Dans le monde actuel, la protection de l’environnement a progressé pour devenir un sujet de préoccupation central. De nombreuses agences et organisations tentent de prévenir les dommages sur l’environnement et la santé humaine causés par les gaz à effet de serre et les émissions polluantes. En raison des effets néfastes des émissions de diesel sur la santé et l’environnement, les gouvernements ont mis en avant les exigences des normes d’émissions de gaz d’échappement autorisées. L’Europe a développé des normes Euro qui ont été continuellement abaissées depuis 1993 avec l’Euro I à l’Euro VI, respectivement.

Le tableau 1 montre les normes Euro pour les véhicules M1 et M2, N1 et N2 tels que définis dans la directive 70/156/CE avec une masse de référence ≤2 610 kg. Les limites sont définies en masse par énergie (g/kWh) dans ce tableau. Les réglementations des normes Euro deviennent progressivement plus strictes au cours des années suivantes. Par rapport à la norme Euro I, la norme Euro VI pour les émissions de CO, HC, NOx et PM a été réduite, respectivement, de 66, 76, 95 et 98 %. La date de mise en œuvre de la norme Euro VI pour les véhicules lourds était le 1er septembre 2014 (Delphi et al. 2012).

Les valeurs d’émission qui ont été plus strictes de jour en jour ont obligé les constructeurs de véhicules à travailler sur la réduction des émissions polluantes des véhicules. Les études menées depuis des décennies se sont concentrées sur les modifications du moteur, les systèmes d’injection à commande électronique et l’amélioration des propriétés du carburant. Cependant, ces mesures n’ont pas permis d’atteindre la réduction des émissions déterminée par les normes. Les niveaux d’émission souhaités ne peuvent être atteints qu’au moyen de systèmes de contrôle des émissions par post-traitement. Les véhicules sont équipés de systèmes de contrôle des émissions afin de répondre aux normes et exigences réelles en matière d’émissions. Avec les systèmes de contrôle des émissions, les polluants de l’échappement peuvent être éliminés après qu’ils quittent le moteur, juste avant d’être émis dans l’air (Prasad et Bella 2010 ; Bosch 2005).

Parmi les systèmes de contrôle des émissions des moteurs diesel, la plupart des recherches et des études ont été menées sur la réduction des émissions de NOx parce que la teneur en NOx dans l’échappement du moteur diesel a le pourcentage le plus élevé parmi les émissions polluantes. Parmi les recherches menées jusqu’à présent, la recirculation des gaz d’échappement (EGR), le piège à NOx pauvre (LNT) et la SCR sont les technologies les plus ciblées pour éliminer substantiellement les émissions de NOx.

Dans les systèmes EGR, pour réduire les émissions de NOx, les gaz d’échappement sont recyclés dans la chambre de combustion et mélangés à l’air frais lors de la course d’admission. En conséquence, l’efficacité de la combustion est détériorée, ce qui entraîne une diminution de la température de combustion et donc une réduction des formations de NOx. L’EGR est largement utilisé dans les véhicules diesel. Cependant, il ne permet pas d’atteindre une efficacité de conversion et une réduction des NOx qui soient conformes aux normes d’émission actuelles, en particulier pour les véhicules lourds. En outre, en raison de la réduction de la température dans le cylindre, cette technologie génère une augmentation des émissions de HC et de CO. (Bauner et al. 2009).

La technologie LNT, également appelée réduction par stockage des NOx (NSR) ou catalyseur adsorbeur de NOx (NAC), a été développée pour réduire les émissions de NOx notamment dans des conditions de mélange pauvre. Dans des conditions de moteur pauvre, le LNT stocke les NOx sur la couche de lavage du catalyseur. Ensuite, dans des conditions de moteur riche en carburant, il libère et fait réagir les NOx par les réactions habituelles à trois voies. Le catalyseur LNT se compose principalement de trois éléments clés. Ces composants sont un catalyseur d’oxydation (Pt), une ambiance de stockage des NOx (baryum (Ba) et/ou autres oxydes), et un catalyseur de réduction (Rh). Dans la technologie LNT, les catalyseurs à base de platine sont les catalyseurs les plus utilisés en raison de leur réduction des NOx à basse température et de leur stabilité dans l’eau et le soufre.

