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Tödliche Autoabgase

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Tödliche Autoabgase | Video verfügbar bis 04.12.2020

Dr. Axel Friedrich steht in Berlin an der U-Bahn Friedrichstraße und hält einen klobigen Kasten Richtung Straßenverkehr. Er misst damit die Feinstaubbelastung der Luft. Den Kampf für eine saubere Atemluft führt er schon seit Jahrzehnten. Als Abteilungsleiter im Umweltbundesamt hat er sich mit der mächtigen Autolobby angelegt. Er setzte durch, dass Dieselfahrzeuge mit Rußpartikelfiltern ausgestattet werden müssen. Der damalige Bundeskanzler Gerhard Schröder soll getobt und angeordnet haben, den unbequemen Beamten mundtot zu machen – vergeblich. Umweltminister Sigmar Gabriel forderte 2007 seine Versetzung. Es gab sogar Morddrohungen. Doch Axel Friedrich hat nie aufgehört, gegen die Schadstoffe in der Luft zu kämpfen.

Je kleiner, desto gemeiner

Axel Friedrich misst die Rußpartikel eines Dieselfahrzeugs.
Das Problem an den ultrafeinen Partikeln, ist ihre sogenannte Lungengängigkeit.

Das Messgerät von Axel Friedrich zählt Partikel pro Kubikzentimeter. Das entspricht dem Volumen eines Zuckerwürfels. In der Stadt befinden sich überwiegend extremfeine Rußteilchen aus Dieselfahrzeugen in der Luft. Aber auch der Abrieb von Autoreifen und der Staub von Bremsbelägen gehört zu den ultrafeinen Partikeln. Ein Wert von 5.000 Partikeln pro Kubikzentimeter gilt als relativ sauber. Am Rand der Berliner Hauptverkehrsstraßen steigt der Wert auf über 10.000. Und in der Mitte der Fahrbahn, wo die Autos die Abgase ausstoßen, können die Werte auch 80.000 und mehr erreichen. Das Problem an den ultrafeinen Partikeln, ist ihre Lungengängigkeit. Das heißt, sie wandern mit der Atemluft bis in die Lungenbläschen, durchdringen zum Teil sogar die Wand dieser Bläschen und gelangen so in den Blutkreislauf. Dort können sie Bluthochdruck und Herzkreislauferkrankungen auslösen

Die Opfer

Messgerät auf Fahrradgepäckträger
In Deutschland sterben laut europäischer Umweltagentur über 60.000 Menschen pro Jahr an den Folgen der Luftverschmutzung.

Die europäische Umweltagentur hat berechnet, dass jährlich 430.000 Europäer an den Folgen der Luftverschmutzung sterben. In Deutschland sollen es über 60.000 Menschen pro Jahr sein. Hauptproblem sind vor allem die ultrafeinen Partikel und die Stickoxide, die ebenfalls aus Verbrennungsmotoren kommen. Eine weitere Gefahrenquelle ist bodennahes Ozon. Für Rußpartikel hat die EU Grenzwerte festgelegt, die im Jahresmittel eingehalten werden müssen. Erlaubt sind 40 Mikrogramm pro Kubikmeter. Über die Anzahl der Partikel sagt das allerdings nichts. Ein großes Problem, denn die Gefährlichkeit nimmt zu, je kleiner die Partikel werden und je leichter sie dadurch in den menschlichen Organismus eindringen können.

Ein Motor ist wie eine Kerze

Motorenprüftstand der TU Braunschweig
Das eingespritzte Kraftstoffgemisch wird im Motor verbrannt. Diese Verbrennung läuft jedoch nie vollständig ab.

Jede Kerze rußt und produziert Stickoxide, wenn auch in sehr geringen Mengen. Motoren haben dasselbe Problem: Das eingespritzte Kraftstoffgemisch wird verbrannt. Diese Verbrennung läuft jedoch nie vollständig ab. Es bleiben immer unverbrannte Rückstände im Abgas – das sind die Rußpartikel. Je höher Temperatur und Druck, umso größer ist zudem der Anteil der Stickoxide, die ebenfalls gesundheitsschädlich sind. Der natürliche Sauerstoff und der Stickstoff der Luft gehen unter den hohen Temperaturen eine Verbindung ein. Meist bilden sie Stickstoffdioxid, es gibt aber auch andere, chemische Produkte. Für alle Stickoxide gilt: Sie können Atemwegerkrankungen und Allergien auslösen. Die Motorbauer sind also angehalten, den Ausstoß an Rußpartikeln und Stickoxiden zu minimieren. Strenge Grenzwerte sollen dafür sorgen, dass das auch passiert.

