Prekursor badań nad szkodliwym wpływem motoryzacji na środowisko w Polsce

Mieczysław Nosowicz prowadził na Politechnice Krakowskiej badania nad eksploatacją samochodów, zanim zaczęły obowiązywać w Polsce normy regulujące poziom dopuszczalnych toksycznych składników spalin. W tym roku minęło trzydzieści trzy lata od wprowadzenia w naszym kraju europejskich przepisów (EURO 1) w tym zakresie. Kraków wprowadził strefę czystego transportu 1 stycznia 2026 r.

Pierwsza w Polsce publikacja poświęcona negatywnemu wpływowi motoryzacji na środowisko ukazała się w 1966 r. w „Czasopiśmie Technicznym” (PK, nr 3, s. 12–16), sześćdziesiąt lat temu. Autorem studium pt. „Problemy zanieczyszczenia atmosfery i hałasu, występującego na skutek ruchu pojazdów samochodowych” był Mieczysław Nosowicz, kierownik Katedry Technologii i Eksploatacji Pojazdów Samochodowych na Wydziale Mechanicznym Politechniki Krakowskiej. Przedstawił w nim aktualny stan wiedzy i badań w tej dziedzinie, przywołując sześćdziesiąt osiem publikacji polskiego i światowego piśmiennictwa. Prof. Mieczysław Nosowicz zajmował się problematyką eksploatacji samochodów prawie ćwierć wieku wcześniej, zanim w Polsce zaczęły obowiązywać normy regulujące poziom dopuszczalnych toksycznych składników spalin, wytwarzanych przez silniki pojazdów samochodowych. Normę EURO 1 wprowadzono bowiem w kraju dopiero 1 stycznia 1993 r.[1].

Warto przypomnieć, kim był człowiek, któremu zawdzięczamy zainicjowanie badań nad szkodliwym wpływem motoryzacji na środowisko w Polsce.

Mieczysław Nosowicz, uznawany za prekursora w dziedzinie badań nad eksploatacją pojazdów samochodowych w Polsce, był współtwórcą projektów zajezdni samochodowych, baz transportowych i dworców Państwowej Komunikacji Samochodowej. W latach 1954–1965 przewodniczył Radzie Naukowej Instytutu Transportu Samochodowego w Warszawie. Pełnił funkcję przewodniczącego Kolegium Komunikacji Rady Narodowej Miasta Krakowa.

Na Politechnice Krakowskiej stał się postacią znaną jako organizator Wydziału Mechanicznego, zwłaszcza jednostek naukowo-badawczych, specjalizujących się w badaniach nad intensywnie rozwijającą się branżą motoryzacji. Pełnił ważne funkcje na uczelni — dziekana Wydziału Mechanicznego (1955–1956) i prorektora Politechniki Krakowskiej (1956–1960). Był również prezesem ZNP. W uznaniu zasług Rada Wydziału Mechanicznego nadała jego imię sali wykładowej nr 6 w ryzalicie ówczesnego budynku Wydziału Mechanicznego, na terenie kampusu przy ulicy Warszawskiej[2].

Pochodził z Sambora (obecnie na Ukrainie), gdzie urodził się 18 października 1901 r. W 1928 r. ukończył Politechnikę Lwowską, uzyskując dyplom inżyniera mechanika. Przed II wojną światową pracował w Stowarzyszeniu Dozoru Kotłów w Warszawie (1928–1939) — zajmował się gospodarką cieplną, badaniami i odbiorem kotłów i silników spalinowych. W latach 1932–1934 prowadził badania paliw na Politechnice w Zurychu (testował m.in. własności węgla z polskich kopalń, jednak wyniki nie były publikowane jako niekorzystne w porównaniu do próbek wzorcowych). W latach 1939–1941 wykładał w Lwowskim Instytucie Politechnicznym.

Od 1944 r. mieszkał w Krakowie. W latach 1945–1946 był starszym asystentem, adiunktem Katedry Pojazdów Mechanicznych Politechniki Śląskiej, a od 1950 r. — w Katedrze Pojazdów Samochodowych na Wydziale Komunikacji Wydziałów Politechnicznych AGH w Krakowie. W tym samym roku utworzył Katedrę Pojazdów Mechanicznych, przemianowaną w 1953 r. na Katedrę Technologii i Eksploatacji Samochodów i Ciągników na Wydziale Mechanicznym Politechniki Krakowskiej — od 1954 r. samodzielnej już uczelni, powstałej z Wydziałów Politechnicznych AG. Kierował obydwoma katedrami w charakterze zastępcy profesora. W latach 1956–1958  kierował też Katedrą Silników Spalinowych PK. W 1959 r. objął na PK stanowisko docenta, a profesorem nadzwyczajnym został mianowany w 1966 r. Zmarł niespodziewanie w wyniku zapalenia płuc 25 lutego 1969 r. w Krakowie.

