Partikelemissionen (Ruß, ultrafeine Partikel) von Kfz gelten als besonders gesundheitsrelevant (Dieselruß ist als krebserzeugend eingestuft). Dabei gelten Hinsichtlich ultrafeiner Partikel (UFP; kleiner als 100 nm) sind 'moderne' PKW-Motoren (Otto und Diesel; spätestens seit Euro 5) aufgrund der Arbeitsverfahren (direkte Einspritzung in den Zylinder bei hohem Druck) als besonders emissionsrelevant zu bewerten. Der mit der zunehmenden Marktdurchdringung zu erwartende Anstieg der entsprechenden Schadstoffkonzentration war in den vergangenen Jahren (201-2018) in Immissionsmessungen jedoch nicht erkennbar. Es ist derzeit nicht bekannt, ob die unterschiedlichen Messverfahren für Emission und Immission, etwaige Partikel-Umwandlungsprozesse nach Verlassen der Emissionsquelle und/oder die noch geringe Flottendruchdringung von EURO5- und EURO6dtemp-PKW Ursachen dafür sind. Ziel des Projektes ist es, das tatsächliche Partikel-Emissionsverhalten von EURO5- und EURO6dtemp-PKW (jeweils Otto und Diesel) auf der Basis von Messungen im verdünnten Abgas zu ermitteln und gleichzeitig Hinweise zum Verhalten der emittierten Partikel in der Außenluft zu erhalten. Aus den Erkenntnissen sollen u.a. Schlussfolgerungen für die Weiterentwicklung der Konzeption für das sächsische Luftgüte-Messnetz abgeleitet werden.
Am 3. April 2017 stellte Greenpeace eine Studie über „Gesundheitsrisiken der NO2-Belastung für den Menschen“ vor. Greenpeace hat die Lufthygienische Dokumentationsstelle LUDOK am Schweizerischen Tropen- und Public Health Institut beauftragt, die Gesundheitsfolgen erhöhter NO2-Werte in einer Kurzexpertise darzustellen. Im Auftrag des Schweizerischen Bundesamts für Umwelt (BAFU) sichtet, sammelt und bewertet LUDOK den aktuellen Stand des Wissens zu schädlichen oder lästigen Wirkungen der Aussenluftverunreinigung seit 1985. Mehr als die Hälfte der Verkehrsmessstationen in deutschen Städten zeigen seit Jahren Stickoxidwerte, die den Grenzwert von 40 Mikrogramm überschreiten. Laut Europäischer Umweltagentur sterben in Deutschland jährlich mehr als 10.000 Menschen vorzeitig durch Stickoxide. Die Kurzexpertise betrachtet die kurz- und langfristigen Gesundheitsschäden mit einem Schwerpunkt auf Kinder. Demnach beeinträchtigen hohe Stickoxidwerte langfristig deren Lungenwachstum und stehen im Verdacht, die Entwicklung des Kindes im Mutterleib zu beeinträchtigen. Kinder entwickeln häufiger Asthma, wenn sie in Verkehrsnähe wohnen: Das Asthmarisiko steigt bei einer um 10 μg/m3 höheren NO2-Belastung um 15 Prozent. Bei kurzfristig erhöhter Belastung ist neben einer erhöhten Sterblichkeit mit mehr Notfallkonsultationen und Krankenhauseintritten zu rechnen, insbesondere für solche die mit der Atemwegsgesundheit zusammenhängen. An Asthma erkrankte Kinder scheinen empfindlicher zu reagieren als Erwachsene mit Asthma, sie kommen bis zu 3 Mal häufiger wegen Atemwegsnotfällen ins Krankenhaus als Erwachsene.
Laut einer repräsentativen Emnid-Umfrage im Auftrag von Greenpeace antworten 61 Prozent der Befragten mit Ja die Frage: „Sind Sie der Meinung, dass Dieselfahrzeuge mit hohem Schadstoffausstoß im Straßenbetrieb nicht mehr in Stadtteilen mit besonders schlechter Luftqualität fahren sollten?“ Emnid hat zwischen dem 31. Januar und 8. Februar2017 3041 Menschen befragt.
