Erölraffinerie bei Usinsk, Russland.
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Verkehrsabgase: Sauberer, aber nicht rein


30.3.2009
Trotz Katalysator und Rußfilter: Die Emissionen des Verkehrs belasten die Umwelt. Verbesserte Technik, Verkehrsvermeidung und Verlagerung auf umweltfreundlichere Verkehrsmittel sind Möglichkeiten, Emissionen zu reduzieren.

Berufspendler stehen im Januar 2008 in München während des morgendlichen Berufsverkehrs aus dem Umland  in Richtung des Zentrums der bayerischen Landeshauptstadt im Stau. Ein Urteil des Bundesfinanzhofes im Streit um die Kürzung der Pendlerpauschale wird für den 23. Januar erwartet. (© AP)

Verkehr in nahezu jeder Form belastet die Umwelt. Nicht umsonst gilt unter (ökologischen) Verkehrsplanern als Grundprinzip: "Der beste Verkehr findet nicht statt". Denn für Straßen, Rad- und Fußwege sowie Start- und Landebahnen werden große Flächen versiegelt. Auto, Flugzeug und Bahn benötigen außerdem Energie. Die Energie stammt überwiegend von fossilen Energieträgern, insbesondere Erdöl. Das hat ökologische Folgen: Werden Treibstoffe wie Benzin oder Kerosin verbrannt, wird unter anderem Kohlendioxid ausgestoßen, was den Treibhauseffekt verstärkt. Auch wenn Fortbewegungsmittel wie Straßenbahnen durch Strom angetrieben werden, belastet dies die Umwelt. Strom wird in Deutschland vorwiegend aus fossilen Energien und Atomkraft gewonnen. Dabei entstehen wiederum Kohlendioxidemissionen, etwa bei der Kohleverstromung, oder radioaktive Abfälle.

Weitere durch den Verkehr verursachte Umweltprobleme sind die Lärmbelastung und die Zerschneidung von zusammenhängenden Lebensräumen durch Autobahnen oder Bahntrassen. Insbesondere der Pkw- und Lkw-Verkehr verschmutzen darüber hinaus die Luft mit Schadstoffen, von denen die Umwelt – und nicht zuletzt die Menschen – immer noch, trotz moderner Treibstoffe und Katalysatoren, geschädigt werden.

Die ersten rollenden Dampfmaschinen



Seit Beginn des 19. Jahrhunderts experimentierte man mit so genannten Dampfwagen und Dampflokomotiven. Um sie zu betreiben, wurde Kohle verbrannt, der dabei entstehende Ruß war als Zeichen der Verschmutzung entlang der Bahnstrecken deutlich sichtbar. Neben dem erkennbaren Ruß verließen noch andere giftige Stoffe die Schornsteine der Lokomotiven, wie Kohlenmonoxid, Stickstoffdioxid, Schwefeldioxid und Chlorverbindungen sowie Schwermetalle wie Nickel, Blei, Cadmium und Quecksilber. Bevor man jedoch dieses Problem erkannte und zum Beispiel durch den Einbau von Filtern zu lösen versuchte, wurden Dampflokomotiven von elektrischen Lokomotiven und Dieselloks abgelöst. Etwa zur gleichen Zeit – Ende des 19./Anfang des 20. Jahrhunderts – begann auch die weite Verbreitung des Automobils.

Im Jahr 2007 waren in Deutschland 46,1 Millionen Pkw zugelassen, daneben rund vier Millionen Motorräder sowie knapp drei Millionen Lkw und Busse. Sie verursachen durch ihre Abgase auch heute noch einen Mix an schädlichen Emissionen, obwohl insbesondere seit den 1980er-Jahren große Anstrengungen unternommen wurden, den Schadstoffausstoß zu vermindern. Neben den in den Abgasen enthaltenen Schadstoffen sowie dem Treibhausgas CO2, das den Klimawandel verstärkt, treten außerdem Feinstaubemissionen auf, die durch Reifen- und Fahrbahnabrieb entstehen. Zu diesen so genannten Partikeln zählt auch der in den Abgasen enthaltene Ruß, der besonders bei Dieselmotoren entsteht.

