Nel mondo di oggi, la protezione dell’ambiente è diventata un argomento di preoccupazione centrale. Molte agenzie e organizzazioni cercano di prevenire i danni all’ambiente e alla salute umana causati dai gas serra e dalle emissioni inquinanti. A causa degli effetti negativi delle emissioni diesel sulla salute e sull’ambiente, i governi hanno presentato i requisiti per gli standard delle emissioni di scarico ammissibili. L’Europa ha sviluppato standard Euro che sono stati continuamente abbassati dal 1993 con l’Euro I all’Euro VI, rispettivamente.

La tabella 1 mostra gli standard Euro per i veicoli M1 e M2, N1 e N2 come definiti nella direttiva 70/156/CE con massa di riferimento ≤2.610 kg. I limiti sono definiti in massa per energia (g/kWh) in questa tabella. I regolamenti negli standard Euro diventano progressivamente più severi negli anni successivi. Rispetto alla norma Euro I, la norma Euro VI per le emissioni di CO, HC, NOx e PM è stata ridotta rispettivamente del 66, 76, 95 e 98%. La data di attuazione della norma Euro VI per i veicoli pesanti è stata il 1° settembre 2014 (Delphi et al. 2012).

I valori di emissione che sono stati più severi giorno dopo giorno hanno obbligato i produttori di veicoli a lavorare sulla riduzione delle emissioni inquinanti dai veicoli. Negli studi che sono stati condotti per decenni, si sono concentrati sulle modifiche del motore, sui sistemi di iniezioni di carburante a controllo elettronico e sul miglioramento delle proprietà del carburante. Tuttavia, queste misure non sono riuscite a raggiungere la riduzione delle emissioni determinata dalle norme. I livelli di emissione desiderati possono essere raggiunti solo per mezzo di sistemi di controllo delle emissioni post-trattamento. I veicoli sono dotati di sistemi di controllo delle emissioni per soddisfare le norme e i requisiti effettivi delle emissioni. Con i sistemi di controllo delle emissioni, le sostanze inquinanti dallo scarico possono essere eliminate dopo che lasciano il motore, appena prima che vengano emesse nell’aria (Prasad e Bella 2010; Bosch 2005).

Tra i sistemi di controllo delle emissioni dei motori diesel, la maggior parte delle ricerche e degli studi sono stati condotti sulla riduzione delle emissioni di NOx perché il contenuto di NOx nello scarico del motore diesel ha la percentuale più alta tra le emissioni inquinanti. Tra le ricerche condotte finora, il ricircolo dei gas di scarico (EGR), la trappola magra per NOx (LNT) e l’SCR sono le tecnologie più mirate per eliminare sostanzialmente le emissioni di NOx.

Nei sistemi EGR, per ridurre le emissioni di NOx, il gas di scarico viene ricircolato nella camera di combustione e mescolato con aria fresca al momento dell’aspirazione. Di conseguenza, l’efficienza della combustione è peggiorata portando alla diminuzione della temperatura di combustione che significa una riduzione delle formazioni di NOx. L’EGR è ampiamente utilizzato nei veicoli diesel. Tuttavia, non può raggiungere singolarmente un’alta efficienza di conversione di NOx e una riduzione che soddisfi gli attuali standard di emissione per i veicoli pesanti in particolare. Inoltre, a causa della riduzione della temperatura nel cilindro, questa tecnologia genera un aumento delle emissioni di HC e CO. (Bauner et al. 2009).

La tecnologia LNT, chiamata anche NOx-storage-reduction (NSR) o NOx adsorber catalyst (NAC), è stata sviluppata per ridurre le emissioni di NOx soprattutto in condizioni di magra. In condizioni di motore magro, l’LNT immagazzina NOx sul washcoat del catalizzatore. Poi, in condizioni di motore ricco di carburante, rilascia e reagisce i NOx con le solite reazioni a tre vie. Il catalizzatore LNT consiste principalmente di tre componenti chiave. Questi componenti sono un catalizzatore di ossidazione (Pt), un ambiente di stoccaggio di NOx (bario (Ba) e/o altri ossidi), e un catalizzatore di riduzione (Rh). Nella tecnologia LNT, i catalizzatori a base di platino sono i catalizzatori più utilizzati a causa della loro riduzione di NOx a bassa temperatura e stabilità in acqua e zolfo.