Am 16. Februar 2017 verhandelte der Bayerische Verwaltungsgerichtshof öffentlich über Luftreinhaltemaßnahmen und Diesel-Fahrverbote in München. Rechtliche Grundlage ist ein seit 2012 bestehendes, rechtskräftiges Urteil, das den Freistaat Bayern dazu verpflichtet, den Luftreinhalteplan München fortzuschreiben. Wegen der weitgehenden Untätigkeit von Freistaat und Landeshauptstadt hatte die Deutsche Umwelthilfe (DUH) im November 2015 das Zwangsvollstreckungsverfahren eingeleitet und einen Antrag auf Androhung eines Zwangsgeldes wegen andauernder Überschreitung der Grenzwerte für Stickstoffdioxid (NO2) in München gestellt. Nach Medienberichten ließ der Vorsitzende Richter Rainer Schenk des Verwaltungsgerichtshofes in München erkennen, dass der Freistaat und die Stadt München bei der Umsetzung des Luftreinhalteplans tatsächlich im Verzug sind und Maßnahmen unter Einhaltung von Fristen schneller umsetzen müssen. Laut Schenk könne als Maßnahme zur Luftreinhaltung auch ein Fahrverbot für Dieselfahrzeuge gehören, sofern das „rechtlich so abgesichert“ sei.
Gesundheits- und klimaschädigenden Emissionen von Dieselmotoren können mit dem Einbau von Dieselpartikelfiltern effizient reduziert werden. Die Luftreinhalteverordnung (LRV) schreibt vor, dass die Partikelfilter von Baumaschinen einen strengen Partikelanzahl-Grenzwert einhalten müssen. Zudem verpflichtet die LRV den Halter oder den Betreiber von Baumaschinen zu einer periodischen Abgaswartung. Diese Abgaswartung umfasst unter anderem auch eine Messung, bisher eine Trübungsmessung, in Zukunft eine Partikelanzahl-Messung (wird in der Baurichtlinie Luft geregelt, Ergänzung vom Februar 2016). Dafür existiert auf dem Markt derzeit erst ein Gerät der Firma TSI, welches vom METAS zertifiziert ist. Es ist schwer, unhandlich und benötigt einen Anschluss ans Stromnetz. Zudem ist der darin eingesetzte Partikeldetektor (CPC) aufwändig in der Wartung und wenig flexibel. Messgeräte, die einerseits so klein und portabel sind, dass sie einfach auf Baustellen eingesetzt werden können, andererseits robust genug sind um in rauen Arbeitsbedingungen einsetzbar zu sein, stehen bis heute nicht zur Verfügung. Die FHNW und die Firma naneos particle solutions GmbH haben im Rahmen einer Machbarkeitsstudie (UTF 480.10.14) gezeigt, dass es möglich ist ein Handmessgerät herzustellen, das für Partikelmessung auf Baustellen und im Feld geeignet ist. In der Zwischenzeit wurde vom METAS zugesagt, die Anforderungen zu senken, was eine weitere Vereinfachung erlaubt und damit einen Ansatz, der nicht mehr auf der Machbarkeitsstudie aufbaut. Mit dem vorliegenden Projekt soll nun ein bestehender Partektor weiterentwickelt werden, so dass dieser den Ansprüchen eines handlichen praxistauglichen Messgerätes gerecht wird und die neuen Anforderungen der METAS erfüllt sind. Das Projekt wurde aufgrund des Beitragsgesuchs vom 14.12.2017 genehmigt. Projektziele: Es soll ein durch das METAS zertifiziertes, praxistaugliches (auf Baustellen einsetzbar, klein, robust, handlich, mit Batteriebetrieb) und zur Serienreife entwickeltes Messgerät zur Bestimmung der Anzahl Nanopartikel in der Grösse von 10nm bis 300nm entwickelt werden. Das Gerät umfasst die Abgaskonditionierung, die eigentliche Messung sowie eine verordnungskonforme Datenverarbeitung/Speicherung und Protokollierung, damit die Funktionstauglichkeit von Partikelfiltern an Baumaschinen gesetzeskonform überwacht werden kann.