Mimo upływu lat od ogłoszenie artykułu Mieczysława Nosowicza problem zanieczyszczenia środowiska, spowodowanego przez motoryzację, nadal znajduje się w centrum uwagi. I nie tak łatwo go rozwiązać. Na świecie eksploatowanych jest około 1,4 mld pojazdów samochodowych, tj. samochodów osobowych, ciężarowych i motocykli[3]. I liczba ta ciągle wzrasta. Około 2040 r. przekroczy ona 2 mld. W Polsce, według danych Centralnej Ewidencji Pojazdów i Kierowców (CEPiK) z grudnia 2023 r., było zarejestrowanych 27 mln 374 tys. samochodów osobowych. Według tego samego źródła około 7 mln 245 tys. samochodów jest nieaktywnych. Można więc podejrzewać, że zostały złomowane w sposób niezgodny z przepisami. W Krakowie zarejestrowano 637 215 (wrzesień 2024 r.) pojazdów samochodowych, co oznacza, że (w przybliżeniu) na mieszkańca przypada 0,9 samochodu. W rzeczywistości jednak na ulice Krakowa wyjeżdża więcej samochodów, zwłaszcza gdy brać pod uwagę mieszkańców sąsiednich gmin oraz turystów.

To że oddziaływanie transportu samochodowego na środowisko jest szkodliwe, szczególnie widać na przykładzie dużych aglomeracji miejskich. Obciążeniem dla otoczenia są negatywne zjawiska takie, jak: emisja spalin (CO, CO₂, NOx, cząstki stałe PM), powstawanie produktów procesów tribologicznych (produkty tarcia elementarnego), wycieki paliw, olei i płynów eksploatacyjnych, i to w całym okresie „życia” samochodu (czyli od momentu wytworzenia, poprzez eksploatację aż po złomowanie), również niewłaściwy recykling zużytych pojazdów. Na świecie podejmuje się działania profilaktyczne, mające chronić środowisko życia człowieka przed zanieczyszczeniami spowodowanymi przez rozwój motoryzacji, transportu. W miastach takich jak np. Paryż, Berlin wytyczono już strefy czystego transportu, czyli obszary, w których nie można  poruszać się samochodami z silnikami spalinowymi, niespełniającymi określonych  kryteriów i norm EURO 3 (benzyna), EURO 5/6 (diesel).

W Krakowie Strefę Czystego Transportu wprowadza się dwuetapowo. W pierwszej fazie, obowiązującej od 1 stycznìa 2026 r., objęła ona około 60 proc. powierzchni miasta (granice wyznacza czwarta obwodnica Krakowa). Normy, które muszą spełniać samochody, to EURO 4 (benzyna) i EURO 6 (diesel). Dodatkowo możliwe będą pewne odstępstwa od ograniczeń dla mieszkańców, jak i dla niektórych instytucji miasta. W drugiej fazie, od 1 lipca 2030 r. SCT będzie obowiązywała na całym obszarze miasta. Do 2033 r. mają wygasnąć wszelkie, ewentualne, lokalne odstępstwa dotyczące mieszkańców miasta Krakowa.

Zainicjowane przez Mieczysława Nosowicza badania nad wpływem motoryzacji na środowisko były po jego śmierci kontynuowane w Instytucie Pojazdów Samochodowych i Silników Spalinowych Politechniki Krakowskiej (w 2020 r. instytut przekształcono w Katedrę Pojazdów Samochodowych PK). W latach 1970–1990 prace skupiały się na optymalizacji parametrów eksploatacyjnych silników spalinowych (m.in. samochodów FIAT 125p, FIAT 126p, Polonez, silników wysokoprężnych typu SW 400, SW 680) i miały na celu obniżenie poziomu zużycia paliwa oraz toksycznych produktów spalania. Był to okres poszukiwania paliw alternatywnych wobec tych pochodzących z przeróbki ropy naftowej; takich, których produkty spalania byłyby mniej toksyczne dla środowiska. Badano m.in. zasilanie silników metanolem, butanem i po raz pierwszy w Polsce — wodorem. Warto dodać, że działo się to w okresie kryzysu energetycznego w 1973 r., spowodowanego przez gwałtowny wzrost cen ropy na rynku światowym.