Comme la technologie EGR, les technologies LNT sont insuffisantes pour assurer la réduction souhaitée des émissions de NOx. En dehors des technologies EGR et LNT, il est possible de respecter les normes d’émissions actuelles avec la technologie SCR. Ainsi, la technologie SCR est une technologie récente respectable qui intéresse de nombreux chercheurs.

Dans cette section, les systèmes de contrôle des émissions pour les moteurs diesel sont particulièrement expliqués. En raison de leur utilisation étendue ; les systèmes DOC, DPF et SCR, en particulier pour les moteurs diesel à usage intensif, sont considérés séparément.

Catalyseur d’oxydation du diesel (DOC)

La fonction principale des DOC est d’oxyder les émissions de HC et de CO. En outre, les DOC jouent un rôle dans la diminution de la masse des émissions de particules diesel en oxydant certains des hydrocarbures qui sont adsorbés sur les particules de carbone (Chen et Schirmer 2003 ; Wang et al. 2008). Les DOC peuvent également être utilisés en conjonction avec des catalyseurs SCR pour oxyder le NO en NO2 et augmenter le rapport NO2:NOx. Trois réactions principales se produisent dans les DOC (Zheng et Banerjee 2009).

Le CO et les HC sont oxydés pour former du CO2 et du H2O dans le DOC (Fig. 2). Les gaz d’échappement des moteurs diesel contiennent généralement de l’O2, de 2 à 17 % en volume, qui ne réagit pas avec le carburant dans la chambre de combustion. Cet O2 est régulièrement consommé dans le DOC (Yu et Kim 2013).

Catalyseur d’oxydation du diesel

Une autre réaction chimique qui se produit dans les DOC est l’oxydation de NO pour former NO2 comme vu dans l’équation (3). La concentration de NO2 dans le NOx est vitale pour les composants en aval comme le DPF et la SCR. Une concentration élevée de NO2 dans les NOx permet d’augmenter l’efficacité du DPF et de la SCR. Dans les gaz d’échappement non traités du moteur, la composante NO2 dans les NOx n’est que d’environ 10 % à la plupart des points de fonctionnement. Avec la fonction du DOC, le taux de NO2:NO est augmenté en induisant un équilibre thermodynamique (Lee et al. 2008 ; Sampara et al. 2007).

La température est une fonction efficace sur l’efficacité du DOC. L’efficacité du DOC dans l’oxydation du CO et des HC peut être observée à des températures supérieures au  » light-off  » de l’activité catalytique. La température de light-off est définie comme la température à laquelle la réaction commence dans le catalyseur et varie en fonction de la composition de l’échappement, de la vitesse d’écoulement et de la composition du catalyseur.

Le DOC peut également être utilisé comme un réchauffeur catalytique. L’oxydation des émissions de CO et HC génère pour libérer de la chaleur. Cette chaleur est utilisée pour augmenter la température des gaz d’échappement en aval du DOC. L’augmentation de la température des gaz d’échappement favorise la régénération du DPF. Dans le DOC, la température des gaz d’échappement augmente d’environ 90 °C pour chaque 1 % de volume d’oxydation du CO. Comme l’augmentation de la température est très rapide, un gradient de température élevé s’établit dans le DOC. La contrainte qui en résulte dans le support céramique et le convertisseur catalytique est limitée à la hausse de température autorisée d’environ 200-250 °C (Bosch 2005).