Come la tecnologia EGR, le tecnologie LNT sono insufficienti a fornire la riduzione desiderata delle emissioni di NOx. Oltre alle tecnologie EGR e LNT, è possibile soddisfare gli attuali standard di emissione con la tecnologia SCR. Quindi, la tecnologia SCR è una tecnologia recente rispettabile a cui molti ricercatori sono interessati.

In questa sezione, i sistemi di controllo delle emissioni per i motori diesel sono spiegati in particolare. A causa del loro ampio utilizzo, i sistemi DOC, DPF e SCR, specialmente per i motori diesel pesanti, sono considerati separatamente.

Catalizzatore di ossidazione del diesel (DOC)

La funzione principale dei DOC è di ossidare le emissioni di HC e CO. Inoltre, i DOC giocano un ruolo nel diminuire la massa delle emissioni di particolato diesel ossidando alcuni degli idrocarburi che sono adsorbiti sulle particelle di carbonio (Chen e Schirmer 2003; Wang et al. 2008). I DOC possono anche essere usati insieme ai catalizzatori SCR per ossidare NO in NO2 e aumentare il rapporto NO2:NOx. Ci sono tre reazioni principali che avvengono nei DOC (Zheng e Banerjee 2009).

CO e HC sono ossidati per formare CO2 e H2O nel DOC (Fig. 2). I gas di scarico diesel contengono generalmente O2, dal 2 al 17% in volume, che non reagisce con il carburante nella camera di combustione. Questo O2 viene costantemente consumato nel DOC (Yu e Kim 2013).

Catalizzatore di ossidazione del diesel

Un’altra reazione chimica che avviene nei DOC è l’ossidazione di NO per formare NO2 come visto in Eq. (3). La concentrazione di NO2 nel NOx è vitale per i componenti a valle come DPF e SCR. Un’alta concentrazione di NO2 nel NOx genera un aumento dell’efficienza di DPF e SCR. Nel gas di scarico del motore non trattato, il componente NO2 nel NOx è solo circa il 10% nella maggior parte dei punti operativi. Con la funzione del DOC, il tasso NO2:NO è aumentato inducendo l’equilibrio termodinamico (Lee et al. 2008; Sampara et al. 2007).

La temperatura è una funzione efficace sull’efficienza del DOC. L’efficacia del DOC nell’ossidare CO e HC può essere osservata a temperature al di sopra del “light-off” per l’attività catalitica. La temperatura di light-off è definita come la temperatura in cui la reazione inizia nel catalizzatore e varia a seconda della composizione dei gas di scarico, della velocità del flusso e della composizione del catalizzatore.

Il DOC può anche essere usato come riscaldatore catalitico. L’ossidazione delle emissioni di CO e HC genera il rilascio di calore. Questo calore è usato per aumentare la temperatura dei gas di scarico a valle del DOC. L’aumento della temperatura dei gas di scarico favorisce la rigenerazione del DPF. Nel DOC, la temperatura del gas di scarico aumenta approssimativamente oltre 90 °C per ogni 1 % di volume di ossidazione di CO. Poiché l’aumento di temperatura è molto rapido, nel DOC si stabilisce un ripido gradiente di temperatura. Lo stress risultante nel carrier ceramico e nel catalizzatore è limitato all’escursione termica consentita di circa 200-250 °C (Bosch 2005).

