Почему этилированный бензин запрещен в большинстве стран мира?

Многим автомобилистам, особенно тем, кто впервые сел за руль с середины двухтысячных, само понятие «этилированный бензин» связано разве что с наклейкой на внутренней стороне лючка бензобака и надписью на английском (unleaded only): производство такого бензина давно запрещено. Между тем дешевизна и эффективность тетраэтилсвинца всё ещё подталкивает многих недобросовестных продавцов к его распространению.
Чем отличается этилированный бензин от неэтилированного и почему он был запрещен к использованию во многих странах? Ответы на эти вопросы могут представлять интерес для широкого круга автомобилистов.

Немного истории

Использовать тетраэтилсвинец (или сокращённо TEL) в качестве присадки к автомобильному топливу, повышающему его антидетонирующие свойства, стали в 20-х годах прошлого века в Америке. Тогда крупные автомобильные концерны настойчиво искали эффективное средство борьбы с детонацией, и тетраэтилсвинец был далеко не единственным материалом, с которым работали исследователи. Но по соотношению затрат на производство присадки и её эффективностью — самым перспективным веществом. Во всяком случае, именно к такому выводу пришла группа исследователей, руководимая тогдашним вице-президентом корпорации GM Чарльзом Ф. Кеттерингом.

Новому виду «свинцовосодержащего» (leaded) топлива Кеттеринг даёт название этил, что внесло некоторую путаницу при использовании названия другого хорошо известного вида топлива на основе этилового спирта. Сам этиловый спирт применялся в спортивных двигателях с высокой степенью сжатия, а его добавление в бензин повышало антидетонационные характеристики топлива. Впоследствии в истории техники многие исследователи считали, что такая неразбериха с названиями была устроена намеренно: об опасном влиянии свинца на человеческий организм сотрудники GM уже знали.

После успешных лабораторных испытаний GM объявляет о подготовке производства этилированного бензина в промышленных объемах. И это происходит несмотря на предостережения, поступающие в GM из ведущих научно-исследовательских центров страны об опасности влияния свинца на человеческий организм. Несмотря на эти и другие многочисленные предупреждения общественности GM совместно с DuPont и Standart Oil Co (ныне Exxon/Mobil) создают предприятие Ethyl Corporation по производству этилированного бензин.
С этого времени начинается победное шествие автомобильного топлива, содержащего TEL по миру, равно как и многочисленные движения в разных странах за его запрещение.

И немного техники

А зачем вообще так мучились с изобретением, испытанием, внедрением и последующим совершенствованием антидетонационных присадок целые поколения исследователей? Дело в том, что практически сразу с началом использования двигателя внутреннего сгорания в автомобилестроении возник вопрос о повышении его мощности. А точнее удельной мощности: конечно, можно было увеличивать объём двигателя, но не до бесконечности же (к тому же машина становилась тяжелее и дополнительная мощность расходовалась бы впустую).
Увеличение степени сжатия топлива — основной способ повышения удельной мощности двигателя, который практически сразу стал использоваться конструкторами. И вот тут возникла проблема детонации: взрывного возгорания части топливной смеси по достижении определённых значений давления и температуры в камере сгорания.

Чем вредна детонация и почему с ней потребовалось бороться?

Понятно, что взрывные процессы с неконтролируемыми резкими перепадами давления и температуры негативно воздействуют на детали двигателя: поршни, кольца, стенки цилиндра. Работа двигателя сопровождается характерными резкими стуками, а продолжительное функционирование в таком режиме может привести к серьёзной поломке с последующим дорогостоящим ремонтом. Но и это ещё не всё: в процессе детонации топливная смесь сгорает не полностью (внешний признак — появление черного выхлопа из трубы глушителя) и двигатель теряет мощность. Так что вместо повышения мощности машины при детонации происходит ровно обратный процесс.
Разделение видов бензина по детонационной стойкости было предложено ещё в 20 годах прошлого века по хорошо теперь известному автомобилистам критерию: октановому числу. Для этого использовались две жидкости с противоположной способностью к детонации, но близкие по плотности и температуре кипения:

1. Н-гептан—детонационная стойкость смеси с воздухом принимается за эталонный для октанового числа ноль.
2. Изооктан — смесь с воздухом практически не детонирует — эталонный индекс 100.