Abb 1:Tatsächliche und prognostizierte Entwicklung der Fahrleistungen und Schadstoffemissionen des Straßenverkehrs, im Verhältnis zum Jahr 1998. Quelle: UBAAbb 1:Tatsächliche und prognostizierte Entwicklung der Fahrleistungen und Schadstoffemissionen des Straßenverkehrs, im Verhältnis zum Jahr 1998. Quelle: UBA
Abbildung 1 zeigt, dass es in den vergangenen Jahren gelungen ist, durch verbesserte Katalysatoren und Kraftstoffqualität die zunehmende Fahrleistung von steigenden Emissionen zu entkoppeln.

Boomsektor Luftverkehr



Die Troposphäre wird auch als "Wetterschicht" bezeichnet, ein Hinweis darauf, wie stark sich Veränderungen in ihr auch an der Erdoberfläche auswirken können. Um die besondere Gefährdung, die vom Flugverkehr ausgeht, zumindest in Bezug auf den Klimawandel zu beschreiben, haben Wissenschaftler den "Radiative Forcing Index" (RFI) entwickelt. Demnach müssen die CO2-Emissionen von Flugzeugen mit dem Faktor 2,7 multipliziert werden, um zu bestimmen, wie stark ihre Abgase zur Erwärmung der Erdatmosphäre beitragen. Nicht zuletzt da das Flugverkehrsaufkommen in den letzten Jahren sehr stark gewachsen ist und weiter ansteigt (man geht von einer Verdoppelung in den nächsten 20 Jahren aus), sind hier dringend Maßnahmen erforderlich, die Emissionen zu senken.

Strategien für einen sauberen Verkehr



Lange Zeit war nicht bekannt, welche Folgen die Schadstoffe aus dem Verkehr nach sich ziehen. Zwar gelangten Reisende in den Anfangsjahren der Eisenbahn meist mit sichtlich verrußter Kleidung ans Ziel, welchen Giftcocktail sie aber einatmen mussten, wussten sie nicht. Mit der Entdeckung der einzelnen Stoffe und ihrer Wirkung gingen dann Versuche einher, sie aus den Abgasen zu verbannen. Erschwert wurden und werden diese Bemühungen jedoch von der Vielzahl der Stoffe, denen jeweils nur mit bestimmten Maßnahmen begegnet werden kann.

Beispielsweise fügte man als so genanntes Anti-Klopf-Mittel den Treibstoffen viele Jahre lang Tetraethylblei zu, es sollte dazu führen, dass die Motoren ruhiger liefen. Mit den Abgasen gelangte das Blei in die Umwelt, lagerte sich in Böden der näheren Umgebung von Straßen ab oder gelangte über den Wasserkreislauf in Flüsse und Meere. Seit 1985 wurde schrittweise das unverbleite Benzin eingeführt, seit 2000 schließlich ist bleihaltiges Benzin in ganz Europa verboten. Seither ist die Bleibelastung der Luft deutlich zurückgegangen.

Entschwefelung und Katalysatoren



Saurer Regen entsteht durch die Verbindung von Schwefel, Stickoxiden und (auch natürlich vorkommendem) Kohlendioxid mit Wasser. Diese Stoffe gelangen bei der Verbrennung von Treibstoffen in die Luft. Saurer Regen oder saurer Nebel schädigt Bäume und Pflanzen und wird seit den 1980er-Jahren für das "Waldsterben" verantwortlich gemacht, das später in "neuartige Waldschäden" umbenannt wurde. In den Raffinerien gelang es, den Schwefelgehalt der Kraftstoffe zu reduzieren und damit einen Hauptfaktor für den Sauren Regen auszuschließen. Durch Raffinerieprozesse war es jedoch nicht möglich, die bei der Verbrennung entstehenden Stickoxide zu verhindern – dazu musste ein Katalysator entwickelt werden.

