Experimental and modeling investigation of NH3-SCR reactions over V-based and Fe-, Cu-promoted zeolite catalysts

Concern regarding the environment has urged worldwide state governments to issue emission regulations for internal combustion Diesel engines. International standards have become more stringent over the years and, in many cases, compliance with emission limits cannot be achieved just by improvement in the combustion process. In particular, strict limits for the combined abatement of unburned hydrocarbons, NOX and particulate matter require the employment of efficient aftertreatment systems. As regards NOX emissions, Urea/NH3-Selective Catalytic Reduction (SCR) represent the leading afterteatment technology currently under consideration. Despite being already commercially available and successfully applied, the NH3-SCR technology still presents a few aspects which could be improved from a practical point of view or could be unveiled from a fundamental understanding perspective. The present Ph.D. thesis was devoted to the study of several aspects related to the improvement of the NH3-SCR technology, with a specific focus on the investigation of SCR chemistry at low temperatures, due to the main interest in expanding the operative range of this technology.

La crescente preoccupazione per i temi ambientali ha sollecitato i governi degli Stati di tutto il mondo ad emanare normative sulle emissioni da motori diesel a combustione interna . Le norme internazionali sono diventate via via più stringenti nel corso degli anni e, in molti casi, il rispetto dei limiti di emissione non può essere raggiunto solo tramite il miglioramento nel processo di combustione dei motori. In particolare, limiti imposti per l'abbattimento combinato di idrocarburi incombusti , NOX e particolato richiedono necessariamente l'impiego di sistemi di post-trattamento. Per quanto riguarda le emissioni di NOX, l’ Urea/NH3-Selective Catalytic Reduction (ovvero, riduzione catalitica selettiva, più comunemente identificata dall’acronimo SCR) rappresenta la principale tecnologia di post trattamento attualmente in esame. Nonostante sia già disponibile in commercio e applicata con successo , la tecnologia NH3 - SCR presenta ancora alcuni aspetti che potrebbero essere migliorati da un punto di vista pratico o potrebbero essere approfonditi su un livello di comprensione dei fenomeni fondamentale. L'attuale tesi di dottorato è dedicata allo studio di alcuni aspetti legati al miglioramento della tecnologia NH3 - SCR , con un focus specifico sulle indagini del chimismo SCR alle basse temperature, motivato dal grande interesse ad ampliare la gamma operativa di questa tecnologia.