Die Problem-Wippe

Zwischen Rußpartikelausstoß und der Emission von Stickoxiden gibt es einen Zielkonflikt: Bei einer möglichst vollständigen Verbrennung des Treibstoffgemisches entstehen im Dieselmotor zwar wenig Rußpartikel aber viel Stickoxide, da die Temperaturen sehr hoch sind. Zwar lässt sich die Wärme reduzieren, aber dadurch wird auch der Diesel schlechter verbrannt. Dabei entstehen wieder mehr Rußpartikel. Es ist wie eine Wippe: Werden die Stickoxide gesenkt, gehen die Partikel-Zahlen hoch. Wird die Verbrennung optimiert, um weniger Rußpartikel zu erzeugen, steigt der Anteil der Stickoxide. Ein Problem bleibt immer.

Eins nach dem anderen

Abgasnachbehandlung, schematisch dargestellt.
Abgasnachbehandlung: Der Motor wird auf optimale Verbrennung bei minimalem Verbrauch eingestellt.

Die Lösung für das Dilemma heißt Abgasnachbehandlung. Der Motor wird auf optimale Verbrennung bei minimalem Verbrauch eingestellt. Anschließend wird das Abgas durch einen Katalysator geleitet. Die wenigen Rußpartikel, die noch entstanden sind, werden von einem Rußfilter zurückgehalten. Die Stickoxide lassen sich allerdings nicht filtern, da sie gasförmig sind. Deshalb bleibt nur eine chemische "Lösung" des Problems: Die Ingenieure spritzen Harnstoff in das heiße Abgas ein. Der Harnstoff reagiert durch die Hitze zu Ammoniak. Das wiederum reagiert mit den Stickoxiden und bewegt sie dazu, die Bindung von Sauerstoff und Stickstoff aufzugeben. Es bleiben nur ungefährliche Zerfallsprodukte übrig. Durch die Abgasnachbehandlung lassen sich rund 90 Prozent aller Stickoxide beseitigen.

Veraltete Normen

Harnstoffeinspritzung schematisch dargestellt
Praktisch alle Dieselfahrzeuge der neuesten Generation verfügen über eine Abgasnachbehandlung mit Harnstoffeinspritzung.

Technisch ist die Reduzierung der Schadstoffe in den Abgasen möglich und entwickelt. Praktisch alle Dieselfahrzeuge der neuesten Generation verfügen über eine Abgasnachbehandlung mit Harnstoffeinspritzung. Allerdings heißt der Harnstoff in der Regel "AdBlue" – das klingt umweltfreundlicher und nicht ganz so schmuddelig. Dennoch messen unabhängige Umweltaktivisten, wie Axel Friedrich, nach wie vor hohe Schadstoffbelastungen in den Innenstädten und auch an modernen Dieselfahrzeugen. Warum ist noch nicht restlos aufgeklärt. Es kann nicht nur an den Manipulationen bei VW liegen. Auch andere Hersteller haben vermutlich getrickst, da ist sich Friedrich sicher.

Das Hauptproblem dürfte jedoch in den Prüfverfahren selbst liegen. Um die Zulassung zu bekommen, muss ein Fahrzeug auf dem Prüfstand bestimmte Fahrzyklen absolvieren. Stadtverkehr, Autobahn, Landstraße, sportliche oder vorsichtige Fahrweise, alles soll das vorgegebene Profil abbilden. Es wurde 1970 so entwickelt, dass auch noch eine Ente mit schwacher Motorisierung die Mindestanforderungen schaffte. Zwar gab es eine Novellierung 1996, aber die PS-starken Autos der Gegenwart und die hohen Geschwindigkeiten im Alltag bildet das Profil trotzdem nicht ab. Zwei Drittel des Zyklus simulieren Stadtverkehr, der Rest eine gemächliche Überlandfahrt. Nur wenige Sekunden lang wird eine Höchstmarke von 120 km/h erreicht. Bei derart moderaten Bedingungen sind die Schadstoffemissionen auch moderat, zumal die Hersteller ihre Autos auf dieses Testverfahren hin optimiert haben. Mit dem realen Fahrverhalten der Kunden hat das jedoch nichts zu tun. Im echten Straßenverkehr steigen Verbrauch, Stickoxide und Rußpartikel um ein Vielfaches an. Deshalb soll ab September 2017 ein neuer, realistischer Fahrzeug-Zyklus (WLTP) eingeführt werden.

Autor: Björn Platz (NDR)

Stand: 05.12.2015 10:31 Uhr