Dzisiaj dowiedziałem się dlaczego ołów był dodawany do benzyny.
„Tetraethyl lead” był używany we wczesnych modelach samochodów, aby pomóc zmniejszyć stukanie silnika, zwiększyć liczbę oktanów i pomóc w zużyciu gniazd zaworów w silniku. Ze względu na obawy związane z zanieczyszczeniem powietrza i zagrożeniami dla zdrowia, ten rodzaj gazu był powoli wycofywany, począwszy od późnych lat 70-tych, a w 1995 r. został całkowicie zakazany we wszystkich pojazdach drogowych w USA.
Dla bardziej szczegółowego wyjaśnienia, dlaczego ołów był dodawany do benzyny, konieczne jest zrozumienie nieco więcej na temat benzyny i jej właściwości, które czynią ją dobrym materiałem do spalania w silnikach samochodowych. Benzyna sama w sobie jest produktem ropy naftowej, która zbudowana jest z atomów węgla połączonych w łańcuchy węglowe. Dzięki różnej długości łańcuchów powstają różne paliwa. Na przykład metan ma jeden atom węgla, propan trzy, a oktan osiem atomów węgla połączonych w łańcuchy. Łańcuchy te mają właściwości, które zachowują się różnie w różnych okolicznościach; właściwości takie jak temperatura wrzenia i temperatura zapłonu mogą się znacznie różnić między nimi. Gdy paliwo jest sprężane w cylindrze silnika, nagrzewa się. Jeżeli paliwo osiągnie temperaturę zapłonu podczas sprężania, nastąpi samozapłon w niewłaściwym momencie. Powoduje to utratę mocy i uszkodzenie silnika. Paliwa takie jak heptan (który ma 7 atomów węgla połączonych łańcuchem) mogą zapalić się przy bardzo niewielkim sprężeniu. Jednak oktan radzi sobie z kompresją wyjątkowo dobrze.
Im wyższa kompresja w cylindrach silnika samochodu, tym większa moc z każdego suwu tłoka. To sprawia, że konieczne jest posiadanie paliw, które mogą obsługiwać wyższą kompresję bez samozapłonu. Im wyższa jest liczba oktanowa, tym większą kompresję może wytrzymać paliwo. Ocena oktanowa 87 oznacza, że paliwo jest mieszaniną 87% oktanu i 13% heptanu, lub dowolną mieszaniną paliw lub dodatków, które mają taką samą wydajność 87/13.
W 1919 roku, Dayton Metal Products Co. połączył się z General Motors. Utworzyli oni oddział badawczy, który miał rozwiązać dwa problemy: potrzebę silników o wysokiej kompresji i niewystarczającą ilość paliwa, które mogłoby je zasilać. 9 grudnia 1921 roku chemicy pod kierownictwem Charlesa F. Ketteringa oraz jego asystentów Thomasa Midgleya i T.A. Boyda dodali tetraetyloołów do paliwa w silniku laboratoryjnym. Stale obecne stukanie, spowodowane samozapłonem paliwa sprężonego powyżej temperatury zapłonu, zostało całkowicie wyciszone. Większość ówczesnych samochodów była narażona na ten problem, więc zespół badawczy był zachwycony. Z czasem inni producenci odkryli, że dodając ołów do paliwa, mogą znacznie poprawić liczbę oktanową gazu. To pozwoliło im produkować znacznie tańsze gatunki paliwa i nadal utrzymywać potrzebne oceny oktanowe, których wymagał silnik samochodu.
Inną korzyścią, która stała się znana z czasem, było to, że tetraetyloołów utrzymywał gniazda zaworów przed przedwczesnym zużyciem. Zawory wydechowe we wczesnych modelach samochodów, które podlegały stukaniu w silniku, miały tendencję do uzyskiwania mikroszczelin, które byłyby rozciągnięte przy otwieraniu. Powodowało to szorstkie gniazda zaworów i ich przedwczesne uszkodzenie. Ołów pomagał paliwu zapalać się tylko wtedy, gdy jest to właściwe dla danego skoku mocy, pomagając w ten sposób wyeliminować zużycie zaworów wydechowych.