W 1992 r. w Europie weszły w życie pierwsze uregulowania prawne dotyczące dopuszczalnych toksycznych składników w spalinach silników (norma EURO 1). W następnych latach kierunki badań wyznaczano w zgodzie z zaostrzającymi się kryteriami kolejnych norm. Prowadzono więc prace w zakresie optymalizacji konstrukcji i sterowania silników oraz doboru i składu paliw w zależności od obciążenia — warunków i sposobu eksploatacji. Za atut należy uznać wyposażenie ówczesnych instytutowych laboratoriów PK. Infrastruktura pozwalała na prowadzenie badań na wysokim poziomie, bo tak np. w 1995 r. opracowano, wykonano i uruchomiono pierwsze w Polsce stanowisko do badania szerokiego spektrum cząstek stałych. Część konstrukcji wykonano w WSK PZL Mielec. Było to możliwe dzięki postępowi elektroniki i mechatroniki (IT) i szerokiemu stosowaniu jej w ramach instytutu. W instytucie utworzono Zakład Mechatroniki, a kierował nim prof. Bogdan Fiałkowski jeden z pionierów mechatroniki samochodowej w Polsce.

Innym ważnym tematem, którego dotyczyły prace związane z oddziaływaniem motoryzacji na środowisko, był recykling samochodów. Od lat dziewięćdziesiątych XX wieku w Zakładzie Technologii Pojazdów Samochodowych i Bezpieczeństwa Ruchu Drogowego prowadzono badania dotyczące utylizacji samochodów i silników, zwłaszcza w aspekcie możliwości odzyskiwania zespołów i części ze złomowanych samochodów, ich naprawy, regeneracji i ponownego wprowadzenia do eksploatacji (tzw. recykling produktowy). W 2005 r. do harmonogramu przedmiotów dla słuchaczy specjalności eksploatacja pojazdów samochodowych wprowadzono recykling samochodów (wykład, ćwiczenia i projekt). Studenci chętnie podejmowali też ten temat w pracach dyplomowych inżynierskich. Był to okres szczególnego zainteresowania tą problematyką, gdyż w 2005 r. wprowadzono w Polsce ustawę o obowiązku recyklingu pojazdów samochodowych, wycofanych z eksploatacji.

Strefa czystego powietrza

Tworzenie stref niskiej emisji (low emission zones), oprócz uspokojenia ruchu, jest drugim instrumentem w kampanii o czyste miasto i czyste powietrze. Wbrew obiegowym opiniom ograniczanie ruchu samochodowego na danym obszarze nie szkodzi lokalnej gospodarce, ale ją wspiera. Dowodzą tego badania, które przeprowadzono w miastach takich jak Madryt, Londyn czy Berlin. Jeśli takie działanie połączy się z inwestycjami w poprawę warunków ruchu pieszego i rowerowego, wyniki są bardziej korzystne. Podobne badania przeprowadziła Politechnika Krakowska.

Na podstawie: Tadeusz Kopta, „Polski Klub Ekologiczny a transport ekorozwoju”, PKE Kraków 2022, s. 195–198.

W ostatnich latach ograniczenie negatywnego oddziaływania motoryzacji na środowisko stało się koniecznością. To wyzwanie podjęto również w Katedrze Pojazdów Samochodowych. Priorytetem są badania nad doskonaleniem rozwiązań napędu pojazdów samochodowych. Prace dotyczą zastosowania napędu silnikami elektrycznymi (rozwiązanie eliminuje całkowicie spaliny), jak i układami hybrydowymi (optymalizacja napędu spalinowego i elektrycznego).

Historycznie rzecz biorąc, doświadczenie w tym zakresie zdobywano już w latach osiemdziesiątych i dziewięćdziesiątych XX wieku, kiedy prof. Bogdan Fijałkowski i mgr inż. Janusz Zawiliński w ramach ówczesnego Zakładu Pojazdów Specjalnych w Instytucie Pojazdów Samochodowych i Silników Spalinowych PK opracowali sterowanie napędem elektrycznym pojazdów rekreacyjnych (wózków golfowych) meleks, produkowanych w WSK Mielec i wózków transportowych — przemysłowych, produkowanych w fabryce w Suchedniowie. Prowadzono też prace badawcze związane z konstrukcją minipojazdu miejskiego, inwalidzkiego, z napędem elektrycznym (akumulatory kwasowe żelowe) i hybrydowym.