Le DOC est généralement une structure monolithique en nid d’abeille en céramique ou en métal. Outre cette structure porteuse, il est constitué d’un mélange d’oxydes (washcoat) composé d’oxyde d’aluminium (Al2O3), d’oxyde de cérium (CeO2), d’oxyde de zirconium (ZrO2), et de métaux nobles catalytiques actifs tels que le platine (Pt), le palladium (Pd), et le rhodium (Rh). La fonction principale de la couche de lavage est de fournir une grande surface pour le métal noble, et de ralentir le frittage du catalyseur qui se produit à haute température, entraînant une baisse irréversible de l’activité du catalyseur. La quantité de métaux nobles utilisée pour le revêtement, souvent appelée charge, est spécifiée en g/ft3. La charge est d’environ 50-90 g/ft3. Actuellement, le DOC contenant du Pt et du Pd est le plus couramment utilisé pour l’oxydation et de nombreuses études menées par les chercheurs se sont concentrées sur ces catalyseurs à base de métaux précieux (Kolli et al. 2010 ; Kim et al. 2003 ; Wiebenga et al. 2012 ; Wang et al. 2008 ; Haneda et al. 2011).

Les principales propriétés dans le choix des DOC sont la température d’allumage, l’efficacité de conversion, la stabilité de la température et la tolérance à l’empoisonnement et les coûts de fabrication. Cependant, des paramètres tels que la densité des canaux (spécifiée en cpsi (canaux par pouce carré)), l’épaisseur de la paroi des canaux individuels et les dimensions externes du convertisseur (surface de section transversale et longueur) ont un rôle significatif sur les propriétés des DOC. La densité des canaux et l’épaisseur des parois déterminent la réponse à l’échauffement, la contre-pression des gaz d’échappement et la stabilité mécanique du convertisseur catalytique (Zervas 2008).

Le volume du DOC (Vc) est défini comme un facteur du débit volumétrique des gaz d’échappement, qui est lui-même proportionnel au volume balayé (Vs) du moteur. Les chiffres de conception typiques pour un DOC sont Vc/Vs = 0,6-0,8. Le rapport entre le débit volumétrique des gaz d’échappement et le volume du catalyseur est appelé vitesse spatiale . Les chiffres typiques de SV pour un catalyseur d’oxydation sont de 150 000-250 000 h-1 (Bosch 2005).

Depuis leur première introduction dans les années 1970, les DOC restent une technologie clé pour les moteurs diesel jusqu’à nos jours (Wang et al. 2008). Tous les nouveaux moteurs diesel montés dans les voitures particulières, les véhicules diesel légers et lourds sont désormais équipés de DOC. Les réductions d’émissions liées à l’utilisation des DOC sont estimées à environ 60-90 % pour les HC et le CO.

Les DOC sont des systèmes de contrôle des émissions largement préférés non seulement pour les véhicules lourds mais aussi pour les véhicules légers, dans de nombreux pays comme l’Europe, les États-Unis et le Japon. Les catalyseurs d’oxydation contenant du Pt et du Pd sont les catalyseurs les plus populaires sur le marché mondial. L’un des problèmes majeurs de ces précieux catalyseurs est qu’ils entraînent la réaction du SO2 en SO3 qui réagit ensuite avec l’eau et génère des formes de sulfates et d’acide sulfurique. Ces formes ont des effets assez nocifs, comme l’endommagement des systèmes de contrôle des émissions après traitement, ainsi que plusieurs problèmes environnementaux et sanitaires. Il n’existe aucune technologie permettant de prévenir et d’éliminer ces formes. Bien que l’ULSD soit utilisé dans de nombreux pays du monde, le problème n’a pas pu être résolu complètement. L’utilisation de carburants alternatifs comme le biodiesel, l’alcool méthylique, etc. peut réduire ou éliminer complètement ce polluant. En outre, il est possible d’augmenter l’efficacité de conversion du DOC en utilisant des carburants alternatifs (Zhu et al. 2013).

