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Umweltverschmutzung im Straßenverkehr – Emissionen der Autos

Tag für Tag bewegen sich Millionen Pkw, Lkw und andere Kraftfahrzeuge auf deutschen Straßen. Auch heutzutage werden weitestgehend fossile Kraftstoffe wie Benzin und Diesel zur Fortbewegung genutzt – durch die Verbrennung entstehen unzählige Emissionen, die sowohl der Natur als auch dem Menschen schaden können. Welche das sind und wie sich die Umweltverschmutzung des Straßenverkehrs äußerst, erfahren Sie im nachfolgenden Artikel.

Die Emissionen von Kraftfahrzeugen im Überblick

Generell entstehen Emissionen im Straßenverkehr bei der Verbrennung von fossilen Kraftstoffen, die zum Betrieb der Kraftfahrzeuge genutzt werden. Neben diesen direkten Störfaktoren für die Umwelt gibt es jedoch auch indirekte Varianten. So geben Elektroautos beispielsweise keine direkten Abgase an die Außenluft ab – die Produktion des Stroms trägt jedoch passiv zur Umweltverschmutzung bei.

Benzole

Benzol entsteht vor allem beim Gasen von Benzin – zum Beispiel beim Tanken oder wenn Kraftstoff in einem nicht verschlossenen Behältnis aufbewahrt wird. An Tankstellen gibt es deshalb die sogenannte Gasrückführung. Das heißt, der Tankstutzen führt das freigesetzte Benzol aus dem Tank ab, sodass es nicht in die Umwelt gelangt. Außerdem kann Benzol bei einer nicht vollständigen Verbrennung von Benzin entstehen, wie etwa dem Kaltstart am Morgen. Das charakteristisch nach Benzin riechende Gas wird einigen Kraftstoffen durch seine positiven Eigenschaften hinsichtlich der Klopffestigkeit beigemengt – der Anteil darf ein Prozent jedoch nicht überschreiten. Benzol ist krebserregend und gilt als ein Auslöser für Leukämie.

Kohlenmonoxide

Bei Kohlenmonoxid handelt es sich um eine Verbindung aus Kohlenstoff und Wasserstoff. Das Gas ist geruchlos und hochgiftig – bekannt ist es beispielsweise für Todesfälle in Verbindung mit verstopften Kaminen.

Der Straßenverkehr Deutschlands ist für einen großen Teil der CO-Emissionen verantwortlich. Das toxische Gas entsteht vor allem bei der Verbrennung von Benzin. Dank der Einführung des Drei-Wege-Katalysators konnten die Anteile in den Abgasen jedoch stark gesenkt werden. Ein Pkw stößt im Durchschnitt 0,66 Gramm pro Kilometer aus.

Kohlendioxide

Geht es nach den Anteilen der Kfz-Emissionen, so ist Kohlendioxid (CO²) der unangefochtene Spitzenreiter. Denn jedes Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor stößt Unmengen des Treibhausgases aus; ein gewöhnlicher Pkw kommt auf nahezu 20 Kilogramm pro 100 Kilometer. Kohlenstoffdioxid kommt zwar auch natürlich in der Atmosphäre vor. Durch die ständige Umweltbelastung steigt die Konzentration enorm. Das Gas ist damit für den sogenannten Treibhauseffekt verantwortlich, der einen kontinuierlichen Temperaturanstieg der Erde und damit den sogenannten Klimawandel zur Folge hat.

Stickstoffdioxide (Stickoxide)

Die sogenannten Stickoxide (NOx) werden von Benzin- und Dieselmotoren gleichermaßen emittiert, also ausgestoßen. Sie sind farb- und geruchlos und gelangen aufgrund der geringen Partikelgröße mühelos in die Atemwege. Dort wirken sie ätzend und gelten somit als Ursache für Atemwegserkrankungen wie Asthma. Pro Jahr sollen in der Europäischen Union Tausende von Menschen vorzeitig sterben, weil sie Stickoxiden – wahrscheinlich durch die Umweltverschmutzung beziehungsweise in Folge der Luftbelastung im Straßenverkehr – ausgesetzt waren.