Октановое число исследуемого бензина и по сей день определяется на установке, включающей одноцилиндровый двигатель с возможностью плавного изменения степени сжатия. Как только в такой установке в процессе испытаний начинается детонация, бензин заменяют смесью изооктана и н-гептана и добиваются детонации уже за счёт изменения пропорции эталонных жидкостей. То есть, если соотношение изооктан/ н-гептан оказалось 92:8, значит октановое число равно 92.
В мировой практике приняты два метода определения октанового числа:

• исследовательский;
• и моторный.

Отличаются они более жёсткими условиями испытаний по моторному методу: октановое число получается приблизительно на 9 – 10 пунктов ниже, чем по исследовательскому методу. Поэтому для потребителя важно понимать, что приобретая «исследовательский» АИ 95, он заправляет автомобиль «моторным» бензином А 85 или А 86.
В ряде стран, например в США, введен универсальный индекс октанового числа — AKI (Anti-Knock Index), который равен среднеарифметическому «исследовательского» и «моторного» октановых чисел. Поэтому автомобилистам следует учитывать, что разрешённое к применению в американских автомобилях топливо с октановым числом, 86 по AKI, например, соответствует нашему АИ 92.

Видео: Тестируем КАЧЕСТВО бензина / Октановое число / Присадки

Отличие этилированного бензина от неэтилированного

Продолжительное время автомобильный бензин получали методом перегонки сырой нефти. Октановое число такого «прямогонного» бензина редко когда превышало цифру 60, да и то из нефти, полученной на весьма ограниченном круге месторождений. «Добирать» антидетонационную стойкость можно было двумя путями:

1. совершенствованием технологического процесса переработки нефти.
2. И добавлением присадок.

Первый путь требовал серьёзных затрат, а второй был дёшев и давал немедленный результат. И в этом смысле соперников у тетраэтилсвинца в прошлом веке не было: присадки на основе TEL повышали октановое число бензина почти на 20 пунктов. Использование присадок на основе тетраэтилсвинца для повышения октанового числа и отличает этилированный бензин от неэтилированного.

Вредное воздействие TEL на человеческий организм стало проявляться сразу же после начала производства этилированного бензина. Уже в 1924 году, когда на одном из предприятий на участке по производству этилированного бензина в Нью-Джерси произошла авария, был зафиксирован случай массового психического расстройства работников с тяжелейшими последствиями. Случай оказался не единственным: на разных предприятиях Standart Oil Co в том же 1924 году происходили случаи отравления парами свинца, в том числе и с летальным исходом.

С этого времени и на многие десятилетия вперед разворачивается борьба за запрещение производства и использования этилированного бензина.
Но опасным для здоровья человека и окружающей среды тетраэтилсвинец оказался не только на стадии производства. В выхлопных газах автомобилей, использующих этилированный бензин, доля оксида свинца чрезвычайно высока: 1 литр такого топлива отравляет (превышает предельную концентрацию) более 1 тыс. кубических метров воздуха. Но и это еще не всё — загрязняется почва и природные водоёмы.

Наконец, с семидесятых годов прошлого столетия борьба за охрану окружающей среды охватывает и автомобилестроение. В конструкции машин появляются каталитические нейтрализаторы, существенно снижающие содержание вредных веществ в выхлопах. При сгорании этилированного бензина свинец, содержащийся в отработанных газах, тонкой пленкой оседает на рабочей поверхности катализатора, сводя его эффективность к нулю. Недаром говорят, что этилированный бензин — главный враг катализатора.

Видео: Тест бензин

Что взамен

Параллельно с общественными и экологическими движениями за запрет производства и использования этилированного топлива совершенствовались технологии переработки нефти с получением бензина с повышенным октановым числом (каталитический риформинг), изобретались безопасные для окружающей среды антидетонационные присадки (прежде всего на основе эфиров).

К сожалению, на заправке отличить этилированный бензин (если только он не подкрашен в соответствии с нормативными документами) от неэтилированного бензина практически невозможно, чем иногда пользуются недобросовестные продавцы, особенно вдали от больших городов. Поэтому, чтобы не нарваться на топливо, приносящее вред человеку, окружающей среде и собственно современному автомобилю следует заправляться только на проверенных заправочных станциях.