Roetfilter

Beschrijving

Roetfilters kunnen ingezet worden om stofemissies van dieselmotoren te verlagen. Ze worden vooral toegepast bij dieselmotoren in wagens en vrachtwagens, maar kunnen ook in stationaire toepassingen worden gebruikt. Een roetfilter wordt zo dicht mogelijk bij de motor in het uitlaatsysteem gemonteerd. De filter kan worden gemaakt van keramisch materiaal, bijvoorbeeld siliciumcarbide. Andere mogelijke filtermaterialen zijn sintermetaal of gestapelde laagjes metaalgaas en metaalplaat, in alle gevallen voorzien van een katalytische coating. De deeltjes verzamelen zich in de filter. Met name de kleinere deeltjes worden afgevangen doordat zij vastkleven aan de wanden van de poriën van het filtermateriaal. Roetfilters zijn daardoor ook voor de allerkleinste deeltjes effectief.

In een roetfilter worden de afgevangen roetdeeltjes periodiek verbrand. Deze verbranding wordt wel aangeduid met regeneratie. Voor die spontane verbranding is een temperatuur van ca. 600 graden C nodig, die alleen bij zeer hoge motorbelasting wordt bereikt. Om ook bij lagere motorbelasting tot regeneratie te komen wordt of kunstmatig de temperatuur van het uitlaatgas opgevoerd, of door verhoging van het aandeel stikstofdioxide in het uitlaatgas met een oxidatiekatalysator en/of toevoeging van een additief aan de brandstof, zoals ceriumoxide cerine, de ontstekingstemperatuur van het roet verlaagd. Brandstofadditieven hebben als nadeel dat zij tot asvorming leiden waardoor de standtijd van de filter wordt beperkt. Sensoren in de filter signaleren wanneer deze verbranding, die een aantal minuten duurt, moet gebeuren.

Er wordt onderscheid gemaakt tussen gesloten "wall flow" filters en in (half) open filters. Keramische wall flow filters worden op dit moment vooral toegepast bij nieuwe dieselauto's. Voor het achteraf uitrusten van bestaande dieselauto's met een roetfilter komen de (half) open filters meer in aanmerking. Hierbij is immers geen ingreep vanuit het motormanagement mogelijk om de uitlaatgastemperatuur te verhogen, waardoor een gesloten filter verstopt zou kunnen raken. Gesloten filters hebben een rendement van 95% of meer. Half open filters zijn, afhankelijk van de rijomstandigheden, 30 tot 70 % effectief.

Technische haalbaarheid

Roetfilters zijn nog vrij nieuw, maar kennen ondertussen een breed toepassingsgebied, zeker bij dieselmotoren in wagens en vrachtwagens. Ook voor stationaire motoren kunnen roetfilters in principe worden ingezet, vooral bij kleinere motoren (tot 500 kW) omdat deze vergelijkbaar zijn met de grotere vrachtwagens. Voor grotere vermogens laat de praktische toepassing echter nog op zich wachten. Binnen de scheepswereld beginnen roetfilters stilaan op te komen om aan de normen te kunnen voldoen. Er is echter nog verder onderzoek en ontwikkeling nodig om de werking en dimensionering te optimaliseren (persoonlijke communicatie, M. Pecqueur). In de herziene BEMS-richtlijn in Nederland worden roetfilters verondersteld op alle stationaire dieselmotoren, behalve de noodvoorzieningen. Deze laatste maken de toepassing van roetfilters veel moeilijker omwille van hun beperkte draaiuren en erg wisselende belasting.

Milieuvoordeel

Roetfilters op nieuwe motoren houden 95% of meer van de roetdeeltjes tegen (geldt voor automotoren). Stofemissies <15 mg/Nm³ bij 15% O₂ zijn haalbaar.

Bij het toevoegen van een roetfilter is het streven dat het motorvermogen niet wordt verminderd, maar het kan voorkomen dat de motor 2-4 % meer brandstof verbruikt en dus een hogere CO₂-uitstoot heeft. Dit verhoogde brandstofverbruik komt doordat een steeds voller filter een steeds groter obstakel vormt voor de uitlaatgassen. De kracht om de uitlaatgassen door het filter heen te duwen moet door de motor worden geleverd.

Economische haalbaarheid

Omdat praktische toepassingen momenteel nog uitblijven, zijn er weinig of geen economische cijfers beschikbaar. Het is dan ook onmogelijk om in te schatten of deze maatregel economisch haalbaar is of niet. Roetfilters voor vrachtwagens staan momenteel op de LTL, lijst voor Ecologiesteun (Ecologiepremie). Een roetfilter bij een motor van 390 kW kost om en bij €5000. Voor stationaire toepassingen bij motoren van 500 kW worden kostprijzen van €8000 vermeld (persoonlijke communicatie M. Pecqueur, 2011).