Filtre à particules de diesel (DPF)

Les DPF ont été appliqués dans la production de véhicules depuis 2000. Ils sont utilisés pour éliminer les émissions de particules des gaz d’échappement par filtration physique et sont généralement constitués d’un monolithe à structure en nid d’abeille en cordiérite (2MgO-2Al2O3-5SiO2) ou en carbure de silicium (SiC) dont les canaux sont bouchés à des extrémités alternées. Les canaux bouchés à chaque extrémité forcent les matières particulaires diesel à traverser les parois poreuses du substrat, qui agissent comme un filtre mécanique (Fig. 3). Lorsque les particules de suie traversent les parois, elles sont transportées par diffusion dans les parois des pores où elles adhèrent. Ce filtre comporte un grand nombre de canaux parallèles, essentiellement carrés. L’épaisseur des parois des canaux est généralement de 300 à 400 μm. La taille des canaux est spécifiée par leur densité cellulaire (Valeur typique : 100-300 cpsi) (Kuki et al. 2004 ; Ohno et al. 2002 ; Tsuneyoshi et Yamamoto 2012).

Filtration du DPF

Les parois du filtre sont conçues pour présenter une porosité optimale, permettant aux gaz d’échappement de traverser leurs parois sans trop d’encombre, tout en étant suffisamment imperméables pour recueillir les espèces particulaires. Lorsque le filtre est de plus en plus saturé de suie, une couche de suie se forme à la surface des parois du canal. Cela permet une filtration de surface très efficace pour la phase de fonctionnement suivante. Cependant, il faut éviter une saturation excessive. Au fur et à mesure que les filtres accumulent des particules, il se crée une contre-pression qui a de nombreux effets négatifs tels qu’une augmentation de la consommation de carburant, des pannes de moteur et des contraintes dans le filtre. Pour prévenir ces effets négatifs, le DPF doit être régénéré en brûlant les PM piégées.

Il existe par la suite deux types de processus de régénération des DPF communément appelés régénération active et régénération passive. La régénération active peut être appliquée périodiquement aux DPF dans lesquels la suie piégée est éliminée par une oxydation contrôlée avec O2 à 550 °C ou à des températures plus élevées (Jeguirim et al. 2005). Dans une régénération active du DPF, les PM sont oxydées périodiquement par la chaleur fournie par des sources extérieures, telles qu’un chauffage électrique ou un brûleur à flamme. La combustion des PM, capturées dans le filtre, a lieu dès que la charge de suie dans le filtre atteint une limite fixée (environ 45 %) indiquée par la chute de pression à travers le DPF.

La température de régénération plus élevée et la grande quantité d’énergie pour la fourniture de chaleur sont des problèmes sérieux pour la régénération active. Alors que les températures aussi élevées que le point de fusion du filtre génèrent la défaillance du DPF, la nécessité de l’énergie pour le chauffage augmente le coût de production du système en raison des suppléments complexes. Ces effets négatifs considèrent la régénération active comme étant hors de préférence.

Contrairement à la régénération active, dans la régénération passive du DPF, l’oxydation des PM se produit à la température des gaz d’échappement par combustion catalytique favorisée par le dépôt de catalyseurs appropriés dans le piège lui-même. Les PM sont oxydées par un processus de réaction catalytique continu qui n’utilise aucun carburant supplémentaire. Dans une plage de température comprise entre 200 et 450 °C, de petites quantités de NO2 favorisent l’oxydation continue des particules de carbone déposées. C’est la base du piège à régénération continue (CRT) qui utilise le NO2 en continu pour oxyder la suie dans des températures relativement basses sur un DPF (York et al. 2007, Allansson et al. 2002).

Dans la régénération passive, l’ensemble du processus est très simple, silencieux, et efficace et économe en carburant, c’est-à-dire que ni le conducteur du véhicule ni le système de gestion du moteur du véhicule n’ont à faire quoi que ce soit pour induire la régénération du DPF. Dans ce procédé, on utilise généralement un filtre en carbure de silicium à écoulement mural avec un DOC, un système de gestion du moteur sophistiqué et des capteurs. Le DOC en amont du DPF augmente le rapport NO2/NO dans l’échappement et abaisse la température de combustion des PM. Le NO2 fournit un oxydant plus efficace que l’oxygène et offre ainsi une efficacité de régénération passive optimale (Johansen et al. 2007).

