Το ενεργειακό πρόβλημα οφείλεται στα τεράστια ποσά ενέργειας που χάνονται καθημερινά. Αυτό το φαινόμενο παρατηρείται έντονα, όταν μία μορφή ενέργειας, για παράδειγμα η χημική, μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια όπως συμβαίνει στην καύση. Η θερμική ενέργεια που απελευθερώνεται δεν είναι δυνατό να αξιοποιηθεί «εξ ολοκλήρου», για να παραχθεί μηχανικό έργο. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα οι αποδόσεις να μη ξεπερνούν το 40%, ακόμα και στις πιο σύγχρονες μονάδες παραγωγής ισχύος.

Τα σημερινά αυτοκίνητα λειτουργούν με την αναλογία μίγματος αέρα και βενζίνης, με την οποία εξασφαλίζεται η μέγιστη οικονομία και η καλύτερη απόδοση της μηχανής. Ταυτόχρονα όμως, παράγεται μεγάλη ποσότητα ατμοσφαιρικών ρύπων. Οι ατμοσφαιρικοί αυτοί ρύποι προκαλούν κατά κύριο λόγο το φωτοχημικό νέφος, που τόσο έχει ταλαιπωρήσει τα τελευταία χρόνια τους κατοίκους των μεγαλουπόλεων.

Τα καυσαέρια των αυτοκινήτων αποτελούνται κυρίως από άζωτο (N₂), διοξείδιο του άνθρακα (CO₂), υδρατμούς (Η₂Ο), οξυγόνο (Ο₂), άκαυστους υδρογονάνθρακες οξείδια του αζώτου (ΝΟ, ΝΟ₂). Στα καυσαέρια περιέχονται επίσης μικρές ποσότητες διοξειδίου του θείου (SO₂). Απ' αυτά σχετικά αδρανή (μη τοξικά) είναι τα Ν₂, Ο₂, Η₂Ο και CO₂, ενώ τα ΝΟ, ΝΟ₂,  CO,  SO₂ και οι άκαυστοι υδρογονάνθρακες, που προκαλούν αρνητικές επιπτώσεις στο περιβάλλον, χαρακτηρίζονται περιβαλλοντικοί ρύποι.

Το διοξείδιο του άνθρακα (CO₂) προκαλεί το φαινόμενο του θερμοκηπίου. Όπως ακριβώς το γυαλί του θερμοκηπίου επιτρέπει στις  ηλιακές ακτίνες να περνούν μέσα, αλλά δεν επιτρέπει τη διαφυγή της θερμικής ακτινοβολίας προς τα έξω, έτσι και το CO₂ δημιουργεί ατμόσφαιρα θερμομόνωσης. Κατ΄ αυτό τον τρόπο αυξάνεται η μέση θερμοκρασία της Γης και προκαλούνται μεταβολές στο κλίμα.

Το μονοξείδιο του άνθρακα (CO), ο αποκαλούμενος «σιωπηλός δολοφόνος» (είναι άχρωμο, άοσμο, άγευστο), δεσμεύει την αιμογλοβίνη του αίματος και έτσι εμποδίζει τη μεταφορά του αίματος στους ιστούς, προκαλώντας το θάνατο.

Τα οξείδια του αζώτου (ΝΟ, ΝΟ₂), πλην του φωτοχημικού νέφους, προκαλούν την όξινη βροχή. Επίσης προκαλούν το σχηματισμό όζοντος (Ο₃) στα χαμηλά στρώματα της ατμόσφαιρας (τροπόσφαιρα).

• Οι καταλυτικοί μετατροπείς (ή καταλύτες) των αυτοκινήτων περιέχουν ευγενή μέταλλα (π.χ. Pt και Rh), σε μορφή μικρών κόκκων, τα

οποία  επιταχύνουν τις χημικές αντιδράσεις για την μετατροπή των επικίνδυνων  ρύπων  σε αβλαβή για την ατμόσφαιρα καυσαέρια.

Έτσι το μονοξείδιο του άνθρακα και τα υπολείμματα από άκαυστους υδρογονάνθρακες καίονται προς διοξείδιο του άνθρακα (π.χ. με τη βοήθεια του Pt ή Pd), σύμφωνα με τις παρακάτω χημικές εξισώσεις:

C_xH_y (g) + (4x+y)/4 O₂(g) → x CO₂(g) + y/2 H₂O(g)

2 CO (g)+ O₂(g) → 2 CO₂(g)

Ενώ, τα οξείδια του αζώτου (ΝΟ, ΝΟ₂) ανάγονται (π.χ. με τη βοήθεια του Rh) διασπώμενα προς άζωτο και οξυγόνο, σύμφωνα με το σχήμα:

2 ΝO(g) → Ν₂(g) + O₂(g)

ΣΧΗΜΑ 2.7 Καταλυτικός μετατροπέας προσαρμοσμένος στο σύστημα εξαγωγής των καυσαερίων (εξάτμιση) του αυτοκινήτου.

Η χρήση της αμόλυβδης βενζίνης σε αυτοκίνητα με καταλύτες επιβάλλεται για τους παρακάτω σοβαρούς λόγους:

1. Ο μόλυβδος σχηματίζει κράματα με τα ευγενή μέταλλα (π.χ. Pt και Pd).  Έτσι ο καταλύτης δηλητηριάζεται (απενεργοποιείται).

2. Ο μόλυβδος φράζει τους διαύλους του  κεραμικού υποστρώματος πάνω στο οποίο βρίσκεται ο καταλύτης (τα ευγενή μέταλλα) Έτσι, τα μόρια των καυσαερίων δεν βρίσκουν το δρόμο τους  προς τον καταλύτη.