Der Einsatz von Biokraftstoffen im Transportsektor erfährt gegenwärtig einen beispiellosen Aufschwung, was nicht nur auf die Verknappung fossiler Ressourcen sondern auch auf die sich stetig verschärfende Klimaproblematik zurückzuführen ist. Darüber hinaus müssen immer höhere Anforderungen im Hinblick auf NOx- und Partikelemissionssenkungen erfüllt werden. Gegenwärtig sind insbesondere solche Biokraftstoffe gefragt, die keine aufwändigen Modifikationen sowohl der Motoren als auch des Versorgungsnetzes erfordern. Dies setzt möglichst gleiche physikalisch-chemische Kenngrößen wie die konventioneller, auf Basis von Erdöl gewonnener Kraftstoffe voraus. Wichtige Parameter sind z.B. Siedepunkt, Dampfdruck, Löseeigenschaften, Verunreinigungen, Dichte oder der Heizwert sowie Kenngrößen zur motorischen Verbrennung wie z.B. Zündtemperatur, Oktan- bzw. Cetanzahl. Als Substituenten für Dieselkraftstoffe sind biobasierte Kraftstoffe wie z.B. Fettsäuremethylester (Fatty Acid Methyl Ester, FAME) und hydrierte Pflanzenöle (Hydrogenated Vegetable Oil, HVO) bereits weit verbreitet und finden sich insbesondere in Blends mit konventionellen Dieselkraftstoffen wieder. Eine weitere Option stellt Dimethylether (DME) dar. In seinen Eigenschaften ist DME dem Flüssiggas (Liquefied Petroleum Gas, LPG) sehr ähnlich, weist aber im Gegensatz zu diesem eine sehr hohe Cetanzahl von ca. 55 auf und ist damit als alternativer Dieselkraftstoff geeignet. Mit DME ist eine emissionsarme Verbrennung ohne Rußbildung sowie eine einfache Abgasnachbehandlung möglich, was auf den Sauerstoffgehalt im Kraftstoff zurückgeführt werden kann. Nachteilig ist allerdings, dass DME bei Normalbedingungen als gasförmige Substanz vorliegt, so dass Anpassungen sowohl des Fahrzeugs als auch der Kraftstofflogistik erforderlich sind. Diese Nachteile können umgangen werden, wenn Oxymethylenether CH3O-(CH2O)n-CH3 (OME) mit kurzen Kettenlängen zum Einsatz kommen. Sie leiten sich formal von DME (n = 0) ab und liegen unter Normalbedingungen als Flüssigkeiten vor. Ziel der Arbeit ist die Senkung von NOx- und Partikelemissionen von Dieselmotoren im Hinblick auf die EU VI Norm. Um den sich stetig verschärfenden, gesetzlichen Abgasnormen gerecht zu werden, wird der Ansatz verfolgt den konventionellen Dieselkraftstoff durch 'sauber' verbrennendes OME zu ersetzen. Durch den erhöhten Sauerstoffgehalt wird eine direkte Rußminderung während der Verbrennung und somit eine deutliche Vereinfachung der Abgasnachbehandlung erreicht. Darüber hinaus soll durch solche OME der Luftbedarf des Motors und damit die Ladungswechselarbeit verringert werden, was zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades des Motors führt. Die OME werden am Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen (LVK) der Technischen Universität München (TUM) in Motorentests untersucht. Parallel dazu werden die Anforderungen an OME-geeignete Motoren hinsichtlich des Brennverfahrens durch rechnerische Simulation ermittelt.
Die Beimischung von Poly(oxymethylen)dimethylethern (OME) zu Dieselkraftstoff führt zur Senkung der Rußentstehung bei der Verbrennung im Motor ohne Modifikationen am Kraftstoffsystem oder der Einspritztechnik. OME können vollständig aus Methanol aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden. In den letzten Jahren wurden am LTD zwei Syntheserouten für OME untersucht: im Vordergrund stand die Synthese von OME aus Methylal und Trioxan, beides Methanol-Derivate. Mittlerweile stehen für diese vielversprechende Route alle benötigten Stoff- und Reaktionsdaten zur Verfügung. Ein Verfahrensentwurf ist auf der Basis eines rigorosen Prozessmodells ausgearbeitet. Diese Arbeiten sind so weit fortgeschritten, dass damit Anlagen ausgelegt werden können. Dies soll im Rahmen des Projekts für eine Pilot Demonstration Unit (PDU) durchgeführt werden, die in einem eventuellen Folgeprojekt gebaut werden könnte. Des Weiteren wurde auch die Synthese von OME in der Flüssigphase aus den Edukten Formaldehyd und Methanol untersucht. Die Schwierigkeiten liegen dabei in der Trennung. Im Prozess tritt unvermeidbar Wasser auf. Die aufzuarbeitenden Mischungen aus Formaldehyd, Wasser, Methanol und OME sind aufgrund von Oligomerisationsreaktionen extrem komplex. Diese Reaktionen sind auch im Aufarbeitungsteil unvermeidlich vorhanden. Ziel ist die Ausarbeitung des Verfahrens auf Basis von Messungen zu Reaktionen und Stoffdaten. Die Arbeitsplanung der sich ergänzenden Partner ist im Antrag genauer erläutert.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 70 |
| Land | 21 |
| Weitere | 2 |
| Wissenschaft | 18 |
| Zivilgesellschaft | 3 |
| Type | Count |
|---|---|
| Chemische Verbindung | 1 |
| Ereignis | 9 |
| Förderprogramm | 56 |
| Gesetzestext | 1 |
| Text | 24 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 16 |
| Offen | 74 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 88 |
| Englisch | 5 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Bild | 1 |
| Datei | 10 |
| Dokument | 15 |
| Keine | 34 |
| Webseite | 52 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 90 |
| Lebewesen und Lebensräume | 90 |
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| Weitere | 90 |