Le filtre SiC à flux mural est l’un des filtres les plus utilisés comme DPF dans le monde. Comme la régénération se produit à des températures d’échappement élevées, le DOC doit être utilisé en amont de ce filtre. Les DPF catalysés (CDPF) logeant la formulation du DOC sur le DPF lui-même peuvent éliminer cette obligation. Dans ce système, il n’y a pas de DOC ni de système de post-traitement en amont du DPF et toutes les réactions ont lieu dans le CDPF. Le CDPF dans lequel le Pt est utilisé comme catalyseur a le même rendement de conversion que le filtre SiC à écoulement mural. Avec les CDPF, la température d’oxydation de la suie peut être diminuée. En plus de l’oxydation se produisant dans le DPF peut être réalisée à des températures plus basses, le taux de conversion peut être encore augmenté en utilisant du biodiesel ou des additifs de carburant (Lamharess et al. 2011). Bien que la régénération soit l’un des problèmes majeurs pour les DPF, de nos jours, de nombreuses études et recherches ont été menées pour résoudre ce problème et diminuer les températures d’oxydation des suies.

Réduction catalytique sélective (SCR)

La SCR est une autre technologie pour réduire les émissions de NOx et particulièrement améliorée pour les véhicules à haut rendement. En raison de la faible température d’échappement, elle n’a pas été largement utilisée pour les véhicules légers. Mais aujourd’hui, elle est développée pour les véhicules légers de tourisme et quelques constructeurs de véhicules légers comme Audi ont utilisé cette technologie dans leur automobile. La SCR est utilisée pour minimiser les émissions de NOx dans les gaz d’échappement en utilisant l’ammoniac (NH3) comme réducteur (Biswas et al. 2009). L’eau et le N2 sont libérés à la suite de la conversion catalytique des NOx dans les gaz d’échappement. En raison des effets toxiques du NH3 et pour éviter la combustion du NH3 dans l’atmosphère chaude avant la réaction, le NH3 est fourni par une solution aqueuse d’urée (Moreno-Tost et al. 2008 ; Hamada et Haneda 2012). Cette solution est obtenue à partir du mélange de 33 % d’urée (NH2)2CO et de 67 % d’eau pure en masse.

Afin d’obtenir une efficacité élevée, la quantité de NH3 stockée sur le catalyseur SCR doit être contrôlée aussi élevée que possible. Cependant, un stockage élevé de NH3 peut entraîner un glissement indésirable d’ammoniac. Le glissement d’ammoniac est généralement évité ou minimisé par l’injection précise d’urée en fonction de l’ammoniac requis (Majewski et Khair 2006). En pulvérisant la solution sur les gaz d’échappement, à la suite de la vaporisation de l’eau pure, les particules solides d’urée commencent à fondre et la thermolyse a lieu comme on le voit dans l’équation (4) (Koebel et al. 2000 ; Yim et al. 2004).

NH3 et l’acide isocyanique sont formés dans la réaction de thermolyse. Le NH3 participe aux réactions du catalyseur SCR, tandis que l’acide isocyanique est converti avec l’eau dans une réaction d’hydrolyse (Koebel et al. 2000). D’autres NH3 sont produits par cette hydrolyse .