Doskonalenie nowych rozwiązań, ogniw paliwowych i obniżenie kosztu ich wytwarzania jest istotne z punktu widzenia dostępności technologii dla przeciętnego użytkownika. Obecnie samochody z napędem elektrycznym, niestety, są wciąż prawie dwa razy, a samochody z napędem hybrydowym  — półtora raza droższe od modeli z silnikiem spalinowym. Wydaje się, że trudno będzie wyeliminować w zupełności silniki spalinowe, dlatego w katedrze nadal prowadzone są prace nad optymalizacją procesów spalania, nowymi paliwami, katalizatorami, pochłaniaczami toksycznych składników i produktów spalania.

Warto w tym kontekście przypomnieć, że w latach 2014–2020 zespół katedry wraz ze studentami specjalności samochodowych i wzornictwa przemysłowego opracował, wykonał i przebadał prototypy minisamochodów — pojazdów miejskich.

W 2007 r. udało się nawiązać współpracę z Toyota Motor Corporation Poland i rozpoczęto badania, mające na celu ograniczenie zużycia paliwa poprzez odzyskiwanie energii i jej akumulowanie w czasie zmiennej kinematyki ruchu pojazdu. Na terenie kampusu PK w Czyżynach prezentowano samochody Toyota Prius z wówczas najnowocześniejszymi rozwiązaniami hybrydowymi. Prezentacja poprzedziła wystawę w Muzeum Sztuki i Techniki Japońskiej „Manggha”, zorganizowaną z okazji 70-lecia firmy Toyota. Dzięki pozyskaniu takiego pojazdu, przy wsparciu z funduszy europejskich, można było optymalizować pod względem energetycznym wyznaczone trasy w ruchu miejskim.

W 2022 r. firma Toyota znowu zaprezentowała w Muzeum „Manggha” swoje najnowsze rozwiązania napędu elektrycznego samochodów. Były to samochody z wodorowymi ogniwami paliwowymi, jak i rozwiązania hybrydowe. Wydarzenie towarzyszyło wystawie „Świąt napędzany wodorem”. Katedra Pojazdów Samochodowych PK wniosła swój wkład w merytoryczny dobór eksponatów na tę wystawę.

Dziś zagadnienia pozyskiwania i wykorzystania wodoru, odpadowych gazów przemysłowych jako paliwa oraz pojazdy hybrydowe są najważniejszymi tematami w pracach badawczych z dziedziny ochrony środowiska w Katedrze Pojazdów Samochodowych.

Analizując tę pokrótce przywołaną historię prawie sześćdziesięciolecia badań nad motoryzacją na PK, warto jeszcze raz podkreślić, że Mieczysław Nosowicz był pierwszym, który podjął refleksję nad jej destrukcyjnym oddziaływaniem na środowisko. Politechnika Krakowska kontynuowała jego myśl — kształcąc inżynierów specjalistów z zakresu proekologicznego transportu, prowadząc prace badawcze, opracowując ekspertyzy, a także zasiadając w gremiach opiniodawczych. Jej głos w tej kwestii pośrednio przyczynił się zapewne do podjęcia planowanej, przełomowej decyzji utworzenia w Krakowie strefy czystego transportu. Miasto tą proekologiczną decyzją, wynikającą z woli poprawienia warunków życia mieszkańców i troski o czyste powietrze, dołączy do hołdujących tej idei czołowych, europejskich miast, jak Berlin, Paryż i Londyn.

---

[1] Norma EURO 1, wprowadzona w 1992 r., obowiązywała w Polsce od 1 stycznia 1993 r. i dotyczyła nowo rejestrowanych samochodów. W następnych latach Unia Europejska nowelizowała przepisy, obniżając górne dopuszczalne wartości (granice) toksycznych składników (zanieczyszczeń), jak i wprowadziła nowe parametry oceny spalin (np. cząstki stałe sadzy, PM). Obecnie obowiązuje norma EURO 6 z 2014 r.  Kolejna nowelizacja, norma EURO 7, ma zostać wprowadzona w 2029 r.

[2] Po przejęciu budynku przez Wydział Inżynierii Elektrycznej, w czasie remontu tablica została usunięta i zaginęła.

[3] Stan na 1 października 2023 r. według Hedges & Company.

Prof. Andrzej Mruk — emerytowany profesor PK, był dyrektorem Instytutu Pojazdów Samochodowych i Silników Spalinowych (2006–2013), kierownikiem Zakładu Eksploatacji Pojazdów Samochodowych i Bezpieczeństwa Ruchu Drogowego (2000– 2015); studentem prof. Mieczysława Nosowicza w latach 1967–1968.

Śródtytuły pochodzą od redakcji.