DOC è comunemente una struttura a nido d’ape monolitica in ceramica o metallo. Oltre a questa struttura portante, consiste in una miscela di ossido (washcoat) composta da ossido di alluminio (Al2O3), ossido di cerio (CeO2), ossido di zirconio (ZrO2), e metalli nobili catalitici attivi come platino (Pt), palladio (Pd), e rodio (Rh). La funzione primaria del washcoat è quella di fornire una grande superficie per il metallo nobile, e di rallentare la sinterizzazione del catalizzatore che si verifica ad alte temperature, portando ad un calo irreversibile dell’attività del catalizzatore. La quantità di metalli nobili usati per il rivestimento, spesso indicata come il carico, è specificata in g/ft3. Il carico è di circa 50-90 g/ft3. Attualmente, il DOC contenente Pt e Pd è più comunemente usato per l’ossidazione e molti studi condotti dai ricercatori si sono concentrati su questi catalizzatori a base di metalli preziosi (Kolli et al. 2010; Kim et al. 2003; Wiebenga et al. 2012; Wang et al. 2008; Haneda et al. 2011). Tuttavia, parametri come la densità dei canali (specificata in cpsi (canali per pollice quadrato)), lo spessore della parete dei singoli canali e le dimensioni esterne del convertitore (area della sezione trasversale e lunghezza) hanno un ruolo significativo sulle proprietà dei DOC. La densità dei canali e lo spessore delle pareti determinano la risposta di riscaldamento, la contropressione dei gas di scarico e la stabilità meccanica del convertitore catalitico (Zervas 2008).

Il volume del DOC (Vc) è definito come un fattore del flusso volumetrico dei gas di scarico, che è proporzionale al volume spazzato (Vs) del motore. I valori tipici di progetto per un DOC sono Vc/Vs = 0,6-0,8. Il rapporto tra il flusso volumetrico dei gas di scarico e il volume del catalizzatore è chiamato velocità dello spazio. Le cifre tipiche di SV per un catalizzatore di ossidazione sono 150.000-250.000 h-1 (Bosch 2005).

Dalla prima introduzione negli anni ’70, i DOC rimangono una tecnologia chiave per i motori diesel fino ad oggi (Wang et al. 2008). Tutti i nuovi motori diesel montati in autovetture, veicoli diesel leggeri e pesanti sono ora dotati di DOC. Le riduzioni delle emissioni dovute all’uso dei DOC sono stimate intorno al 60-90% per HC e CO.

I DOC sono ampiamente preferiti come sistemi di controllo delle emissioni non solo per i veicoli pesanti ma anche per quelli leggeri, in molti paesi come Europa, USA e Giappone. I catalizzatori di ossidazione contenenti Pt e Pd sono i catalizzatori più popolari nel mercato mondiale. Uno dei maggiori problemi di questi preziosi catalizzatori è che portano la reazione di SO2 a SO3 che di conseguenza reagisce con l’acqua e genera forme di solfati e acido solforico. Queste forme hanno effetti piuttosto dannosi come il danneggiamento dei sistemi di controllo delle emissioni post-trattamento e causano diversi problemi ambientali e di salute. Non esiste una tecnologia per prevenire ed eliminare queste forme. Anche se l’ULSD è usato in molti paesi del mondo, il problema non può essere risolto completamente. L’uso di carburanti alternativi come il biodiesel, l’alcol metilico ecc. può ridurre o eliminare completamente questo inquinante. Inoltre, è possibile aumentare l’efficienza di conversione del DOC utilizzando combustibili alternativi (Zhu et al. 2013).

Filtro per particolato diesel (DPF)

I DPF sono stati applicati nella produzione di veicoli dal 2000. Sono usati per rimuovere le emissioni di PM dal gas di scarico tramite filtrazione fisica e di solito sono fatti di cordierite (2MgO-2Al2O3-5SiO2) o di un monolite con struttura a nido d’ape in carburo di silicio (SiC) con i canali bloccati a estremità alterne. I canali bloccati ad ogni estremità forzano il particolato diesel attraverso le pareti porose del substrato, che agiscono come un filtro meccanico (Fig. 3). Quando le particelle di fuliggine passano attraverso le pareti, vengono trasportate per diffusione nelle pareti dei pori dove aderiscono. Questo filtro ha una grande quantità di canali paralleli per lo più quadrati. Lo spessore delle pareti dei canali è tipicamente 300-400 μm. La dimensione dei canali è specificata dalla loro densità cellulare (valore tipico: 100-300 cpsi) (Kuki et al. 2004; Ohno et al. 2002; Tsuneyoshi e Yamamoto 2012).