Les réactions de thermolyse et d’hydrolyse se produisent plus rapidement que les réactions de SCR. Deux molécules d’ammoniac sont produites dans une urée moléculaire par des réactions de thermolyse et d’hydrolyse (Chi et DaCosta 2005). L’efficacité des réactions visant à produire du NH3 à partir de l’urée dépend largement de la température des gaz d’échappement. Alors que la température de fusion de l’urée est de 133 °C, il est indiqué dans différentes recherches que la thermolyse commence à 143, 152, 160 °C (Linde 2007 ; Oh et al. 2004 ; Sun et al. 2001 ; Schaber et al. 2004 ; Calabrese et al. 2000). Bien que la conversion de la solution aqueuse d’urée en NH3 soit amorcée au moment de la pulvérisation de l’injecteur, la conversion complète n’est pas achevée par l’entrée du catalyseur. La moitié de la quantité totale de décomposition de l’urée en NH3 est obtenue jusqu’à l’entrée du catalyseur. Ainsi, l’efficacité de la conversion est théoriquement de 50 % jusqu’à l’entrée du catalyseur. Cependant, la mise en œuvre de la réaction d’hydrolyse en phase gazeuse avant l’entrée du catalyseur augmente le rendement de conversion en raison de la température d’échappement (Koebel et al. 2000 ; Chi et DaCosta 2005). Après la thermolyse et l’hydrolyse, les réactions chimiques qui se produisent dans le catalyseur SCR sont présentées ci-dessous.

La vitesse des réactions SCR peut être listée comme « 7 > 6 > 8 ». Le taux de réaction de l’équation (7) est plus élevé que les autres réactions. La réaction de l’Eq. (6) est réalisée en l’absence de tout catalyseur d’oxydation avant le catalyseur SCR, à savoir les émissions de NOx sous forme de NO. Dans le cas de l’utilisation d’un DOC avec une taille et une capacité élevées avant le catalyseur SCR, les émissions de NOx deviennent sous forme de NO et la réaction de l’Eq. (8) a lieu. Par conséquent, le taux de réaction diminue et une baisse de l’efficacité de conversion des émissions de NOx est réalisée. La réaction de l’équation (7) aura lieu si la taille et la quantité de chargement du catalyseur d’oxydation sont optimisées. En raison du taux élevé de réaction, la conversion des émissions de NOx est réalisée efficacement. Le rapport NO:NO2 de 1:1 montre la performance maximale de la SCR. Pour cette raison, il est nécessaire de fixer un rapport NO:NO2 d’environ 1:1 (Sluder et al. 2005 ; Devarakonda et al. 2008 ; Shost et al. 2008).

La figure 4 montre un système SCR typique avec DOC. Les catalyseurs à base de zéolite et de vanadium sont utilisés dans les systèmes SCR. La température joue un rôle caractéristique dans le choix du catalyseur. Alors que les zéolites de cuivre ont la meilleure performance à basse température, les zéolites de fer ont la meilleure performance à haute température (Hamada et Haneda 2012).

Système SCR typique avec DOC

Le système SCR peut fonctionner dans la température entre 200 et 600 °C. Les réactions commencent généralement à 200 °C, et le rendement de conversion maximal est obtenu à 350 °C (Way et al. 2009). Les températures inférieures à 200 °C entraînent la formation d’acide cyanhydrique, de biurée, de mélamine, d’amélide et d’ameline en raison des réactions de décomposition de la solution d’urée. Ces composants peuvent s’accumuler dans la paroi du tuyau d’échappement et conduire à des résultats indésirables (Schaber et al. 2004). Pour éviter ces formations, la pulvérisation de la solution d’urée commence lorsque la température des gaz d’échappement est supérieure à 200 °C. En outre, les températures supérieures à 600 °C provoquent la combustion du NH3 avant de réagir avec les émissions de NOx.

Les recherches sur les systèmes SCR ont été intensifiées pour la conception du système, le système de distribution de l’urée, le catalyseur, la solution d’injection, la pression d’injection et les temps.

V2O5-WO3/TiO2, Fe-ZSM5, Cu-ZSM5, et Ag/Al2O3 sont le catalyseur le plus couramment utilisé et de nombreuses recherches sont axées sur ces types de catalyseurs. Le Cu-PPHs, le CeO2-TiO2, le Cu/Al2O3, le NbCe et le Fe-MFI sont les autres types de catalyseurs qui sont d’actualité. Dans de nombreuses recherches menées sur ces catalyseurs, le rendement de conversion des émissions de NOx a été obtenu à des taux supérieurs à 90 % (Shan et al. 2012 ; Casapu et al. 2011 ; Oliveira et al. 2011). Les catalyseurs à base de TiO2 dopé par le tungstène en utilisant le vanadium comme composant actif sont les catalyseurs les plus appliqués pour la SCR en raison de leur haute activité même à basse température et de leur haute sélectivité pour le NO2 comme produit. La zéolite est une autre base qui peut être utilisée à la place du TiO2, et présente quelques différences au niveau de l’efficacité de la conversion des NOx. Contrairement à ces bases, les catalyseurs Ag-Al2O3 ont une activité relativement faible sous la basse température d’échappement.

