Kontrolle der 4 Gase (CO, CO2, HC, NOx): Funktionsweise und Umweltauswirkungen
Seit den 1990er Jahren ist das Bewusstsein für die Umweltauswirkungen des Autofahrens gewachsen. Konkrete Entscheidungen wurden getroffen: 1993 wurde der Katalysator in Benzinfahrzeugen eingeführt und einige Jahre später der Partikelfilter in Dieselfahrzeugen. All dies ging mit einer strengeren Kontrolle der Schadstoffemissionen einher, was die Automobilhersteller unter anderem dazu veranlasste, die AdBlue-Einspritzung massiv einzuführen, um den Schadstoffausstoß effektiver zu neutralisieren. Wir wollen uns insbesondere für vier dieser Systeme, ihre Funktionsweise und ihre Auswirkungen auf die Umwelt interessieren.
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Kohlenmonoxid (Co)
Die Auswirkungen von Kohlenmonoxid auf die Gesundheit sind allgemein bekannt. Wenn ein Verbrennungsmotor läuft, muss ein stöchiometrisches Verhältnis eingehalten werden, das bei 14,7 Gramm Luft auf 1 Gramm Benzin liegt. Wenn nicht genügend Luft einströmt, kommt es zu einer unvollständigen Verbrennung, bei der Kohlenmonoxid entsteht. Ein gefürchtetes Gas, das sich direkt auf die Luftqualität auswirkt. Außerdem wird ihm vorgeworfen, dass es die Lebensdauer von Methan verlängert, was zur Umweltverschmutzung beiträgt und Gesundheitsprobleme verursachen kann.
In hohen Konzentrationen kann es zu Kopfschmerzen, Übelkeit und Schwindel führen. Die Autohersteller haben ihre Anstrengungen verdoppelt, um diesen Schadstoff zu reduzieren. Er wird sowohl von Autos mit Benzin- als auch mit Dieselmotoren ausgestoßen. Glücklicherweise wird er durch den Katalysator kontrolliert. Der Katalysator führt chemische Umwandlungen durch, die einen Großteil des Kohlenmonoxids in Kohlendioxid und Wasser umwandeln. Diese Umwandlungen sind jedoch nie perfekt, und es gibt immer noch mehr oder weniger Kohlenmonoxidausstöße. Bei modernen Fahrzeugen, die die Euro-6-Norm erfüllen, wird der Ausstoß gesenkt, mit einem maximalen Grenzwert von 500 mg/km für Autos mit Dieselmotor und 1000 mg/km für Autos mit Benzinmotor. Die zukünftige Euro-7-Norm könnte diese Grenzwerte noch weiter verschärfen. Da CO2 ein Treibhausgas ist, kann man Kohlenmonoxid indirekt auch als solches betrachten.
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Kohlendioxid (CO2)
Als die Regierung 2007 das Konzept der ökologischen Malus-Regelung einführte, berücksichtigte diese nur einen einzigen Schadstoff : den Kohlendioxidausstoß eines Autos. Je mehr CO2 ein Auto ausstößt, desto höher ist der Malus.CO2 ist ein Effektgas, dessen Auswirkungen auf die Umwelt allgemein bekannt sind. Das Gas bindet Wärme in der Erdatmosphäre und führt so zur globalen Erwärmung. Seit einigen Jahren sind sich die Autohersteller dieses Problems weitgehend bewusst. Sie mussten sich kontinuierlich anpassen und an allen Fronten arbeiten. Turbomotoren haben es ermöglicht, den Hubraum zu verkleinern und somit in gewissem Maße den Verbrauch und den Schadstoffausstoß zu senken. Durch die jährliche Verschärfung der Staffelung konnte eine sehr deutliche Auswirkung auf dieCO2-Emissionen erzielt werden. Allerdings gelingt es den Herstellern nicht mehr unbedingt, mit dem Trend Schritt zu halten, was dazu führt, dass die überwiegende Mehrheit der Autos mit Verbrennungsmotor vom ökologischen Malus betroffen ist. Diese neigen dazu, noch ein wenig mehr von diesem Gas auszustoßen als ihre Dieselkollegen. Um dem Problem des Schadstoffausstoßes entgegenzuwirken, erhöhen die Hersteller ihr Angebot an Elektro- und Hybridfahrzeugen. Diese stoßen weniger Schadstoffe aus, wodurch die Emissionen während der Fahrt verringert oder sogar ganz vermieden werden können (Elektroautos). Außerdem neigen Katalysatoren dazu, verschiedene Schadstoffe inCO2 umzuwandeln, was die Reduzierung von Schadstoffen sehr komplex macht. Die Motoren werden immer stärker technisiert, um effizienter zu werden. In den nächsten Jahren wird die Herausforderung darin bestehen, die Emissionen weiter stark zu reduzieren. Dies wird höchstwahrscheinlich durch einen deutlichen Anstieg des Hybrid- und Elektroangebots geschehen. Gleichzeitig ist es möglich, dass die reinen Verbrennungsmotoren zugunsten von Mikro-Hybriden zurückgedrängt werden.