Filtrazione del DPF

Le pareti del filtro sono progettate per avere una porosità ottimale, permettendo ai gas di scarico di passare attraverso le loro pareti senza troppi impedimenti, pur essendo sufficientemente impermeabili per raccogliere le specie di particolato. Man mano che il filtro diventa sempre più saturo di fuliggine, si forma uno strato di fuliggine sulla superficie delle pareti del canale. Questo fornisce una filtrazione superficiale altamente efficiente per la fase operativa successiva. Tuttavia, bisogna evitare una saturazione eccessiva. Man mano che i filtri accumulano PM, si forma una contropressione che ha molti effetti negativi come l’aumento del consumo di carburante, il guasto del motore e lo stress nel filtro. Per prevenire questi effetti negativi, il DPF deve essere rigenerato bruciando il PM intrappolato.

Ci sono poi due tipi di processi di rigenerazione dei DPF comunemente chiamati rigenerazione attiva e rigenerazione passiva. La rigenerazione attiva può essere applicata periodicamente ai DPF in cui la fuliggine intrappolata viene rimossa attraverso un’ossidazione controllata con O2 a 550 °C o temperature superiori (Jeguirim et al. 2005). In una rigenerazione attiva del DPF, il PM viene ossidato periodicamente dal calore fornito da fonti esterne, come un riscaldatore elettrico o un bruciatore a fiamma. La combustione del PM, catturato nel filtro, avviene non appena il carico di fuliggine nel filtro raggiunge un limite stabilito (circa il 45%) indicato dalla caduta di pressione attraverso il DPF.

La temperatura di rigenerazione più alta e la grande quantità di energia per la fornitura di calore sono problemi seri per la rigenerazione attiva. Mentre le temperature così alte come il punto di fusione del filtro generano il fallimento del DPF, la necessità di energia per il riscaldamento aumenta il costo di produzione del sistema a causa dei supplementi complessi. Questi effetti negativi considerano la rigenerazione attiva fuori preferenza.

A differenza della rigenerazione attiva, nella rigenerazione passiva del DPF, l’ossidazione delle PM avviene alla temperatura dei gas di scarico tramite combustione catalitica promossa dal deposito di catalizzatori adatti all’interno della trappola stessa. Il PM viene ossidato da un processo di reazione catalitica in corso che non utilizza alcun carburante aggiuntivo. In un intervallo di temperatura compreso tra 200 e 450 °C, piccole quantità di NO2 promuovono l’ossidazione continua delle particelle di carbonio depositate. Questa è la base della trappola a rigenerazione continua (CRT) che usa NO2 continuamente per ossidare la fuliggine entro temperature relativamente basse su un DPF (York et al. 2007, Allansson et al. 2002).

Nella rigenerazione passiva, l’intero processo è molto semplice, silenzioso ed efficace e a basso consumo di carburante, cioè né l’operatore del veicolo né il sistema di gestione del motore del veicolo devono fare nulla per indurre la rigenerazione del DPF. In questo processo, generalmente, viene utilizzato un filtro al carburo di silicio a flusso di parete con DOC, un sofisticato sistema di gestione del motore e dei sensori. Il DOC a monte del DPF aumenta il rapporto tra NO2 e NO nello scarico e abbassa la temperatura di combustione delle PM. NO2 fornisce un ossidante più efficace dell’ossigeno e quindi fornisce un’efficienza di rigenerazione passiva ottimale (Johansen et al. 2007).

