Neuartiger Katalysator entfernt Stickoxide fast komplett aus Dieselabgasen
Diese Technik könnte den Diesel retten – wenn das System der Abgasreinigung, das am Forschungszentrum Jülich entwickelt wird, tatsächlich marktfähig wird. Es arbeitet im Gegensatz zu heutigen Techniken ohne Zusätze und auch schon bei den niedrigen Abgastemperaturen, die im Stadtverkehr üblich sind.
Der neuartige Katalysator soll mithilfe von keramischen Materialien aus der Brennstoffzellenforschung gebaut werden.
Foto: Jürgen Dornseiffer/Forschungszentrum Jülich
Es klingt wie der Traum der deutschen Autoindustrie: ein Katalysator, der Stickoxide (NOx)fast vollständig aus den Abgasen von Dieselfahrzeugen entfernt. Und zwar unter allen Bedingungen: ob im Sommer oder Winter, ob auf der Autobahn oder im Stadtverkehr. Wenn es den gäbe, wäre die Diskussion um drohende Fahrverbote in den Städten wohl ganz schnell vorbei. Bislang aber sieht die Situation ganz anders aus. Wie anders, wird in der Debatte mitunter vergessen, deshalb hier eine kurze Erinnerung:
Das Umweltbundesamt hat Abgasmessungen bei Diesel-Pkw durchführen lassen, die der aktuellen Euro-6-Norm entsprechen sollen. Ergebnis: Die Fahrzeuge stießen im realen Betrieb auf der Straße sechsmal mehr gesundheitsschädliche Stickoxide aus, als sie nach der Norm dürften. Der inzwischen aus vergleichbaren Fällen bekannte Grund sind die unrealistischen Bedingungen bei den Labortests, die der Genehmigung der Fahrzeugtypen zugrunde liegen.
Der Geburtsfehler des Diesel
Und dann kommt noch etwas hinzu: Die EU-Grenzwerte für Benziner waren von Anfang an strenger als die für Diesel. Bei der Verbrennung von Diesel entstehen aufgrund der höheren Temperaturen und des höheren Luftanteils automatisch auch höhere Stickoxid-Werte, und das hat man dem Diesel sozusagen als Geburtsfehler zugestanden.
Ein Auto des Herstellers Volkswagen steht am 6. Oktober 2017 in Wien auf einem Rollenprüfstand und ist an ein Mess-System für eine Abgasmessung nach NEFZ (Neuer Europäischer Fahrzyklus) vorbereitet.
Quelle: Helmut Fohringer/APA/dpa
In einen Diesel kann man auch keinen normalen 3-Wege-Kat einbauen. Mithilfe von Zusätzen wie Harnstoff lässt sich der Stickoxidanteil zwar senken, aber selbst diese aufwendige Abgasreinigung funktioniert erst ab Abgastemperaturen von 150 °C. Und die werden im Stadtverkehr gerade bei Lkw oft gar nicht erreicht. Nach Ansicht von Wissenschaftlern am Forschungszentrum Jülich lässt sich dieses Problem nun aber tatsächlich lösen – auch praktisch, unter realistischen Bedingungen. Ihre Idee: ein Kreislaufsystem für den Abbau der Schadstoffe.
Eine umschaltbare Chemiefabrik
Dafür nutzen sie zwei zentrale Neuerungen. Zum einen verwenden die Forscher neuartige keramische Materialien aus der Brennstoffzellenforschung, zum anderen ändern sie den Aufbau des Katalysators. Statt getrennter, hintereinander angeordneter Einheiten gibt es eine einzige Prozesseinheit. Und die arbeite wie eine „umschaltbare Chemiefabrik“, in der chemische Vorgänge angestoßen und auch wieder rückwärts abgewickelt werden können.
Wie das läuft, erklärt Dr. Jürgen Dornseiffer vom Forschungszentrum Jülich so: „Der Prozess beginnt mit der Einlagerung der Stickoxide im Katalysator. Ist der maximale Füllstand erreicht, werden diese durch eine kurzzeitige Änderung der Motoreinstellung und mithilfe der neuen Katalysatormaterialien in Ammoniak überführt, der wiederum eingespeichert wird. Der mit Ammoniak gefüllte Speicher kann nun sehr effizient im normalen Fahrbetrieb die Stickoxide in harmlosen Stickstoff umwandeln. Ist das Ammoniakreservoir aufgebraucht, beginnt der Prozess von vorn.“
Erster Prototyp in drei Jahren
Bei dem Projekt arbeiten die Jülicher mit Kollegen der RWTH Aachen und mit Partnern aus der Auto- und Zuliefererindustrie zusammen. Bei einem Erfolg könne „die Luftqualität insbesondere in den Städten entscheidend verbessert werden“, heißt es.
Feinstaubalarm im Februar 2017 in Stuttgart: Ab 2018 dürfen Dieselautos unterhalb von Euro 6 nicht mehr nach Stuttgart fahren. Jetzt hat Volvo angekündigt, keine neuen Dieselmotoren mehr zu entwickeln. Volvo setzt auf Benziner, Elektromotoren und Plug-in-Hybride.
Quelle: Marijan Murat/dpa
Dornseiffer dämpft aber allzu große Euphorie: „Wir stehen mit unserer Forschung noch ganz am Anfang. Aber wenn alles gut läuft, werden wir innerhalb von drei Jahren einen Prototyp fertigstellen, der von den beteiligten industriellen Partnern direkt für die Integration in neue Fahrzeugmodelle übernommen werden kann.“ Für die Zukunft des Diesel wäre das vielleicht gerade noch rechtzeitig.
Außerdem haben wir den Katalysator, der Stickoxide fast komplett aus Dieselabgasen entfernt vorgestellt – eine Entwicklung des Forschungszentrums Jülich.
Und wir haben uns darüber informiert, warum es sobald keine Hardwarenachrüstung für Diesel-Pkw geben wird.
Zur Diskussion um NOx-Grenzwerte haben wir den Beitrag „Der NOx-Grenzwert ist ein Zufallsprodukt“, der die Kritik am Grenzwert und dessen Festlegung beleuchtet. Außerdem beleuchtet der Beitrag „Der Stickstoffdioxid-Grenzwert hat seine Berechtigung“ die Auswirkungen von NOx auf die Gesundheit und die stationären Messungen.
Alle unsere Berichte über den Dieselskandal.
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