La qualité de l’injection d’urée et le mélange sont complexes et d’une importance critique. De nombreuses études ont été menées pour déterminer l’effet de la qualité des gouttelettes d’urée sur le rendement de conversion. Elles montrent que l’injection d’urée est un paramètre significatif sur le rendement de conversion. Elle peut affecter l’efficacité de conversion jusqu’à 10 %.

Bien que de nombreuses amines (Méthylamine, éthylamine, propylamine et butylamine) aient été testées comme solution d’injection, aucune n’a pu atteindre l’efficacité de la solution d’urée nommée AdBlue sur les marchés du monde entier (Stanciulescu et al. 2010). D’autres réducteurs, également, ont été passés au crible pour remplacer l’ammoniac.

Dans les applications SCR, les hydrocarbures (HC) peuvent être utilisés comme réducteur à la place de l’ammoniac ou de l’urée. Cette méthode est connue sous le nom de SCR aux hydrocarbures (HC-SCR), et de nombreuses recherches ont été menées sur cette méthode. En raison de l’existence d’hydrocarbures dans les gaz d’échappement (mode passif) ou dans le carburant injecté lui-même (mode actif), il est relativement simple de l’appliquer aux véhicules de tourisme. Dans les moteurs diesel, le principal HC est le carburant diesel, mais d’autres HC tels que l’éthanol, l’acétone et le propanol peuvent être injectés dans le flux d’échappement pour aider à la réduction des NOx. Le catalyseur Ag-Al2O3 est le catalyseur le plus prometteur pour le HC-SCR.

Comparé aux solutions de contrôle des émissions (EGR, LNT, et SCR) pour réduire les émissions de NOx, il a généralement montré que SCR a la haute efficacité dans la conversion de NOx. Contrairement à la technologie LNT, la SCR élimine les NOx en continu grâce à l’agent réducteur actif sur la surface du catalyseur. Par ailleurs, la technologie LNT a une large fenêtre de température de fonctionnement et une température de désulfuration plus basse. Parce qu’il entraîne une augmentation des émissions de HC et de CO et une faible efficacité de conversion des NOx par rapport à la SCR et au LNT, l’EGR est à la traîne. Dans de nombreuses applications, ces technologies peuvent être utilisées en combinaison pour augmenter l’efficacité de conversion des NOx (Xu et McCabe 2012 ; Lopez et al. 2009).

Comme tous les autres dispositifs de post-traitement avancés, la teneur en soufre dans le carburant de combustion est un problème important pour le catalyseur SCR. Les technologies de post-traitement sont si sensibles à la teneur en soufre dans le carburant. Le soufre contenu dans le carburant diesel est inclus dans les catalyseurs et commence à s’accumuler dans les sites actifs du catalyseur, ce qui réduit l’activité catalytique. Bien que les sulfates puissent être décomposés thermiquement, des températures élevées (>600 °C) sont nécessaires pour la désulfuration dans des conditions riches. Des carburants de substitution et des additifs pour carburants ont été utilisés pour prévenir l’effet des sulfures sur les dispositifs de post-traitement. Il est possible d’augmenter l’efficacité de la réduction des émissions des systèmes de post-traitement avec des carburants ne contenant pas de soufre. En particulier, le biodiesel est le carburant alternatif le plus utilisé pour prévenir les dommages causés par le soufre, et de nombreuses recherches ont été menées sur l’utilisation du biodiesel comme carburant alternatif au diesel (Ng et al. 2010).