Europaweites Forschungsprojekt für saubere Luft

Metrologieinstitute entwickeln neue Messverfahren für Rußpartikel in Dieselabgasen sowie für Platin- und Quecksilber-Rückstände in der Luft

08.06.2011 - Deutschland

Sie können Lungenkrebs und andere schwere Erkrankungen verursachen: die winzigen Rußpartikel aus den Abgasen von Dieselfahrzeugen. Deren Anzahl hat stetig zugenommen. Um dennoch die Gesundheitsbelastung durch Rußpartikel gering zu halten, sind die Grenzwerte für Dieselruß Schritt für Schritt drastisch gesenkt worden, von 180 mg/km (EURO 1, 1993) bis hin zu 5 mg/km in der EURO-Norm 5, die ab September dieses Jahres für neue Modelle gilt. In dieser Norm wird nicht mehr nur die Massen-Konzentration von Rußpartikeln, sondern deren Anzahl betrachtet, weil dieser Wert viel relevanter für die Gesundheitsgefahren ist. Dafür müssen neue Messgeräte zugelassen werden. Um das gesamte Messsystem von Zulassungsprüfungen über Kalibrierungen bis hin zu den regelmäßigen Abgasüberprüfungen an die neuen Vorgaben anzupassen, ist nun ein europaweites Projekt gestartet worden. Unter Federführung der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) arbeiten darin mehrere nationale Metrologieinstitute mit Kooperationspartnern aus der Industrie zusammen. Das Projekt ist auf drei Jahre angelegt. Neben dem Dieselruß widmet es sich auch zwei weiteren gesundheitlich problematischen Stoffen, die die Luft verschmutzen: kleinsten Teilchen von Platin und anderen Elementen aus Katalysatoren sowie jenen Quecksilberverbindungen, die bei der Verbrennung von fossilen Energieträgern in Kraftwerken entstehen. Das Projekt begann mit einem Kick-Off-Workshop am 6./7. Juni in der PTB.

Während 1980 nur zwei Prozent aller neu zugelassenen Pkw Dieselfahrzeuge waren, liegt der Anteil heute schon etwas über 50 Prozent, bei einigen Pkw-Modellen sogar über 90 Prozent. Der Anteil grober Rußpartikel – und damit die Gesamtmasse – in Dieselabgasen wurde in den letzten Jahren zwar verringert. Gefährlich sind aber nicht so sehr diese, sondern die lungengängigen, sehr kleinen Rußteilchen. Sie sind zum Teil kleiner als 0,1 Mikrometer (µm), also 100 Nanometer (nm) – das ist ein Tausendstel des Durchmessers eines Menschenhaares. Unter anderem durch neue Techniken der Dieseleinspritzung hat die Menge der feinen (2,5 µm) und ultrafeinen (kleiner als 0,1 µm) Rußteilchen zugenommen und stellt die Messtechnik vor große Probleme. Noch werden bei regelmäßigen Abgasüberprüfungen Trübungsmessgeräte, sogenannte Opazimeter, eingesetzt, die gerade bei den ganz kleinen Teilchen ihre Schwächen haben. Also sollte in Zukunft die gesamte Messtechnik nachgerüstet werden, etwa mit Rußsensoren oder auch mit Partikelzählern, die nicht mehr die Menge, sondern die Anzahl der Teilchen – und dies vor allem deutlich genauer – messen.

Das europaweite Projekt hat zum Ziel, die einzelnen Lösungsansätze zu vergleichen, Messgeräte weiterzuentwickeln und sich um eine korrekte Rückführbarkeit von Messergebnissen zu kümmern. Dazu sollen international abgestimmte Normale auf Grundlage der Teilchenzahl (statt wie bisher ihrer Masse) entwickelt werden, die dann der Zulassung und Kalibrierung von Messgeräten dienen werden. „Gerade beim Thema Luftreinhaltung bietet sich die grenzüberschreitende Zusammenarbeit an. Schließlich macht Luft nicht vor nationalen Grenzen halt“, betont Martin Thedens, Projektkoordinator von der PTB. Das auf drei Jahre angelegte Vorhaben ist ein sogenanntes Joint Research Project (JRP) im Rahmen des europäischen Metrologieforschungsprogramms EMRP. Neben den Experten der PTB und der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) sind darin Kollegen aus Dänemark, der Schweiz, Slowenien, Frankreich, Finnland, Großbritannien, den Niederlanden und dem Joint Research Centre JRC der EU-Kommission beteiligt. Welche Bedeutung das Thema auch für die Wirtschaft hat, zeigt die große Anzahl an Partnern aus der Reihe der Messgerätehersteller und aus der Automobilindustrie.

Auch die beiden anderen Themen bieten Herausforderungen für die Messtechnik. Beim ersten geht es um die sogenannten Platingruppen-Elemente (Platin, Palladium und Rhodium), die als „Abrieb“ aus Katalysatoren in die Luft entweichen und ein gesundheitliches Problem darstellen. Um dies besser einschätzen zu können, muss man erst einmal genauer wissen, um welche Mengen es sich überhaupt handelt. Dasselbe Problem stellt sich beim Quecksilber, das aber nicht aus Kraftfahrzeugen, sondern im Wesentlichen aus Kohlekraftwerken stammt. Quecksilber ist zu ganz kleinen Anteilen in fossilen Brennstoffen wie etwa der Kohle vorhanden – aber es gibt eben eine ganze Menge solcher Kraftwerke in Europa. Bisher schwanken die Schätzungen noch zwischen 4800 Tonnen und 8300 Tonnen – es gibt also deutlichen Handlungsbedarf für die Messexperten.

Das Projekt soll auf allen diesen Gebieten die Messverfahren verbessern. Außerdem geht es darum, mehr Einheitlichkeit zu schaffen. Denn die rechtlichen Vorgaben sind überall in Europa gleich, aber die Kontrollen noch nicht. „Das muss sich ändern“, sagt Martin Thedens. „Letztlich sollen damit gleiche Wettbewerbsbedingungen für alle Staaten Europas geschaffen werden. Und wir müssen gerüstet sein, um langfristig auf dem internationalen Markt mitzumischen.“ Schließlich sind auch in anderen Staaten sehr strenge Umweltschutzbestimmungen im Entstehen oder gelten schon. Da müssen die europäische Automobilindustrie und ihre Zulieferer am Ball bleiben, um ihre gute Weltmarktstellung dauerhaft zu halten. Die Metrologie-Institute helfen dabei.

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