Feinstaub / Rußpartikel

Als Feinstaub werden Partikel unterschiedlicher Größen bezeichnet, die durch das unvollständige Verbrennen von Kraftstoffen in Motoren entstehen. Während größere Partikel problemlos von den körpereigenen Abwehrmaßnahmen abgefangen werden können, gelangen Kleinstpartikel in die Atemwege und sogar ins Blut. Dort sind sie für Herz-Kreislauf- sowie Atemwegserkrankungen verantwortlich. Wie bei Stickoxiden auch, gibt es in der Europäischen Union Jahr für Jahr zahlreiche Todesfälle durch diese Emissionen.

Unterschiede zwischen den Kraftstoffarten

Zwar teilen sich Diesel und Benzin die grundlegende Eigenschaft, zu verbrennen und dabei Energie freizusetzen. Durch ihre unterschiedlichen Inhaltsstoffe resultieren daraus jedoch verschiedenartige Emissionen.

Diesel

Die Verbrennung von Diesel im selbstzündenden Motor ist abhängig von der Temperatur, dem Kraftstoff-Luft-Gemisch sowie der Abstimmung des Aggregats. Generell entstehen bei der Verbrennung die relativ ungefährlichen Bestandteile Wasser (H2O) und Kohlendioxid (CO2). Dazu gesellen sich jedoch die umweltschädlichen Komponenten Kohlenmonoxid, Schwefeldioxid, Stickoxid, unverbrannte Kohlenwasserstoffe und Rußpartikel. Diese müssen nach der Verbrennung zwar noch die Abgasreinigungsanlage passieren – oftmals gelangen viele der Giftstoffe jedoch an die Luft.

Benzin

Die eigentliche Verbrennung von Benzin ist im Vergleich zum Diesel relativ sauber. Es entstehen vor allem Kohlendioxid und Kohlenmonoxid. Letzteres Gas wird mithilfe des Katalysators wiederum umgewandelt und gelangt deshalb heutzutage kaum mehr an die Umwelt. Allerdings hat auch der Ottomotor seine Schattenseiten: Denn durch die hohen Temperaturen reagieren Stickstoffe und Sauerstoffe miteinander – daraus resultieren einige Arten von Stickoxiden, die wiederum hochgiftig sind.

Autogas und Erdgas

Vor allem Autogas kann hinsichtlich seiner Emissionen punkten. Das auch als LPG (Liquefied Petroleum Gas) bekannte Gemisch aus Propan und Butan verbrennt sehr sauber. Vor allem im Bereich der Stickoxide erzeugt die Verbrennung von Autogas nur einen Bruchteil der NOx-Emissionen, die ein Dieselfahrzeug erzeugen würden. Erdgas punktet ebenfalls mit Umweltfreundlichkeit – auch in Anbetracht der Tatsache, dass die Anlieferung für Tankstellen oftmals ohne aufwändige Transporte, sondern mit Pipelines vonstattengehen kann.

Unterschiede in den Technologien

Gerade die Feinstaubemissionen des Straßenverkehrs lassen sich auf die sogenannte Direkteinspritzung zurückführen, die noch vor wenigen Jahren vorrangig von Dieselfahrzeugen genutzt wurde. Dabei handelt es sich um sogenannte Injektoren, die in den Brennraum hineinragen und den Kraftstoff unter hohem Druck einspritzen. Dabei werden Benzin und Diesel so fein zerstäubt, dass die Verbrennung mitunter unvollständig ist. Die unverbrannten Partikel gelangen nun über die Abgase in die Außenluft und können verheerende Folgen für Menschen haben.

Das System der Direkteinspritzung in Verbindung mit der Motorenaufladung erfreut sich heutzutage nicht nur im Bereich der Selbstzünder größter Beliebtheit. Auch die Ottomotoren profitieren im Zuge des Downsizings von Direkteinspritzung und Turbo- oder Kompressoraufladung. Sie sind jedoch nicht zur Verwendung eines Rußpartikelfilters verpflichtet. Entsprechende Anstiege der Feinstaubbelastung sind die Folge.

