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Schule > Chemie > Grundlagen der Chemie > Feinstaub und Rußpartikelfilter

FEINSTAUB UND RUßPARTIKELFILTER

Gliederung:
Was ist Feinstaub? Sabrina
Woher kommt der Feinstaub? (Grafik) Agata
Warum ist dieser Staub gefährlich? Maike
Wie funktionieren Rußpartikelfilter? (Grafik) Sabrina
Kann der Partikelausstoß im Dieselabgas verhindert werden? Agata
Steigt dadurch der Spritverbrauch? Maike
Warum gibt es verschiedene Reinigungsverfahren? Sabrina
Ist die Nachrüstung mit Dieselfilter finanziell sinnvoll? Agata
Durchschnittliche Feinstaubbelastung innerhalb von 5 Tagen (Grafik) Maike
Drohen Fahrverbote für Dieselautos ohne Filter? Sabrina
Können Fahrverbote in Städten die Feinstaubbelastung senken? Maike
Lieferprobleme bremsen Ausrüstung mit Rußpartikelfiltern Agata

1) Was ist Feinstaub?
Feinstaub sind winzige Teilchen, die unsichtbar in der Luft schweben. Fein heißt: Der Durchmesser der Körner ist kleiner als ein Hunderstel Millimeter – in der Sprache der Wissenschaftler zehn Mikrometer. Die internationale Abkürzung lautet PM 10 (particulate matter). Zum Vergleich: Normaler Hausstaub ist zehnmal dicker, ein Menschenhaar bis zu 50-mal.