Seit Mitte der 1980er-Jahre verbreitete sich diese Technik in Europa, bei der Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Stickoxide in ungiftige Stoffe umgewandelt werden, nämlich Wasser, Kohlendioxid und Stickstoff. Die dazu notwendige katalytische Reaktion wird durch Edelmetalle wie Platin, Rhodium oder Palladium ermöglicht. Bei optimaler Betriebstemperatur, das heißt warmgelaufenem Motor, können durch die Katalysatortechnologie die Schadstoffe beinahe vollständig in ungiftige Verbindungen umgewandelt werden. Auf Kurzstreckenfahrten unter zwei Kilometer Entfernung, die in Deutschland fast ein Viertel aller mit dem Auto zurückgelegten Wege ausmachen, verringert sich die Wirkung hingegen sehr stark.

Der bislang messbare Erfolg des Katalysators könnte allein durch die Edelmetallemissionen in Frage gestellt werden, die von ihm ausgehen und zu steigenden Konzentrationen von Platin, Rhodium und Palladium in Straßennähe führen. Bislang sind zwar keine negativen Auswirkungen auf den menschlichen Organismus gefunden worden, sodass Wissenschaftler insgesamt eine positive Bilanz ziehen. Doch es bleibt ein Risiko, wenn langlebige Stoffe mit unbekannter Wirkung unwiderruflich und unkontrolliert in der Umwelt verteilt werden.

Die steile Karriere des Feinstaubs



Während die Katalysatortechnik bereits seit mehr als zwei Jahrzehnten im Einsatz ist, wurde die Problematik der Feinstäube erst in jüngerer Zeit entdeckt. Dabei handelt es sich um Partikel, die kleiner als zehn Mikrometer sind. In den vergangenen Jahren stiegen die Emissionen immer weiter an, weil zunehmend mehr Dieselfahrzeuge zugelassen werden. Zudem emittieren paradoxerweise moderne Dieseleinspritzer mehr feinste Rußpartikel als ältere Motoren. Daneben tragen Reifenabrieb und Staub von ungepflasterten Straßen zur Verschmutzung bei, sodass der Verkehr insgesamt für rund 25 Prozent des Feinstaubaufkommens verantwortlich ist.

Nach der europäischen Luftreinhalterichtlinie von 2005 darf ein Tagesmittelwert von 50 Mikrogramm nur 35 mal im Jahr überschritten werden. An Stadtautobahnen oder verkehrsreichen Plätzen liegen die Werte jedoch oft höher. Das deutsche Umweltministerium geht davon aus, dass jährlich mindestens 14.000 Menschen an den Folgen von Feinstaubemissionen sterben. Für ganz Europa werden um die 100.000 Tote vermutet. Um das lange verdrängte Problem in den Griff zu bekommen, haben viele Städte nun Umweltzonen eingerichtet, in die ausschließlich bestimmte "saubere" Fahrzeuge fahren dürfen. Fachleute bezweifeln jedoch, dass die Maßnahmen ausreichen können. So dürfen zum Beispiel auch ältere Pkw in die Umweltzone fahren, die über einen – von der Bundesregierung 2007 geförderten – nachträglich eingebauten Rußfilter verfügen. Es stellte sich jedoch heraus, dass rund die Hälfte der 40.000 subventionierten Filter nahezu keine Wirkung haben, wie das Umweltministerium bald zugeben musste. Insbesondere die Feinstaubbelastung an so genannten Hot-Spots, also Plätzen mit hohem Verkehrsaufkommen, bleibt folglich ein ungelöstes Problem.

Klare Luft für freie Bürger



Smog ist in Deutschland in den letzten 30 Jahren immer seltener geworden. Dafür sind auch die strengen Abgasnormen und im Vergleich sehr saubere Kraftstoffe hierzulande beziehungsweise in der EU verantwortlich. Es wäre jedoch zu früh, sich zurückzulehnen: Denn das Verkehrsaufkommen hat seine Spitze noch immer nicht erreicht, insbesondere der Flugverkehr wächst weiterhin sehr stark. Neben allen technischen Lösungen bleibt also die Hauptaufgabe für Verkehrsexperten dieselbe wie für jeden Einzelnen: Den motorisierten Verkehr so weit wie möglich zu vermeiden.

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