Die Welt ändert sich von Tag zu Tag – und mit ihr der Straßenverkehr. Immer mehr Menschen wollen mobil sein, viele müssen sogar. Wurden noch vor zwei Jahren 84 Millionen Pkw weltweit produziert, sollen es bereits in fünf Jahren 113 Millionen sein. Aktuell fahren laut Schätzungen von LMC Automotive rund eine Milliarde Autos rund um den Globus. Im Jahr 2018 sollen es 200 Millionen mehr sein. Dass diese Entwicklung zunehmend negative Auswirkungen auf die Luftqualität in den Metropolen hat, ist schon heute zu erkennen. An der Automobilindustrie selbst geht das natürlich auch nicht spurlos vorüber. Es wird schon seit Jahren an alternativen Antrieben geforscht und die ersten Modelle befinden sich bekanntermaßen schon auf den Straßen. Doch die bislang nur in homöopathischen Stückzahlen vom Band laufenden Stromer, Brennstoffzeller und Co. laufen den Verbrennern noch lange nicht den Rang ab. Viel zu groß ist der finanzielle Aufwand, zu ungewiss ihre Haltbarkeit und zu kritisch ihre Reichweite.
“Der Verbrennungsmotor bleibt auch mittelfristig die dominierende Antriebsform auf den Straßen”, sagt Klaus Harth, verantwortlich für die Forschung an Automobil-Katalysatoren bei der BASF. “Die Schadstoffbelastung bei Verbrennungsmotoren zu reduzieren, bleibt daher weiterhin ein wichtiges globales Thema.” Die Gründe liegen auf der Hand. Verbrennungsmotoren produzieren umweltschädliche Abgase, weil das Gemisch aus Kohlenwasserstoffen, sprich der Treibstoff, nur unvollständig verbrennt. Benzin- und Dieselfahrzeuge sind zwar mit Katalysatoren und teilweise mit Partikelfiltersystemen ausgestatten, um Stickoxide, Kohlenmonoxid, unverbrannte Kohlenwasserstoffe und Rußteilchen noch innerhalb des Abgasstroms herauszufiltern. Nachdem vor wenigen Wochen der VW-Dieselskandal auch Menschen, die nicht direkt mit dem Thema Automobil verbandelt sind, zumindest für einen kurzen Augenblick wachrüttelte, geht es jetzt den bislang so grün umworbenen Benzindirekteinspritzern an den Kragen. Oder besser gesagt an die Partikel. Denn genau die sind das große, schon seit Jahren bekannte, aber noch nicht gelöste Problem bei den im Verbrauch so günstigen Motoren.
Das weiß auch Emmanuel Jean, Emissions Master Expert bei Faurecia Emissions Control Technologies: “Rußpartikel sind kein spezifisches Dieselproblem. Auch Benziner, darunter besonders die Motoren mit Direkteinspritzung, erzeugen Partikel.” Der direkteingespritzte Kraftstoff mischt sich erst im Brennraum mit Luft – und da liegt das Problem. Es kann passieren, dass einzelne Tröpfchen nicht vollständig verdampfen. Das Resultat ist am Auspuff in Form von kleinsten Rußpartikeln zu messen. Bis zu viermal so viele Partikel, wie es der Grenzwert für Dieselfahrzeuge zulässt, emittieren Benzindirekteinspritzer unter bestimmten Umständen. Zu einem erschreckenden Ergebnis kommt eine Untersuchung des TÜV Nord im Auftrag der Umweltschutzorganisation Transport and Environment. Betrachtet man die wichtigere Zahl der Partikelteilchen, erhöht sich der Ausstoß um den Faktor 1000. Vor allem diese Nanoteilchen gelangen leicht in die Lungen und setzen sich dort fest. Dass die Anzahl der Direkteinspritzer auf dem Markt steigt, ist hingegen leider klar. Denn sie arbeiten effizienter. Zumindest in puncto Spritverbrauch. Rund 15 Prozent weniger Kraftstoff sorgt im Gegenzug für weniger CO2-Emissionen. Und darauf wurde bislang gesteigerten Wert gelegt. “2016 wird allein in Europa jeder zweite Benzin-Pkw ein Direkteinspritzer sein”, lautet die Prognose von Jean. “Der Trend geht ganz klar zum Downsizing von Motoren, um Sprit zu sparen und Emissionen zu reduzieren.”
Doch potenzielle Lösungen befinden sich schon seit Jahren in der Entwicklung und haben bereits erfolgreiche Testzyklen hinter sich gebracht. Im April 2013 wurde der Vier-Wege-Katalysator vorgestellt und befindet sich nun in der Entwicklungs- und Testphase bei vielen Automobilherstellern – immer mit Blick auf die Serienproduktion. “Der Vier-Wege-Katalysator hilft Automobilherstellern, die strengen Emissionsregulierungen wie die Euro 6-Norm einzuhalten”, sagt Klaus Harth. “In wenigen Jahren wird unser System zur gängigen Technologie in der Abgasreinigung zählen.” Der Unterschied ist schnell erklärt. Im Vergleich zum Drei-Wege-Katalysator entfernt der Vier-Wege-Katalysator nicht nur gasförmige Schadstoffe, sondern zusätzlich auch Feststoffe wie Rußteilchen aus dem Abgasstrom. “Der kompakte Vier-Wege-Katalysator vereint jetzt alle wichtigen Eigenschaften auf einem einzigen Bauteil. Verglichen mit dem Drei-Wege-Katalysator und nachgeschaltetem, unbeschichtetem Partikelfilter benötigt er aber wesentlich weniger Platz”, sagt Harth. Ein weiterer Vorteil: “Wir haben es geschafft, dass er nur einen geringen Gegendruck für das durchströmende Abgas aufbaut”, so der BASF-Experte. Für die Automobilhersteller ist dies ein wichtiger Aspekt. Ein hoher Gegendruck erhöht den Widerstand, den der Abgasstrom bis zum Auspuff überwinden muss. Ist der Gegendruck zu hoch, beeinträchtigt das die Leistungsfähigkeit des Motors und verschlechtert den Kraftstoffverbrauch.
Einen Schritt weiter ist Automobilzulieferer Faurecia. Das Unternehmen startete bereits 2011 mit der Entwicklung und konnte im vergangenen Jahr mit der Serienproduktion des weltweit ersten Benzinpartikelfilters für eine europäische Premiummarke beginnen. Für Fahrzeugkunden besonders erfreulich: “Unsere Innovation ist für die Dauer eines kompletten Fahrzeuglebens ausgelegt. Mit dem in Serie produzierten Benzinpartikelfilter werden bereits heute künftige Abgasnormen erreicht. Die Technologie für Benzinmotoren ist Teil unserer Clean Air-Strategie – insbesondere im Hinblick auf China, wo Benzinmotoren den PKW-Markt dominieren”, heißt es seitens des französischen Automobilzulieferers. Dass die dafür eingesetzte technologisch komplexere Abgasreinigungstechnologie dazu führt, dass der Vier-Wege-Katalysator mehr kostet als der Drei-Wege-Katalysator muss allerdings klar sein. Es kursieren derzeit Gerüchte um Aufpreise im Bereich von 40 bis 140 Euro. Und so viel dürfte seine eigene Gesundheit und die Umwelt doch jedem Autofahrer Wert sein. Die Frage ist natürlich: Was stellt der große Automobilhersteller seinem Kunden dafür in Rechnung. Doch das steht auf einem anderen Blatt.
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