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.

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.

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.

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)