Gegenmaßnahmen zur Umweltbelastung durch den Straßenverkehr

Würden der Entwicklung von Abgasanlagen und Motoren keine Grenzen gesetzt werden, so stünde die Welt wahrscheinlich vor einer Katastrophe in Bezug auf Kfz-Emissionen beziehungsweise Umweltbelastung durch den Straßenverkehr. Deshalb werden von Seiten der Staaten immer wieder neue Gesetze verabschiedet, die den Abgasen Einhalt gebieten und damit Mensch und Natur schützen sollen.

Grenzwerte und Gesetze

Seit 1991 werden sogenannte Emissionsgrenzwerte im Zuge der europäischen Richtlinie 91/441/EWG herausgegeben und Jahr für Jahr verschärft. Auto- und Nutzfahrzeughersteller müssen sich aufgrund dieser Richtlinien zwangsläufig darum kümmern, die Schadstoffausstöße ihrer Modelle zu reduzieren. Genaue Vorgaben enthält die Einteilung in Schadstoffklassen, die im Volksmund auch als Euro-Normen bekannt sind.

Ein weiteres Instrument der Regulierung von Abgasen ist die Kfz-Steuer: Denn sie bemisst sich nach dem Kohlendioxidausstoß. Wer ein besonders umweltschädliches Kraftfahrzeug zulässt, muss eine entsprechend hohe Steuer zahlen. Ist das Fahrzeug hingegen eher umweltfreundlich, so fallen auch die Unkosten geringer aus.

Umweltzonen & Umweltplaketten

Einige Regionen innerhalb Deutschlands wurden als sogenannte Umweltzonen deklariert. Hier dürfen nur Kraftfahrzeuge einfahren, deren Schadstoffausstoß gewisse Grenzwerte nicht überschreitet. So soll dafür gesorgt werden, dass die Luftqualität in Ballungszentren verbessert wird. Mensch und Umwelt profitieren davon – das Umweltbundesamt kontrolliert regelmäßig, inwiefern Grenzwerte eingehalten oder überschritten werden.

Abgasreinigung

Moderne Kraftfahrzeuge besitzen eine Reihe von Abgasreinigungssystemen, die ihre Emissionen filtern und damit weniger giftig an die Umwelt entlassen. Drei bekannte Vertreter werden im Nachfolgenden vorgestellt.

Katalysator

Der Drei-Wege-Katalysator ist ein Bestandteil der Abgasanlage. Er besteht aus verschiedenen Metallen und Keramiken und weist eine wabenartige Struktur auf. Giftige Stoffe, die während der Verbrennung entstehen, werden hier aufgefangen und in ungiftige Gase umgewandelt. Der Katalysator ist ein wichtiger Bestandteil von Benzinfahrzeugen.

Partikelfilter

Der Rußpartikelfilter kommt vorrangig bei Dieselfahrzeugen zum Einsatz. Er stellt einen Filter dar, in dem sich die kleinen unverbrannten Partikel verfangen, sodass sie nicht an die Außenwelt gelangen. Durch entsprechend hohe Temperaturen kann sich der Rußpartikelfilter selbst reinigen, indem er die aufgefangenen Luftschadstoffe nahezu rückstandsfrei verbrennt.

Rußpartikelfilter existieren in mehreren Ausführungen: Die effektivste Variante ist der bereits beim Fahrzeugbau verbaute Filter. Dieser hat jedoch den Nachteil, dass er verstopfen und sich damit negativ auf die Motorleistung auswirken kann. Sein Pendant ist der Nachrüstfilter, der die Emissionen bei Verstopfung ganz einfach über andere Kanäle passieren lässt. Zwar ist er in puncto Wartung damit unkomplizierter – allerdings ist auch der Wirkungsgrad eher gering.

AGR-Ventil

Das Abgasrückführungsventil dient der Reduzierung von Stickoxiden, die bei der Verbrennung von Benzin und Diesel entstehen können. Die möglicherweise unverbrannten Abgase werden teilweise in den Brennraum zurückgeführt und erneut verbrannt. Dabei können zwar giftige Gase reduziert werden – vor allem beim Dieselfahrzeug führt die erneute Verbrennung jedoch zur Bildung von Rußpartikeln.

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