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Unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC)
In einer perfekten Welt würde der in den Motor eingespritzte Kraftstoff vollständig verbrannt werden... Die Realität sieht jedoch ganz anders aus. Bei einem Auto mit Verbrennungsmotor ist die Verbrennung nie perfekt. Die Temperatur kann etwas zu niedrig sein, die Einspritzdüsen können ermüden und der Motor kann manchmal sogar in kleinster Weise aus dem Takt geraten. Diese unverbrannten Kohlenwasserstoffe haben die unangenehme Tendenz, mit Stickoxiden zu reagieren (dazu gleich mehr), was zu starken Auswirkungen auf die Umwelt führt. Diese Partikel sind sehr flüchtig und wirken sich direkt auf die Luftqualität aus. Diese unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die sowohl von Benzin- als auch von Dieselmotoren erzeugt werden, werden durch den Katalysator kontrolliert. Durch chemische Reaktionen kann der Katalysator Hc in Kohlendioxid und Wasser umwandeln. Außerdem gibt es in den Fahrzeugen Rückgewinnungssysteme, die die Partikel auffangen und wieder in den Motor einspeisen. Dies ist ein sehr effektiver Weg, um die Emissionen zu kontrollieren.
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Stickstoffdioxid (Nox)
Schließlich mussten wir noch das Thema Stickstoffdioxid ansprechen. Bei der Verbrennung von Kraftstoff vermischt sich die Luft und führt zu einer chemischen Reaktion, die in Energie umgewandelt wird. Zu den dabei entstehenden Schadstoffen gehört auch Stickstoffdioxid, das aus zwei Molekülen besteht: Stickstoffmonoxid (No) sowie Stickstoffdioxid (NO2). Je höher die Innentemperatur des Motors ist, desto mehr Nox ist vorhanden. Dieses Gas ist besonders schädlich, sowohl für die Umwelt als auch für Lebewesen. Es kann zu Atemproblemen führen und Asthmaanfälle auslösen. Gleichzeitig kann Stickstoffdioxid mit anderen Elementen in der Atmosphäre reagieren, was zu saurem Regen führen kann, der wiederum schädlich für die Umwelt ist.
Um die Auswirkungen dieses Schadstoffs, der vor allem bei Fahrzeugen mit Dieselmotor auftritt, zu verringern, wurde beschlossen, Partikelfilter allgemein einzuführen. Parallel dazu wurde das Kraftstoffeinspritzsystem optimiert, um die Emissionen wirksam zu reduzieren. Auch die Wartung eines Fahrzeugs muss berücksichtigt werden. Ein vernachlässigtes Fahrzeug neigt dazu, deutlich mehr Stickstoffdioxid auszustoßen.
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Schlussfolgerung
Sie kennen nun die vier wichtigsten Schadstoffe, die von Autos ausgestoßen werden. Wie Sie sicher bemerkt haben, verbinden sich einige von ihnen bei der Verbrennung miteinander, während Partikelfilter und Katalysatoren einen Großteil dieser Schadstoffe neutralisieren und/oder chemische Umwandlungen vornehmen, um sie in Kohlendioxid und Wasser umzuwandeln. Unsere Autos mit Verbrennungsmotoren waren noch nie so effizient. Dennoch sind ihre Auswirkungen immer noch sehr konkret. Die künftige Euro-7-Norm wird die Grenzwerte noch weiter verschärfen, was zweifellos die Frage aufwirft, welche Schritte unternommen werden müssen, um noch weiter zu gehen.
Bilder Quelle:
Karolina Osinska / Autor: donut3771 / Lizenznummer: TQ8HNWA5BY - elements.envato.com