Catalyseurs

Qu’est-ce qu’un catalyseur?

Un catalyseur est un dispositif de contrôle des émissions de gaz d’échappement. Il a pour but de convertir les gaz polluants résultant du fonctionnement du moteur à combustion interne en éléments moins nocifs afin de protéger l’environnement et la santé publique.

Il est de plus en plus fréquent qu’un véhicule ait plus d’un catalyseur pour se conformer aux réglementations. Certains catalyseurs sont directement fixés au collecteur d’échappement, d’autres vont jusqu’à intégrer un silencieux et le tuyau d’échappement. Que ce soit parce qu’il joue un rôle clé dans le maintien des émissions des véhicules en deçà des limites réglementaires ou en raison d’une vague croissante de vols, le catalyseur est l’un des composants automobiles dont on parle le plus ces derniers temps.

Comment fonctionne un catalyseur et pourquoi est-il utilisé pour réduire les émissions?

Par définition, un catalyseur est un agent qui participe à une réaction chimique en augmentant sa vitesse, mais sans intervenir directement, de sorte que sa masse n’est pas modifiée. On pourrait le comparer à un groupe de spectateurs qui encourage les cyclistes dans une course et qui leur donne de la force uniquement par leurs encouragements.
Les principaux gaz d’échappement polluants issus de la combustion sont le monoxyde de carbone (CO), les hydrocarbures imbrûlés (HC) et les oxydes d’azote (NOx).
Leur présence dans l’air est liée à des effets nocifs pour l’homme (augmentation des risques de cancer et d’insuffisance respiratoire), ainsi qu’à une détérioration de l’atmosphère et de la biodiversité. En traversant les canaux du substrat céramique du catalyseur, la présence des métaux précieux déclenche différentes réactions chimiques (oxydation et réduction), qui recombinent les particules dans les gaz afin qu’elles sortent reconverties du tuyau d’échappement. En particulier:

• Le monoxyde de carbone (CO) se combine à l’oxygène (O2) pour donner naissance au CO2. Il s’agit d’un processus d’oxydation.
• Les hydrocarbures (HC) se combinent avec l’oxygène (O2) pour former un mélange de CO2 et de vapeur d’eau (H2O). Il s’agit d’un processus d’oxydation.
• Les oxydes d’azote (NOx) se combinent au monoxyde de carbone (CO) pour former un mélange de CO2 et d’azote. Il s’agit d’un processus de réduction.

Il est important de noter que pour que ces réactions aient lieu, le catalyseur a besoin d’une température de fonctionnement de plus de 450 degrés Celsius. Les réactions elles-mêmes dégagent davantage de chaleur résiduelle, de sorte qu’un bon indice pour diagnostiquer si un catalyseur fonctionne correctement ou non est de mesurer la température à l’entrée et à la sortie. Si la température est plus élevée à la sortie, le catalyseur fonctionne probablement correctement.

Les catalyseurs sont-ils les mêmes pour les véhicules diesel et les véhicules à essence?

D’une manière générale, oui. Les émissions d’un catalyseur diesel et d’un catalyseur essence sont similaires et doivent être traitées pour respecter les réglementations en vigueur. Cependant, la teneur en oxygène plus élevée due au taux de compression des moteurs diesel signifie que les oxydes d’azote ne peuvent pas être réduits suffisamment. Par conséquent, parce qu’ils n’agissent sur le CO et les HC que par le biais du processus d’oxydation, les catalyseurs pour les véhicules diesel sont considérés comme des catalyseurs « à deux voies », tandis que ceux pour les véhicules à essence sont des catalyseurs "à trois voies". Afin d’empêcher que les oxydes d’azote ne s’échappent librement par les gaz d’échappement, ils sont traités par le circuit de recirculation des gaz d’échappement et, dans les véhicules plus modernes, par le catalyseur à réduction sélective. Ce dernier est un dispositif spécial qui nécessite un agent réducteur à base d’urée pour que les processus de réduction puissent être activés et achevés.

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