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Neues Verfahren © TU Graz/Lunghammer

Teamarbeit Erforschten die Welt der Emissionen (v.l.): Lukas Landl (Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik der TU Graz), Panu Karjalainen (Aerosol Physics Laboratory der Universität Tampere) und Markus Bainschab (Institut für Elektrische Messtechnik und Sensorik der TU Graz).

© TU Graz/Lunghammer

Teamarbeit Erforschten die Welt der Emissionen (v.l.): Lukas Landl (Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik der TU Graz), Panu Karjalainen (Aerosol Physics Laboratory der Universität Tampere) und Markus Bainschab (Institut für Elektrische Messtechnik und Sensorik der TU Graz).

Redaktion 07.02.2020

Neues Verfahren

Abgasmessung: Forscher an der TU Graz entwickelten ein Messverfahren, das erstmals Partikel unter zehn Nanometern misst.

GRAZ. Im Dezember 2019 präsentierte die Europäische Kommission ihren „Green Deal”, mit dem sie die EU bis 2050 klimaneutral machen möchte. Eine geplante Maßnahme ist dabei die Einführung noch strengerer und noch genauerer Abgasregelungen.

Der aktuelle Sollwert liegt bei 6x1011 Partikel pro Kilometer (Euro-6d-Temp), berücksichtigt allerdings nur Partikelanzahlemissionen über 23 Nanometer (nm). In Zukunft sollen auch kleinere Nanopartikel, die viel gesundheitsschädlicher sind und von neuen und zukünftigen Generationen von Verbrennungsmotoren in einer noch viel höheren Anzahl emittiert werden, geregelt werden. Aktuell können diese bei Abgastests aber nicht erfasst werden.

Genaueres Verfahren

Im Rahmen des „Horizon 2020”-Projekts DownToTen entwickelten daher nun Forschende der TU Graz gemeinsam mit einem internationalen Konsortium ein neues Verfahren, mit dem erstmals Partikel bis zu einer Größe von 10 nm gemessen werden können. Tests am Rollenprüfstand des Instituts für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik, aber auch im praktischen Fahrbetrieb, bestätigen die Robustheit des Verfahrens.

Warum so kleine Partikel bislang nicht erfasst werden konnten, weiß Markus Bainschab, Forscher am Institut für Elektrische Messtechnik und Sensorik und federführend bei der Entwicklung des neuen Messsystems: „Im Bereich unter 23 Nanometer sind viele flüssige Partikel im Abgas vorhanden. Diese flüchtigen Tröpfchen sind nicht so stark gesundheitsgefährdend wie die festen Partikel. Für ein exaktes Testergebnis muss daher sichergestellt sein, dass beim Messen nicht irrtümlich flüssige Partikel erfasst werden.”
Bainschab weiter: „Mit aktuellen Messmethoden ist es nicht in dieser Qualität möglich, die flüssigen Partikel zu entfernen, ohne dass nicht auch ein Großteil der festen Partikel verloren geht. Uns ist das durch ein optimiertes Verdünnungssystem und durch die Oxidation von Kohlenwasserstoffen mithilfe eines Katalysators gelungen.”

Einfache Befestigung

Herzstück des Verfahrens ist ein mobiles Emissionsmessgerät, das am Auspuff eines Fahrzeugs befestigt wird und dort sowohl neue als auch gealterte ultrafeine Partikel misst. „In Kombination mit einem Aerosol-Massenspektrometer lässt sich das Verhältnis der Fahrzeugemissionen zu gealterten Partikeln untersuchen und feststellen, ob diese sogenannten sekundären Aerosole durch den Schadstoffausstoß erzeugt werden”, erklärt Bainschab das Verfahren.

Bei diesen sekundären Aerosolen muss es sich nicht zwingend um Fahrzeugpartikel handeln. Die atmosphärisch gealterten Partikel können auch aus dem Meer, aus der Landwirtschaft, aus Wäldern oder von natürlichen Prozessen stammen.

Realer Einfluss wird errechnet

Beim Verfahren werden zunächst die neu produzierten Emissionen des Autos erfasst, künstlich atmosphärisch gealtert und analysiert. Anschließend werden die Daten mit jenen der gemessenen sekundären Aerosole aus der Luft abgeglichen. Das Resultat zeigt den realen Einfluss der Autoabgase auf die Luftqualität. (red)

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