Il filtro SiC a flusso di parete è uno dei filtri più usati come DPF in tutto il mondo. Poiché la rigenerazione avviene ad alte temperature di scarico, il DOC deve essere usato a monte di questo filtro. I DPF catalizzati (CDPF) che ospitano la formulazione DOC sul DPF stesso possono eliminare questo obbligo. In questo sistema, non c’è alcun DOC o alcun sistema di post-trattamento a monte del DPF e tutte le reazioni avvengono nel CDPF. Il CDPF in cui il Pt è usato come catalizzatore ha la stessa efficienza di conversione rispetto al filtro SiC a flusso di parete. Con i CDPF, la temperatura di ossidazione della fuliggine può essere diminuita. Oltre all’ossidazione che avviene nel DPF può essere realizzata a temperature più basse, il tasso di conversione può essere ulteriormente aumentato utilizzando biodiesel o additivi per carburanti (Lamharess et al. 2011). Anche se la rigenerazione è uno dei problemi principali per i DPF, al giorno d’oggi molti studi e ricerche sono stati condotti per risolvere questo problema e diminuire le temperature di ossidazione delle fuliggini.

Riduzione catalitica selettiva (SCR)

SCR è un’altra tecnologia per ridurre le emissioni di NOx e specialmente migliorata per i veicoli ad alto rendimento. A causa della bassa temperatura di scarico, non è stata utilizzata ampiamente per i veicoli leggeri. Ma al giorno d’oggi, si sta sviluppando per i veicoli passeggeri leggeri e alcuni produttori di veicoli leggeri come Audi hanno utilizzato questa tecnologia nelle loro automobili. L’SCR è usato per minimizzare le emissioni di NOx nel gas di scarico per utilizzare l’ammoniaca (NH3) come riduttore (Biswas et al. 2009). Acqua e N2 sono rilasciati come risultato della conversione catalitica di NOx nel gas di scarico. A causa degli effetti tossici dell’NH3 e per evitare di bruciare l’NH3 nell’atmosfera calda prima della reazione, l’NH3 è fornito da una soluzione acquosa di urea (Moreno-Tost et al. 2008; Hamada e Haneda 2012). Questa soluzione è ottenuta dalla miscelazione del 33% di urea (NH2)2CO e del 67% di acqua pura in massa.

Per ottenere un’alta efficienza, la quantità di NH3 immagazzinata sul catalizzatore SCR dovrebbe essere controllata il più possibile. Tuttavia, un elevato stoccaggio di NH3 può portare a un’ammoniaca indesiderata. Lo slittamento dell’ammoniaca è generalmente evitato o minimizzato dall’iniezione precisa di urea in base all’ammoniaca richiesta (Majewski e Khair 2006). Spruzzando la soluzione sul gas di scarico, come risultato della vaporizzazione dell’acqua pura, le particelle solide di urea iniziano a sciogliersi e la termolisi ha luogo come si vede nell’Eq. (4) (Koebel et al. 2000; Yim et al. 2004).

NH3 e acido isocianico si formano nella reazione di termolisi. L’NH3 partecipa alle reazioni del catalizzatore SCR, mentre l’acido isocianico viene convertito con acqua in una reazione di idrolisi (Koebel et al. 2000). Ulteriore NH3 è prodotto da questa idrolisi.

