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Staubige Autotechnik
Schweizer Studie: Autos emittieren beim Bremsen mehr Mikropartikel als gedacht
Früher pusteten Autos große Mengen an Feinstaub aus dem Auspuff. Doch inzwischen besitzen die meisten Fahrzeuge Partikelfilter, die einen großen Teil davon abfangen. Ingenieure wenden ihre Aufmerksamkeit auch deswegen verstärkt einer anderen Feinstaubquelle bei Autos zu: den Bremsen. Forscher der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in Dübendorf in der Nähe von Zürich haben nun erstmals gemessen, wie groß der Bremsabrieb bei einem gängigen Auto unter Straßenbedingungen ist.
Testauto war ein sechs Jahre alter VW Jetta 1.4 TSI Hybrid. Die Tester umhüllten die Bremse des Vorderrads mit einem speziell konstruierten Metallgehäuse, das die Bremse mit Kühlluft versorgte und gleichzeitig alle Bremspartikel auffing. So ermittelten die Forscher den Bremsabrieb im realitätsnahen WTLP-Zyklus, mit dem weltweit Schadstoffemissionen gemessen werden. Auftraggeber der Studie ist eine Abteilung der UN-Wirtschaftskommission UNECE namens »Particle Measurement Programme Informal Working Group«. Die verfolgt das Ziel, ein allgemein nutzbares Testverfahren für Bremsstaub zu entwickeln.
Die wichtigsten Ergebnisse der Schweizer Studie: Pro Kilometer emittieren die Bremsen des Autos laut der Schweizer Untersuchung in etwa so viel Feinstaub, wie ein neuerer Verbrennungsmotor mit Partikelfilter ausstößt. Das sind rund vier Milligramm pro Kilometer. Zum Vergleich: Ältere Dieselautos sondern über 10 Milligramm Feinstaub pro Kilometer ab.
Und auch Elektroautos lösen das Bremsstaub-Problem nicht. Sie können zwar einen Teil der Bremsvorgänge elektrisch ausführen. Das reduziert den Bremsabrieb. Doch wegen der Batterien sind sie deutlich schwerer als Verbrenner. Das erhöht den Abrieb - so Empa-Forscher Potis Dimopoulos Eggenschwiler.
Der Bremsabrieb besteht laut der Schweizer Studie aus Eisenoxid von der Bremsscheibe und aus Partikeln von Magnesium-, Kalium-, Kupfer- oder Titanoxiden, die aus den Bremsbelägen stammen. Bremspartikel sind zumeist ultrafein. Menschen können sie mit der Atemluft aufnehmen. Laut einer vor Kurzem veröffentlichten Studie des King’s College in London könnten Bremspartikel für die Gesundheit ähnlich schädlich sein wie diejenigen aus Verbrennungsmotoren.
Das Umweltbundesamt in Dessau berechnete auf Anfrage von »nd.Die Woche« den Anteil der Bremsabriebe an allen Feinstaubemissionen durch den Straßenverkehr. Ergebnis: Im Jahr 2019 machte der Bremsabrieb rund 19 Prozent dieser Belastung aus. Dabei gingen 16 Prozent der besonders heiklen, ultrakleinen, lungengängigen Feinstaub-Emissionen, der sogenannten PM 2.5-Partikel, auf Bremsabrieb zurück. Der Abrieb der Autoreifen steuerte im gleichen Jahr weitere 26 Prozent und der Straßenabrieb rund 38 Prozent zu den Gesamtemissionen des Verkehrs bei. Bleiben nur noch 16 Prozent Partikelemissionen aus den Auspuffen.
Das Schweizer Bundesamt für Umwelt schätzt den Bremsabrieb als bislang »unterschätztes Problem« ein. Auch der Feinstaubexperte Philipp Eichler vom Umweltbundesamt fordert, »dass die Umweltbelastung durch Bremsabrieb zu reduzieren« sei.
Empa-Forscher Potis Dimopoulos Eggenschwiler hält es für zweckmäßig, »die Bremsemissionen möglichst an der Quelle zu verringern.« Eine Möglichkeit wäre, neue Autos künftig mit verschleißarmen Bremsscheiben auszurüsten, die kaum noch Metallstaub abgeben. Die Stuttgarter Robert Bosch AG entwickelte vor Kurzem einen neuen Rotor mit einer »korrosionsfreien Hartmetallbeschichtung«. Die glänzende Scheibe verursacht laut Bosch »90 Prozent weniger Bremsabrieb« im Vergleich zu herkömmlichen Varianten. Der Haken: Sie ist dreimal teurer als eine normale Grauguss-Bremsscheibe. Und Bosch hat nur einen Pilotkunden, den die Mehrkosten offenbar nicht von vornherein abschreckte: Porsche. Der Stuttgarter Sportwagenhersteller ist bislang jedoch nicht für besonders emissionsarme Fahrzeuge bekannt.
Schwäbische Tüftler bieten eine zweite Lösung an: Die Ludwigsburger Zulieferfirma Mann & Hummel hat einen Bremsstaubpartikelfilter entwickelt. Er soll den Feinstaub-Ausstoß eines gängigen Fahrzeugs um 80 Prozent reduzieren. Volkswagen testet ihn derzeit in einem VW Golf TDI. Auch andere Autokonzerne zeigten Interesse. Laut Mann & Hummel eignet sich der Partikelfilter auch, gebrauchte Autos nachzurüsten.
Der Markt allein wird das Problem der Bremsemissionen nicht lösen. Denn die Hersteller rüsten die Bremssysteme nicht freiwillig serienmäßig mit kostspieligen Extras aus. Dazu müssten sie schon gesetzliche Vorgaben zwingen. Im Herbst oder Winter dieses Jahres hätten die EU-Verantwortlichen dazu eine passende Gelegenheit. Da soll der Vorschlag für eine neue Abgasnorm Euro 7 präsentiert werden. Die EU-Kommission könnte dann allen Autoherstellern erstmals eigene Grenzwerte für die Feinstaubemissionen ihrer Bremsen vorschreiben.
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