Problemy z tetraetylem ołowiu były znane jeszcze zanim główne firmy naftowe zaczęły go używać. W 1922 r., kiedy plany produkcji benzyny ołowiowej dopiero się rozwijały, Thomas Midgley otrzymał list od Charlesa Klausa, niemieckiego naukowca, w którym stwierdza on, że ołów „to pełzająca i złośliwa trucizna” i ostrzega, że zabił on kolegę naukowca. Nie zraziło to Midleya, który sam zachorował na zatrucie ołowiem podczas fazy planowania. Podczas rekonwalescencji w Miami, Midgley napisał do inżyniera przemysłu naftowego, że publiczne zatrucie jest „prawie niemożliwe, ponieważ nikt nie będzie ciągle miał rąk pokrytych benzyną zawierającą ołów…”. Inny sprzeciw wobec ołowiu pochodził od dyrektora laboratorium Public Health Service (część US Department of Health and Human Services), który napisał do asystenta chirurga generalnego, stwierdzając, że ołów jest „poważnym zagrożeniem dla zdrowia publicznego”.
Mimo ostrzeżeń, produkcja benzyny ołowiowej rozpoczęła się w 1923 roku. Nie trzeba było długo czekać, aby pracownicy zaczęli ulegać zatruciu ołowiem. W zakładzie produkcyjnym DuPont w Deepwater w stanie New Jersey pracownicy zaczęli padać jak kostki domina. Jesienią 1923 roku zmarł jeden robotnik. Trzech zmarło latem 1924 roku, a czterech kolejnych zimą 1925 roku. Pomimo tego, kontrowersje publiczne nie zaczęły się aż do śmierci pięciu pracowników i czterdziestu czterech hospitalizowanych w październiku 1924 roku w fabryce Standard Oils w Bayway NJ.
Publiczna Służba Zdrowia zorganizowała konferencję w 1925 roku, aby rozwiązać problem benzyny ołowiowej. Jak można się spodziewać, Kettering zeznawał na rzecz stosowania ołowiu, stwierdzając, że firmy naftowe mogą produkować paliwa alkoholowe, które miały korzyści, które zostały dostarczone przez ołów, jednak ilości potrzebne do zaopatrzenia rosnącego społeczeństwa głodnego paliwa nie mogą być spełnione. Alice Hamilton z Uniwersytetu Harvarda przeciwstawiła się zwolennikom benzyny ołowiowej i zeznała, że ten rodzaj paliwa jest niebezpieczny dla ludzi i środowiska. W końcu Public Health Service zezwolił, aby benzyna ołowiowa pozostała na rynku.
W 1974 r., po tym jak zagrożenia dla środowiska zaczęły być przytłaczająco widoczne, EPA (Agencja Ochrony Środowiska) ogłosiła planowe wycofanie zawartości ołowiu w benzynie. Jednym ze sposobów producenci spełnili te i inne normy emisji było użycie katalizatorów. Katalizatory wykorzystują reakcję chemiczną do zmiany zanieczyszczeń, takich jak tlenek węgla i inne szkodliwe węglowodory, na dwutlenek węgla, azot i wodę. Tetraetyloołów miałby tendencję do zatykania tych konwerterów, co uniemożliwiałoby ich działanie. Tak więc, benzyna bezołowiowa stała się paliwem z wyboru dla każdego samochodu z katalizatorem.
Wymagania EPA, mechanizmy kontroli emisji w samochodach i pojawienie się innych alternatyw zwiększających liczbę oktanów oznaczało koniec powszechnego stosowania benzyny ołowiowej. Producenci szybko odkryli, że samochody nie są już w stanie poradzić sobie z takim paliwem; tolerancja społeczna wobec zagrożeń dla środowiska i zdrowia nie pozwoliłaby na to; a dalsza produkcja stała się nieopłacalna. 1 stycznia 1996 r. ustawa o czystym powietrzu (Clean Air Act) całkowicie zakazała stosowania paliwa ołowiowego w jakichkolwiek pojazdach drogowych. Should you be found to possess leaded gasoline in your car you can be subject to a $10,000 fine.