2) Woher kommt der Feinstaub?
Nahezu ständig und überall entsteht Feinstaub. Etwa durch Abrieb von Textilfasern der Kleidung auf Möbeln, durch abgestorbene Hautschuppen, bei der Energieverbrennung in Industrie und Haushalt oder auf natürlichem Wege, so durch die Verwirbelung von Blütenpollen, Meersalz oder Sand. Und im Straßenverkehr: Durch die Verbrennung im Motor, den Abrieb von Reifengummi und Bremsbelägen. Eine Vielfalt an Verursachern – weshalb selbst in hoch belasteten Innenstadtstraßen, so hat das Umweltbundesamt ermittelt, nur etwa die Hälfte des Feinstaubs von Dieselmotoren erzeugt wird, ausgestoßen als Rußpartikel.
3) Warum ist dieser Staub gefährlich?
Unsere Nasenschleimhaut und Bronchien sind nur auf das Abfangen von Eindringlingen mit üblicher Größe spezialisiert. Feinstaub-Körner hingegen schlüpfen unerkannt durchs Abwehrsystem. Sie schaffen es mühelos bis in kleinste Lungenbläschen, nisten sich dort ein und können je nach Beschaffenheit unterschiedlich schwere Schäden verursachen, von Asthma und chronischer Bronchitis bis womöglich Lungenkrebs. Wissenschaftler vermuten zudem, so genannte ultrafeine Partikel, 100-mal kleiner als Feinstaub, könnten über die Lunge ins Blut gelangen und Herz-Kreislauf-Krankheiten auslösen.
4) Wie funktioniert der Rußpartikelfilter?
Der Dieselpartikelfilter sieht von außen aus wie eine Konservendose. Innen liegen Tausende haarfeiner viereckiger Kanäle, die am Ende wechselseitig verschlossen sind. Deshalb muss das Abgas aus einem verschlossenen Kanal durch die poröse Filterwand in einen benachbarten Kanal mit offenem Ende ausweichen. Die Poren in der Wand sind so klein, dass dabei die Rußpartikel hängen bleiben.
4) Kann der Partikelausstoß im Dieselabgas verhindert werden?
Rußfilter können in Neufahrzeugen die Menge der schädlichen Partikel aus dem Auspuff um bis zu 90 Prozent reduzieren. Dabei werden die Mini-Krümel zurückgehalten wie Kaffeesatz in der Filtertüte.
6) Steigt dadurch der Spritverbrauch?
Der gesammelte Ruß setzt allmählich die haarfeinen Filterkanäle zu und verstopft dadurch den Auspuff. Der Motor verliert Leistung und versucht, den Verlust mit erhöhtem Kraftaufwand und Spritverbrauch auszugleichen. Deshalb muss der Filter regelmäßig gereinigt werden. Automatisches Abbrennen ist die einfachste Reinigung. Sie läuft meist in regelmäßigen Abständen und dauert wenige Minuten. Im Fahrbetrieb ist dies nicht spürbar.
7) Warum gibt es unterschiedliche Reinigungsverfahren?
Für das Abbrennen der gesammelten Rußteilchen sind Temperaturen von rund 600 Grad erforderlich. So hieß ist das Abgas im Auspuff moderner Dieselautos aber nicht. Mit unterschiedlichen tricks, etwa chemischen Zusatzstoffen (Additiven) als „Brandbeschleuniger“, erhöhen daher die Filterhersteller kurzfristig die Abgastemperatur oder senken umgekehrt die Zündfähigkeit des Rußes. Die Rußfilter der nächsten Generation könnten ohne solche Tricks auskommen. Durch ständigen Kontakt der Partikel mit spezieller Beschichtung in den Filterkanälen sinkt die Zündtemperatur auf Werte um 200 Grad. Das reicht, um auch mit „kaltem“ Abgas den Ruß laufend zu verbrennen. Experten schätzen, dass diese Filter in drei bis fünf Jahren fertig sein könnten.
8) Ist die Nachrüstung mit Dieselfilter finanziell sinnvoll?
Ja und Nein. Der nachträgliche Einbau eines Rußfilters kostet (Material- und Arbeitskosten) mindestens 650 Euro. Laut eines Gesetzentwurfes, der am 11. Mai vom Bundeskabinett verschiedet wurde, lieg die Steuervergünstigung für Nachrüstungen bei ungefähr 200 Euro. Andererseits verlieren gebrauchte Dieselautos ohne Filter an Wert. Am Beispiel eines VW Golf TDI, Baujahr 10/2003, hat die Schwacke-Autoschätzung einen Unterschied von 765 Euro ermittelt. Damit wären die Filterkosten wieder ausgeglichen.
9) Durchschnittliche Feinstaubbelastung innerhalb von 5 Tagen
10) Drohen Fahrverbote für Dieselautos ohne Filter?
Möglich, aber unwahrscheinlich. Städte und Gemeinden dürfen Fahrverbote aussprechen, um die Staubbelastung unter den Grenzwert zu senken. Verbote können für bestimmte Strecken oder für bestimmte Zeiten ausgesprochen werden. Beschränkungen für Personenautos gelten als extrem unpopulär und nur als letzte Notlösung. Deshalb drohen Zwangspausen vorerst nur dem LKW-Verkehr.
11) Können Fahrverbote in Städten die Feinstaubbelastung senken?
Kaum. Die Hälfte aller Feinstäube, die in der Innenstadt gemessen werden, stammen aus dem Umland. Dies ergaben Untersuchungen in Berlin. Ein Ergebnis im Rhein-Main-Gebiet bestätigt den Berliner Trend: Die zweitägige, weiträumigen Straßensperren anlässlich des Besuchs des US-Präsidenten Bush brachte in den Städten des Ballungsraums keine messbare Minderung der Feinstaubbelastung.
12) Lieferprobleme bremsen Ausrüstung mit Rußpartikelfiltern
Deutsche Hersteller beklagen Lieferengpässe bei den Rußfiltern. "Es gibt zu wenig Filter", sagte ein Sprecher der Volkswagen-Tochter Audi. Das Problem sei die Verfügbarkeit. Weltweit gebe es drei Zulieferer, die am Anschlag arbeiteten.
Die Verursacher: Nur etwa 35 Prozent Anteil an der Feinstaubbelastung in Ballungsgebieten hat der Verkehr insgesamt, der PKW davon lediglich zwölf Prozent. Darin enthalten sind nicht nur die Partikel, die aus dem Auspuff kommen, sondern auch der aufgewirbelte Staub aus Reifen- und Bremsabrieb sowie von der Straßenoberfläche. Diese 35 Prozent entstehen etwa zur Hälfte vor Ort, die andere Hälfte wird von fern hereingeweht.

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