AUS32 (AdBlue) e qualità dell’Urea secondo ISO 22241
Per garantire una qualità dell’aria sempre più pulita, tra gli aspetti maggiormente controllati sono sicuramente le emissioni di scarico degli autoveicoli. I motori diesel infatti provocano emissioni di particolato (PM) e di ossidi di azoto (NOx): uno degli obiettivi principali è lo sviluppo di tecnologie in grado di ridurne in modo efficace l’emissione in atmosfera.
Una tecnologia considerata chiave per un carburante meno inquinante è quella che utilizza i convertitori SCR (Selective Catalytic Reduction) con l’Urea (AUS32) come agente riducente. Questo tipo di tecnologia permette una radicale diminuzione delle emissioni di NOx. Per il funzionamento del processo SCR la qualità dell’urea utilizzata è decisamente importante.
ISO 22241
La norma di riferimento, che regola quali specifiche e caratteristiche chimico-fisiche debba possedere la soluzione di Urea se utilizzata come additivo riducente in motori Diesel, è la ISO 22241, nella quale vengono specificate le caratteristiche qualitative dell’agente riducente AUS 32 (soluzione acquosa di urea al 32%, nota come AdBlue) con specifico dettaglio di allegati per:
- Titolo Urea – Allegato B e C
- Alcalinità come NH3 – Allegato D
- contenuto di Biureto – Allegato E
- residuo di aldeidi e fosfati – Allegato F e H
- controllo metalli residui – Allegato I
Contenuto di biureto, aldeidi e fosfati
La parte relativa alla determinazione dei metalli è stata già trattata nell’articolo Analisi dei metalli su AdBlue (AUS 32) secondo ISO 22241. In questa sede ci dedicheremo invece ai metodi analitici descritti nella ISO 22241-2 per la determinazione di altri parametri, come il contenuto di biureto, di aldeidi e di fosfati. Questi parametri da determinare sull’AUS32 prevedono l’utilizzo di uno spettrofotometro UV-Vis con i seguenti campi di misura:
- Contenuto di Biureto, lettura a 550nm con cella da 5 cm,
- Contenuto di Aldeidi, lettura a 565nm con cella da 1 cm
- Determinazione di Fosfati, lettura a 800nm con cuvetta da 1cm.
Determinazione del contenuto di Biureto
Questa procedura è adatta per determinare il biureto nell’AUS32 con un contenuto da 0.1% a 0.5% (m/m). Il biureto reagisce in soluzione alcalina in presenza di Tartrato Sodico di Potassio con Rame 2+, formando un complesso di colore violaceo avente assorbanza massima a 550nm. La quantificazione viene fatta riferendosi ad una curva di calibrazione.
Possono incorrere interferenze in caso di soluzioni con particolato (consigliata filtrazione) e con un contenuto di ammoniaca > 500mg/kg. Il campione viene preparato pesando una quantità variabile dai 0.01g fino ai 100g, portati ad un volume di 250ml in acqua e poi diluito in matraccio da 50ml con la soluzione di tartrato e di solfato di rame per lo sviluppo cromoforo letto con spettrofotometro. La formula qui di seguito riportata permette di calcolare la quantità di biureto:
Determinazione del contenuto di Aldeidi
L’allegato F della ISO 22241-2 identifica la procedura per la determinazione del contenuto di aldeidi, calcolato come formaldeide. L’analisi prevede la reazione aspecifica delle aldeidi presenti con acido cromotropico in ambiente fortemente acido, che genera un complesso color porpora misurabile in assorbimento a 565nmin cuvetta da 10mm.
La determinazione avviene contro curva di calibrazione e il valore atteso espresso come formaldeide può variare tra 0.5 – 10 mg/kg.
Il contenuto di Aldeide viene calcolato seguendo la formula:
Determinazione del contenuto di Fosfati
Nell’allegato H della norma ISO 22241-2 si descrive la determinazione del contenuto di fosfati nell’AUS32 con un range analitico 0.05 – 10 mg/kg. Per quest’analisi il campione viene evaporato e incenerito con carbonato di calcio per mineralizzare i composti contenenti fosforo, seguito da dissoluzione in acido cloridrico per trasformare il contenuto fosfato in ortofosfato. Arrivati a questo step si procede con lo sviluppo del cromoforo per la lettura spettrofotometrica a 800nm: in ambiente acido, gli ioni ortofosfato reagiscono con ammonio molibdato formando una molecola complessa che, ridotta con acido ascorbico, determina una colorazione blu intensa proporzionale alla quantità di fosfati presenti nella soluzione iniziale.
Per questa determinazione il campione di AUS32 deve essere completamente sciolto e privo di cristalli di Urea. Il campione da trattare può arrivare fino a 100 gr.
Il contenuto di fosfati viene così calcolato:
Spettrofotometri Specord Plus
Per tutte queste determinazioni spettrofotometriche nella regione del visibile è possibile utilizzare gli spettrofotometri Specord Plus di Analytik Jena.
Questo strumento è costruito e gestito tramite software AspectUV, completo di tutte le funzionalità adeguate ad incrementare la produttività di un laboratorio di controllo per AUS 32. A tale scopo sono disponibili cambiacelle da 6 e 8 posti, ed è anche possibile lavorare con autocampionatori fino a 50 posizioni. La varietà degli accessori permette di rispondere a tutte le esigenze analitiche, sia come metodi che come produttività: l’operatore può creare un numero elevato di metodi UV-Vis e decidere come lanciarli rapidamente ad ogni accensione dello Specord Plus tramite menù Quick Start diretto (Vedi Immagine).
Il software AspectUV permette di eseguire calibrazioni, determinazioni a determinate lunghezze d’onda e associare metodi con sequenze analitiche. Specord Plus di Analytik Jena (in particolare con i modelli 200 e 210 Plus) è sicuramente la risposta più performante a tutte le esigenze analitiche esposte in questo articolo per il laboratorio di controllo per AUS 32 ed i suoi molteplici controlli qualità richiesti prima della commercializzazione.
Infine si evidenzia come per molti degli allegati alla ISO 22241-2 venga riportata l’esigenza di utilizzare stufe. FKV e Binder possono fornire un’ampia gamma di sistemi, partendo da stufe classiche fino ad arrivare a stufe da vuoto, incubatori e camere climatiche.
