- El sistema desarrollado por KIMM puede limpiar el aire mientras se conduce, capturando el polvo de frenos.
- El sistema de rejilla puede eliminar eficazmente las partículas PM2.5 sin necesidad de ventiladores de alta potencia.
- El recolector de polvo de frenos puede capturar automáticamente las partículas sin requerir equipos adicionales.
- Esta tecnología está diseñada para mejorar la calidad del aire urbano y se han solicitado patentes en varios países.
El Instituto de Investigación de Materiales y Maquinaria de Corea (KIMM) ha desarrollado un sistema vehicular capaz de limpiar el aire en las calles durante su funcionamiento, al mismo tiempo que captura el polvo de frenos para evitar su dispersión. Esta tecnología utiliza la estructura existente de los vehículos, transformando automóviles comunes en purificadores de aire móviles para las calles urbanas. Un equipo liderado por el Dr. Han Bang-woo del Departamento de Investigación del Medio Ambiente Urbano de KIMM ha construido tres tipos de sistemas, incluyendo un precipitador electrostático de rejilla, un recolector de polvo de frenos tipo pinza y un sistema de alimentación inalámbrica para purificar el aire mientras el vehículo está estacionado. Los ingenieros han instalado estos sistemas en vehículos como el Kia Carnival y el Hyundai Sonata para verificar su rendimiento.
El sistema de rejilla puede tratar las pequeñas partículas que ingresan, cargándolas eléctricamente y adhiriéndolas a una placa recolectora. Las fibras de carbono tienen un diámetro mucho menor que el cabello humano, lo que permite una recolección eficaz de partículas con bajo consumo de corriente, al mismo tiempo que reduce la generación de ozono. Durante la conducción, el sistema depende del flujo de aire generado por el movimiento del vehículo, sin necesidad de ventiladores de alta potencia adicionales. Cuando el vehículo está estacionado en un área con alimentación inalámbrica, su ventilador de enfriamiento existente puede utilizarse para purificar el aire circundante. A una velocidad de 18.6 millas por hora (30 km/h), el sistema de rejilla ha eliminado al menos el 95% de las partículas PM2.5 y al menos el 99% de las partículas más gruesas PM2.5–10.
Principio de funcionamiento del sistema de rejilla
El sistema mantiene el mismo rendimiento a una velocidad de 31 millas por hora (50 km/h), purificando aproximadamente 63,600 pies cúbicos (1,800 metros cúbicos) de aire por hora por vehículo. Después de la instalación, la eficiencia de combustible del Carnival y del Sonata no varió más del 1%.
El polvo de frenos se captura a través de un recolector instalado detrás de la pinza de freno. La fricción entre las pastillas de freno y el disco de freno carga naturalmente las partículas, por lo que el sistema no requiere cargadores de partículas adicionales ni ventiladores de succión. En el ciclo de prueba de vehículos ligeros unificados a nivel mundial (WLTC), el recolector captura 22.2 miligramos de partículas de desgaste de frenos por kilómetro por vehículo, lo que equivale a 35.7 miligramos por milla. Esto equivale a aproximadamente 0.35 onzas (10 gramos) en 280 millas (450 kilómetros).
Tecnología de captura de polvo de frenos
El control de la contaminación en automóviles tradicionales se ha centrado principalmente en las emisiones del motor. Las partículas no emitidas provenientes de los frenos y neumáticos también son un problema en vehículos eléctricos y de hidrógeno, y las emisiones de partículas de frenos ya están reguladas según el estándar Euro 7. Los investigadores señalan que el precipitador electrostático ofrece baja resistencia al flujo de aire y puede adaptarse al espacio y componentes existentes en el vehículo, minimizando así la demanda de potencia adicional y cambios estructurales.
Aplicaciones futuras de la tecnología
Han Bang-woo indica que una característica clave de este sistema es que los vehículos pueden limpiar el aire de las calles mientras se conducen, al mismo tiempo que reducen directamente las partículas de desgaste de frenos en su origen. El investigador senior Lee Geun-hee menciona que aprovechar la estructura del vehículo y el flujo de aire durante la conducción "minimiza la necesidad de potencia adicional". KIMM planea validar aún más el rendimiento y la durabilidad a largo plazo del sistema bajo condiciones de conducción reales. Este es un logro importante de AirFive, una de las cinco marcas insignia de KIMM, que planea expandir la aplicación de esta tecnología para mejorar la calidad del aire urbano. El proyecto se llama "Automóviles purificadores de aire de cooperación mutua para partículas finas en la atmósfera", apoyado por el programa de desarrollo de tecnologías clave de la industria automotriz.
Los resultados de la investigación relacionada han sido publicados en el "International Journal of Tribology" y "Atmosphere", y se han solicitado patentes en Corea del Sur, Estados Unidos y Alemania. El título de la investigación sobre frenos es "Un precipitador electrostático sin carga para la recolección de partículas de desgaste de frenos por carga de fricción".
Ítem Especificaciones Captura de partículas de desgaste de frenos 22.2 mg/km Tasa de eliminación de PM2.5 95% Tasa de eliminación de PM2.5–10 más gruesas 99%
Impacto de esta tecnología en la calidad del aire urbano
A medida que avanza el proceso de urbanización, el problema de la contaminación del aire generada por los vehículos se vuelve cada vez más grave. El sistema vehicular desarrollado por KIMM no solo puede purificar el aire de las calles durante la conducción, sino que también puede capturar eficazmente el polvo de frenos, lo que es de gran importancia para mejorar la calidad del aire urbano. El control de la contaminación tradicional se ha centrado principalmente en las emisiones del motor, mientras que esta tecnología amplía el alcance del control, abordando las partículas no emitidas. Con la promoción de esta tecnología, es posible que en el futuro se implemente en más modelos de vehículos, reduciendo aún más las partículas nocivas en las ciudades y mejorando la salud pública.