfiltersysteem.
• Verhoogd motorvermogen en lager brandstofverbruik.

Er zijn ook objectieve nadelen, die de werking van de auto vaak ernstig bemoeilijken. Vooral in het koude Russische klimaat.

De nadelen van het gebruik van ureum:

• Hoog vriespunt. Bij strenge vorst kan ureum in het systeem kristalliseren, waardoor de werking van de motor wordt verstoord. Als de toevoer van AdBlue wordt stopgezet (zelfs als deze net op is in de tank), gaan dieselmotoren in de noodmodus, waarbij het vermogen wordt beperkt of de motor helemaal niet start. Overigens, na het ontdooien blijven de werkende eigenschappen van AdBlue nog enige tijd behouden.
• De noodzaak om een voorraad ureum in de kofferbak of garage te hebben. De opslag van ureum is een verantwoorde zaak. Het is belangrijk om niet alleen een strikt temperatuurregime in acht te nemen in het strikte plusbereik. Het reagens is actief, het kan reageren met gietijzer, koper, aluminium en een aantal andere metalen. AdBlue is gecontra-indiceerd voor contact met brandstoffen en smeermiddelen, oplosmiddelen en andere autochemicaliën. En de houdbaarheid – niet meer dan een jaar.
• Significante kosten van reparatie en onderhoud van de elementen van het systeem.
• In Rusland zijn er veel vervalsingen van AdBlue-reagens, waaronder het moeilijk is om het originele en veilige product te identificeren. Niet alleen de levensduur van het reinigingssysteem als geheel, maar ook de gezondheid van de motor zelf hangt vaak af van de kwaliteit van het reagens.
• Hoge eisen aan de kwaliteit van dieselbrandstof. Misschien wel de belangrijkste contra-indicatie voor SCR-neutralisatiesystemen in Rusland.

Samenvatting van resultaten

• Ureum in diesel wordt gebruikt om de milieuprestaties te verbeteren en het reagens op basis hiervan wordt AdBlue genoemd.
• Het principe van de werking van AdBlue is interactie met stikstofoxiden in uitlaatgassen waarbij onschadelijke stikstof en stoom vrijkomen.
• Het belangrijkste voordeel van SCR-neutralisatiesystemen blijft de mogelijkheid om de milieuklasse van de auto te verhogen naar de Euro-6 norm.
• In Rusland hebben systemen op basis van de AdBlue-samenstelling geen wortel geschoten vanwege de kwetsbaarheid van ureum in de kou, de lage kwaliteit van dieselbrandstof en het reagens zelf, en de hoge onderhoudskosten van dergelijke voertuigen.