Emisja zanieczyszczeń z opon samochodowych

Zanieczyszczenia pochodzące z transportu samochodowego kojarzą nam się przede wszystkim ze spalinami z rur wydechowych. Okazuje się jednak, że znaczna część pyłu zawieszonego pochodzącego z transportu ma zupełnie inne źródło. W literaturze pojawia się pojęcie „Non-exhaust emissions” – czyli emisjach nie pochodzących z procesów spalania w silnikach. Obejmuje ono cząsteczki emitowane do atmosfery w wyniku fizycznej abrazji z powierzchni dróg, opon, elementów ciernych układu hamulcowego, ale także wtórny unos pyłu zdeponowanego wcześniej na jezdni i substancje powstałe w wyniku reakcji chemicznych platyny z katalizatorów.

Emisja TRPW na podstawie: Kole P. J. i inni, 2017, „Wear and Tear of Tyres: A Stealthy Source of Microplastics in the Environment”

Zanieczyszczenia emitowane bezpośrednio z opon, hamulców i startych nawierzchni bitumicznych określa się wspólnym mianem TRWP (tyre-road wear particles). Większość tych cząsteczek ma rozmiary w zakresie 1-10 μm. W Szwajcarii obliczono, że w obrębie kanionu ulicznego odpowiadają za ponad 50 % emisji PM10 z transportu samochodowego! Z niedawno przeprowadzonych badań (m.in. przez brytyjski instytut Emission Analytics i niemiecki Frauenhofer Institut) wynika, że w ciągu standardowego cyklu życiowego (4 lata po 15 000 km) pojedyncza opona samochodu osobowego traci średnio ok. 1,5 kg masy. Po przeliczeniu na liczbę samochodów i uwzględnieniu ich struktury okazuje się, że jest to jedno z ważniejszych źródeł mikroplastiku w atmosferze (obliczenia dla Niemie wykazały, że 1/3 całej emisji mikroplastiku pochodzi ze ścierania opon!). Co ciekawe spora część emitowanego mikroplastiku (1/7) pochodzi ze ścierania podeszw butów! Należy oczywiście pamiętać, że nie cały ładunek mikroplastiku stanowi pył zawieszony – część cząsteczek ma zbyt duże rozmiary, niemniej jednak mogą istotnie przyczynić się do zanieczyszczenia gleb czy wód.


Obraz mikroskopowy cząsteczek powstających podczas eksploatacji opon samochodowych (źródło: Panko J. i inni, 2018, Non-Exhaust Emissions, An Urban Air Quality Problem for Public Health; Impact and Mitigation Measures, Chapter 7 – Review of Tire Wear Emissions: A Review of Tire Emission Measurement Studies: Identification of Gaps and Future Needs, s. 147-160

Ciekawych wniosków dostarcza analiza badań dotyczących czynników wpływających na stopień zużycia opon. Ogumienie użytkowane w pojazdach transportu miejskiego (np. autobusy, samochody dystrybucyjne) w wyniku częstego przyspieszania, hamowania, manewrowania i ocierania o krawężniki zużywa się intensywniej niż w ruchu dalekobieżnym. Bardzo istotnym czynnikiem zwiększającym emisję TRPW jest również masa pojazdu. Obecnie żyjemy w czasach boomu na elektromobilność, a samochody elektryczne zyskują popularność w dużej mierze ze względu na swój niskoemisyjny charakter. Okazuje się jednak, że ze względu na dużą masę akumulatorów, mogą emitować więcej pyłu z opon niż ich spalinowe odpowiedniki spełniające wymogi współczesnych norm emisji spalin, co z kolei w niektórych przypadkach może przełożyć się nawet na większą sumaryczną emisję pyłu przez samochód w wersji z napędem elektrycznym! Z tego powodu ważne jest wprowadzenie działań w zakresie obniżenia emisji TRWP. W przypadku samochodów elektrycznych będzie to przede wszystkim dążenie do obniżenia masy akumulatorów. W skali globalnej natomiast najważniejszym, choć wciąż jeszcze słabo zagospodarowanym polem do pracy są działania z zakresu inżynierii materiałowej skierowane na opracowanie materiałów do produkcji opon czy nawierzchni, które podczas pracy będą zużywać się emitując mniej drobnych cząsteczek zanieczyszczeń.


Wpływ poszczególnych czynników na wielkość emisji pyłu z opon samochodowych (opracowanie własne na podstawie danych z Rapot EUropean TRWP Platform, wrzesień 2019)

Literatura:

    • Kole, Pieter Jan; Löhr, Ansje J.; Van Belleghem, Frank G.A.J.; Ragas, Ad M.J., 2017, „Wear and Tear of Tyres: A Stealthy Source of Microplastics in the Environment.” Int. J. Environ. Res. Public Health 14, no. 10: 1265.
    • Panko, Julie M.; Hitchcock, Kristen M.; Fuller,
      Gary W.; Green, David, 2019, „Evaluation of Tire Wear Contribution to
      PM2.5 in Urban Environments.” Atmosphere 10, no. 2: 99.
    • Penkała, Magdalena; Ogrodnik, Paweł; Rogula-Kozłowska, Wioletta. 2018. „Particulate Matter from the Road Surface Abrasion as a Problem of Non-Exhaust Emission Control.” Environments 5, no. 1: 9.
    • Gorzelańczyk P., 2017, Charakterystyka zużycia opon autobusów komunikacji miejskiej w mieście Piła, Autobusy 12/2017, s.
      891-896
    • Bojanowska, M., 2011, Zanieczyszczenia motoryzacyjne w środowisku, Autobusy: technika, eksploatacja, systemy transportowe 10/2011, s. 77-83
    • https://www.emissionsanalytics.com/news/pollution-tyre-wear-worse-exhaust-emissions (dostęp 08.05.2020)
    • Rapot EUropean TRWP Platform, wrzesień 2019 (dostęp: https://www.tyreandroadwear.com/wp-content/uploads/2020/03/20200330-FINAL-Way-Forward-Report.pdf
      08.05.2020
      )
    • Dane Instytutu Fraunhofer w ramach projektu „TyreWearMapping:
      Tire and road wear particles in Germany” https://www.umsicht.fraunhofer.de/en/references/tyrewearmapping.html (dostęp 08.05.2020)