This hasn’t completely gotten ridten of leaded gasoline. Nadal można ją stosować w pojazdach terenowych, samolotach, samochodach wyścigowych, sprzęcie rolniczym i silnikach morskich w Stanach Zjednoczonych.
Jeśli podobał Ci się ten artykuł, możesz również polubić nasz nowy popularny podcast, The BrainFood Show (iTunes, Spotify, Google Play Music, Feed), jak również:
- Glowing in the Dark, The „Radium Girls”
- Why Iodine is Added to Salt
- Why Pencil „Lead” is Called „Lead”
- Why was Lead Added to Paint?
- Prawda o ukąszeniach węży i wysysaniu jadu
Fakty bonusowe:
- Od czasu wprowadzenia zakazu stosowania benzyny ołowiowej w większości zastosowań w Stanach Zjednoczonych, średni poziom ołowiu we krwi Amerykanów spadł o ponad 75%. Jest to szczególnie istotne, ponieważ negatywne skutki ołowiu wprowadzonego do organizmu ludzkiego są dalekosiężne, bardzo poważne i potencjalnie trwałe. Okres półtrwania ołowiu w organizmie jest również dość długi – tygodnie we krwi, miesiące w tkankach miękkich i lata w kościach. Ponadto, w przeciwieństwie do wielu innych trucizn, zgodnie z Centers for Disease Control and Prevention, „Nie zidentyfikowano bezpiecznego poziomu ołowiu we krwi.”
- W 1985 r. EPA oszacowała, że ponad 5000 Amerykanów umiera co roku z powodu chorób serca spowodowanych zatruciem ołowiem.
- W 1988 r. raport został przekazany do Kongresu przez Agencję ds. Substancji Toksycznych i Rejestru Chorób na zatrucie ołowiem w dzieciństwie w Ameryce. Stwierdzono w nim, że każdego roku od 1970-1987, jak EPA’s wycofanie ołowiu w benzynie miało miejsce, 2 miliony dzieci rocznie miał ich poziom ołowiu we krwi zmniejszona do poziomu poniżej toksycznych poziomów. Raport szacuje, że od 1927-1987, w sumie 68 milionów dzieci miało toksyczne narażenie na ołów z benzyny ołowiowej.
- Ponieważ ołów jest naturalnie występującym metalem ciężkim, w przeciwieństwie do czynników rakotwórczych, takich jak pestycydy, oleje odpadowe i materiały radioaktywne, nie rozpadnie się w czasie. Nie wyparuje ani nie zniknie.
- Tylko dlatego, że wydajesz się być zdrowy, nie oznacza, że nie masz wysokiego poziomu ołowiu we krwi. Oznaki i objawy zazwyczaj nie pojawiają się, dopóki ołów nie osiągnie niebezpiecznej ilości. Te oznaki i symptomy obejmują: Wysokie ciśnienie krwi, spadki w funkcjonowaniu umysłowym, ból, drętwienie i mrowienie kończyn, osłabienie mięśni, ból głowy, ból brzucha, utrata pamięci, zaburzenia nastroju, zmniejszona liczba plemników, nieprawidłowe nasienie, a także poronienie lub przedwczesny poród u kobiet w ciąży.
- Leczenie zatrucia ołowiem składa się z leczenia objawów i stosowania kwasu dimerkaptobursztynowego, który jest związkiem siarki organicznej lub Dimercaprol, znany również jako brytyjski anty-Lewisite.
- W dniu 27 października 2011 r., Program Ochrony Środowiska Narodów Zjednoczonych ogłosił, że globalne wykorzystanie benzyny ołowiowej zostanie wyeliminowany do 2013 roku. Korzystanie z benzyny ołowiowej jest nadal dozwolone w 6 krajach. Są to Afganistan, Algieria, Irak, Korea Północna, Myanmar i Jemen. ONZ pomaga tym krajom w stopniowym wycofywaniu jej z użycia.