Le reazioni di termolisi e idrolisi avvengono più rapidamente delle reazioni SCR. Due molecole di ammoniaca sono prodotte in un’urea molecolare da reazioni di termolisi e idrolisi (Chi e DaCosta 2005). L’efficienza delle reazioni per produrre NH3 dall’urea dipende in gran parte dalla temperatura dei gas di scarico. Mentre la temperatura di fusione dell’urea è di 133 °C, è indicato in diverse ricerche che la termolisi inizia a 143, 152, 160 °C (Linde 2007; Oh et al. 2004; Sun et al. 2001; Schaber et al. 2004; Calabrese et al. 2000). Anche se la conversione della soluzione acquosa di urea in NH3 è iniziata al momento della spruzzatura dell’iniettore, la conversione completa non è completata dall’ingresso del catalizzatore. La metà della quantità totale di decomposizione dell’urea in NH3 è ottenuta fino all’ingresso del catalizzatore. Così, l’efficienza di conversione è teoricamente del 50% all’entrata del catalizzatore. Tuttavia, la realizzazione della reazione di idrolisi nella fase gassosa prima dell’ingresso del catalizzatore aumenta l’efficienza di conversione grazie alla temperatura di scarico (Koebel et al. 2000; Chi e DaCosta 2005). Dopo la termolisi e l’idrolisi, le reazioni chimiche che avvengono nel catalizzatore SCR sono mostrate di seguito.

La velocità delle reazioni SCR può essere indicata come “7 > 6 > 8”. Il tasso di reazione dell’Eq. (7) è superiore alle altre reazioni. La reazione dell’Eq. (6) si realizza in assenza di qualsiasi catalizzatore di ossidazione prima del catalizzatore SCR, cioè le emissioni di NOx sotto forma di NO. Nel caso dell’utilizzo di un DOC con un’alta dimensione e capacità prima del catalizzatore SCR, le emissioni di NOx diventano in forma di NO e la reazione di Eq. (8) ha luogo. Pertanto, il tasso di reazione diminuisce e si realizza un calo dell’efficienza di conversione delle emissioni di NOx. La reazione di Eq. (7) avrà luogo se la dimensione e la quantità di carico del catalizzatore di ossidazione sono ottimizzate. A causa dell’alto tasso di reazione, la conversione delle emissioni di NOx viene attuata efficacemente. 1:1 del rapporto NO:NO2 mostra il massimo rendimento dell’SCR. Per questo motivo, è necessario impostare un rapporto NO:NO2 di circa 1:1 (Sluder et al. 2005; Devarakonda et al. 2008; Shost et al. 2008).

La figura 4 mostra un tipico sistema SCR con DOC. I catalizzatori a base di zeolite e vanadio sono usati nei sistemi SCR. La temperatura ha un ruolo caratteristico nella scelta del catalizzatore. Mentre le zeoliti di rame hanno le migliori prestazioni a bassa temperatura, le zeoliti di ferro hanno le migliori prestazioni ad alta temperatura (Hamada e Haneda 2012).

Sistema SCR tipico con DOC

Il sistema SCR può funzionare a temperature tra 200 e 600 °C. Le reazioni iniziano generalmente a 200 °C, e la massima efficienza di conversione si ottiene a 350 °C (Way et al. 2009). Le temperature inferiori a 200 °C causano acido cianidrico, biurea, melamina, amelide e amelina a causa delle reazioni di decomposizione della soluzione di urea. Questi componenti possono accumularsi nella parete del tubo di scarico e portare a risultati indesiderati (Schaber et al. 2004). Per prevenire queste formazioni, la spruzzatura della soluzione di urea inizia alla temperatura del gas di scarico superiore a 200 °C. Inoltre, le temperature superiori a 600 °C fanno sì che l’NH3 bruci prima di reagire con le emissioni di NOx.

Le ricerche sui sistemi SCR sono state intensificate per la progettazione del sistema, il sistema di erogazione dell’urea, il catalizzatore, la soluzione di iniezione, la pressione di iniezione e i tempi.

V2O5-WO3/TiO2, Fe-ZSM5, Cu-ZSM5, e Ag/Al2O3 sono i catalizzatori più comunemente usati e molte ricerche si sono concentrate su questi tipi di catalizzatore. Cu-PPHs, CeO2-TiO2, Cu/Al2O3, NbCe, e Fe-MFI sono gli altri tipi di catalizzatore che diventano un problema attuale. In molte delle ricerche condotte su questi catalizzatori, l’efficienza di conversione delle emissioni di NOx è stata ottenuta con tassi superiori al 90% (Shan et al. 2012; Casapu et al. 2011; Oliveira et al. 2011). I catalizzatori basati su TiO2 drogato da tungsteno con vanadio come componente attivo sono i catalizzatori più applicati per SCR a causa della loro alta attività anche a bassa temperatura e alta selettività per NO2 come prodotto. La zeolite è un’altra base che può essere usata al posto del TiO2, e ha alcune differenze nell’efficienza della conversione di NOx. A differenza di queste basi, i catalizzatori Ag-Al2O3 hanno un’attività relativamente bassa sotto la bassa temperatura di scarico.

