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Die neuen Reinheitsgebote für Luft

Stickoxide, CO2, Feinstaub: Wodurch entstehen sie, wie gefährlich sind sie? Welche Grenzwerte gelten – nach heutigen und nach künftigen Vorschriften?

Stickoxid-Betrug, CO2-Schummelei, Dieselgate, Feinstaubalarm, NEFZ, RDE, WLTP, PEMS: Eine Vielzahl von Begriffen geistert durch gedruckte wie digitale Medien. Experten (nicht selten selbst ernannt) überbieten sich mit Warnungen vor Giften, Krankheiten, Siechtum. Wir wollen einmal tief Luft holen und versuchen, die Begriffe zu klären – wo und wie Luftschadstoffe von Autos verursacht werden, was sie bewirken, wie sie sich vermeiden lassen.

CO2: Es entsteht, wenn Kohle, Öl, aber auch Holz oder Erdgas verbrennen. Der Kohlenstoff in ihnen verbrennt mit Sauerstoff aus der Luft zu Kohlendioxid – zu CO2. Es ist nicht giftig, sondern im Gegenteil hoch willkommen als prickelnde Erfrischung in Mineralwasser, Bier, Champagner. Wichtiger: CO2 ist lebensnotwendig. Pflanzen spalten es unter dem Einfluss von Licht in Kohlenstoff und Sauerstoff – indem sie Blätter, Äste, Holz bilden (Photosynthese).

Mensch und Tier verbrauchen Sauerstoff und erzeugen Kohlendioxid, Pflanzen verbrauchen Kohlendioxid und erzeugen Sauerstoff. Die Natur hat das weise eingerichtet. Der Mensch indes stört, er verbrennt Kohle, Öl, Gas und sorgt so für zusätzliches CO2. Mehr Pflanzen könnten es auffangen – aber der Mensch holzt immer mehr Urwälder ab. Die Folge: In 200 Jahren ist der CO2-Gehalt der Luft von etwa 280 parts per million auf 400 ppm gestiegen, von 0,28 auf 0,4 Promille. Kohlendioxid wirkt so zu sagen als Isoliermatte in der Luft: Die Sonne strahlt Wärme auf die Erde. Diese kann wegen der Isolierwirkung nachts nicht wieder abgestrahlt werden. In der steigenden CO2-Konzentration sehen Klimaforscher den Hauptgrund für die Erderwärmung.

Weltklima-Vereinbarungen wie jüngst in Paris sollen den CO2-Ausstoß auf der ganzen Welt begrenzen. Ein geringerer Verbrauch von Kohle und Öl streckt dazu die (irgendwann erschöpften) Vorräte. Für die Heizung ist Öl schlicht zu schade. Für sie eignet sich Erdgas viel besser. Es besteht aus Kohlenstoff und Wasserstoff. Der Kohlenstoff verbrennt wieder zu CO2, der Wasserstoff zu Wasser. Was auch für gasbetriebene Autos gilt: Auch ihrem Auspuff entweicht weniger Kohlendioxid und mehr Wasser (-dampf).

Stickoxide: Stickstoff, mit 78 Prozent Hauptbestandteil der Luft, verbindet sich bei hohen Temperaturen mit Sauerstoff. Stickoxide sind giftig, reizen Schleimhäute, verursachen Smog und sauren Regen. Je heißer und damit wirksamer die Verbrennung im Automotor, desto niedriger sind Verbrauch und CO2-Ausstoß – desto mehr Stickoxide aber entstehen. Die größten Probleme dabei bereiten (moderne Direkteinspritz-) Dieselmotoren. Ihre Verbrennung ist heißer, die entstehenden Stickoxide müssen mit einem „Denox“-Katalysator oder besser mit „SCR“ beseitigt werden, mit „selektiver katalytischer Reduktion“. Hierzu wird verdünnte Harnsäure in den heißen Auspuff gespritzt. Sie zerfällt in der Hitze zu Ammoniak, dieses spaltet Stickoxide auf in Stickstoff und Wasser.

PEMS: In der EU sind für die modernsten Euro-6-Fahrzeuge 80 Milligramm NOx pro Kilometer zugelassen. Die USA verlangen 50 Milligramm pro Meile – 31 Milligramm pro Kilometer. Sie erfordern den ganzen Einfallsreichtum der Konstrukteure (und Geld). Volkswagen erlag der Versuchung, ein „defeat device“ vorzusehen, einen Ausweich-Mechanismus: Die Elektronik in der Motorsteuerung erkennt, wenn sich das Fahrzeug auf dem Prüfstand befindet – und schaltet dann die Abgasreinigung ein. Bei normaler Fahrt hingegen arbeitet sie wenig oder gar nicht. Beim vorgeschriebenen Prüflauf für die Typgenehmi-gung genügte so eine einfachere und billigere Abgasreinigung. Erst das modernste Portable Emissions-Measurement (PEMS), das Abgasmessungen während der Fahrt erlaubt, brachten die Schummelei ans Tageslicht.

CO2: Bei Volkswagen stand kurze Zeit auch eine CO2-Schummelei im Raum. Die Vorwürfe fielen aber rasch in sich zusammen: Die Abweichungen lagen im Bereich von einem Zehntelliter: zu erklären durch Messtoleranzen.

NEFZ, WLTP, RDE: Auch ohne Schummelei besteht eine große Diskrepanz zwischen Verbrauchs- und Emissionsmessungen auf dem Prüfstand und in der Praxis. Ursache ist vor allem der wirklichkeitsferne „Neue Europäische Fahrzyklus“ (NEFZ). Der (seit fast 20 Jahren gültige Test) arbeitet mit geringen Geschwindigkeiten und viel Leerlauf. Start-Stopp-Systeme (und Hybridantrieb) werden stark begünstigt, ein Plug-in-Hybrid fährt sogar die meiste Zeit elektrisch und ohne Verbrauch von Benzin oder Diesel. Die neue „Worldwide Harmonized Light Duty Test Procedure“ (WLTP) soll Prüfstand und Praxis näher zueinander bringen. Emissionen sollen zudem während echter Fahrbedingungen gemessen werden - „Real Driving Emission“ (RDE). Vorschrift werden sollen die neuen Typprüf-Bedingungen ab nächstem Jahr.

Feinstaubalarm: Emissionsmessungen unter realen Fahrbedingungen sollen dann auch für die Partikel gelten. Vor allem sehr kleine (10 Mikrometer und weniger) sind gesundheitsschädlich. Sie werden u. a. von besonders modernen und besonders sparsamen Benzinmotoren mit Direkteinspritzung ausgestoßen – für die ab 2018 mit Euro-6c ähnlich strenge Partikelgrenzen gelten sollen wie heute für Dieselmotoren und ebenfalls Filter erfordern werden. Bei Dieseln mit Filtern sollte Ruß eigentlich kein Thema mehr sein. Gasmotoren sind auch hier im Vorteil. Feinstaub stammt aus vielen, auch natürlichen Quellen - u. a. Blütenpollen, Pilzsporen, Vulkanasche, Rauch, aufgewirbelter Staub, feinster (Sahara-) Sand. Das Thema ist komplex: Auch ohne Autos gibt es Feinstaub. Laut EU-Vorschrift darf die Luft an höchstens 35 Tagen im Jahr maximal 50 Mikrogramm Feinstaub pro Kubikmeter enthalten. In Räumen, in denen geraucht wird, kann die Konzentration tausendmal so hoch sein!

Stefan Woltereck

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