La qualità dell’iniezione di urea e la miscelazione sono complesse e criticamente importanti. Molti studi sono stati condotti per determinare l’effetto della qualità delle gocce di urea sull’efficienza di conversione. Si dimostra che l’iniezione di urea è un parametro significativo sull’efficienza di conversione. Può influenzare l’efficienza di conversione fino al 10%.

Anche se molte ammine (metilammina, etilammina, propilammina e butilammina) sono state testate come soluzione di iniezione, nessuno potrebbe raggiungere l’efficienza della soluzione di urea chiamata AdBlue nei mercati di tutto il mondo (Stanciulescu et al. 2010). Altri riduttori, inoltre, sono stati esaminati per sostituire l’ammoniaca.

Nelle applicazioni SCR, gli idrocarburi (HC) possono essere utilizzati come riduttore al posto dell’ammoniaca o dell’urea. Questo metodo è noto come SCR a idrocarburi (HC-SCR), e molte ricerche sono state effettuate su questo metodo. A causa dell’esistenza di idrocarburi nel gas di scarico (modalità passiva) o nel carburante iniettato (modalità attiva), è un metodo relativamente semplice da applicare ai veicoli passeggeri. Nei motori diesel, l’HC primario è il gasolio, ma altri HC come l’etanolo, l’acetone e il propanolo possono essere iniettati nel flusso di scarico per aiutare la riduzione di NOx. Il catalizzatore Ag-Al2O3 è il catalizzatore più promettente per HC-SCR.

Rispetto alle soluzioni di controllo delle emissioni (EGR, LNT, e SCR) per ridurre le emissioni di NOx, è stato generalmente dimostrato che SCR ha l’alta efficienza nella conversione di NOx. A differenza della tecnologia LNT, SCR rimuove NOx in modo continuo attraverso il riduttore attivo sulla superficie del catalizzatore. Altrimenti, LNT ha un’ampia finestra di temperatura operativa e una temperatura di desolforazione più bassa. Poiché porta a un aumento delle emissioni di HC e CO e a una bassa efficienza di conversione di NOx rispetto a SCR e LNT, l’EGR rimane indietro. In molte applicazioni, queste tecnologie possono essere utilizzate come combinazione per aumentare l’efficienza di conversione di NOx (Xu e McCabe 2012; Lopez et al. 2009).

Con tutti gli altri dispositivi avanzati di post-trattamento, il contenuto di zolfo nel carburante di combustione è un problema importante per il catalizzatore SCR. Le tecnologie di post-trattamento sono così sensibili al contenuto di zolfo nel carburante. Il contenuto di zolfo del combustibile diesel è incluso nei catalizzatori e comincia ad accumularsi nei siti attivi del catalizzatore, il che abbassa l’attività catalitica. Anche se i solfati possono essere decomposti termicamente, sono necessarie alte temperature (>600 °C) per desolforare in condizioni di ricchezza. I combustibili alternativi e gli additivi del carburante sono stati utilizzati per prevenire l’effetto dei solfati sui dispositivi di post-trattamento. È possibile aumentare l’efficienza di riduzione delle emissioni dei sistemi di post-trattamento con combustibili che non contengono zolfo. Soprattutto il biodiesel è il carburante alternativo più usato per prevenire i danni dello zolfo, e molte ricerche sono state condotte sull’uso del biodiesel come carburante alternativo al diesel (Ng et al. 2010).