Abriebpartikel von Reifen, Bremsen und Fahrbahn sind mittlerweile für den Großteil der verkehrsbedingten Feinstaub- und Mikroplastikbelastung verantwortlich. Wenn 2030 EU-weit strengere Luftgütegrenzwerte in Kraft treten, werden diese ohne eine Reduktion der Abrieb-Emissionen kaum einzuhalten sein. Im Rahmen des neuen Leadprojekts "NExT – Non-Exhaust Emission Topics" möchten Forschende der Technischen Universität Graz (TU Graz) in den kommenden drei Jahren die notwendigen Grundlagen für eine verlässliche Bewertung und die effektive Reduzierung von Abrieb-Emissionen erarbeiten. Dafür erforschen interdisziplinäre Teams von fünf Instituten unter der Projektleitung von Cornelia Lex und Stefan Hausberger die Entstehung von Reifen-, Bremsen-, Fahrbahn- und Schienenabriebpartikeln. Dabei wollen sie standardisierte, realistische Testverfahren für verschiedene Fahrzeugklassen und -komponenten sowie technische Lösungen entwickeln, mit denen sich Emissionen maßgeblich reduzieren lassen. Mit den Untersuchungsmethoden sollen Anzahl und Größe der Abriebpartikel und auch deren Morphologie und chemische Zusammensetzung genau bestimmt werden können.

Ansatz: Reduktion von Nichtabgas-Emissionen

Die TU Graz fördert das Leadprojekt NExT, an dem 25 Forschende sowie sechs Labor- und Prüfstandsmitarbeitende beteiligt sein werden, mit knapp 1,9 Millionen Euro. "Die Leadprojekte sind eng verknüpft mit den Fields of Expertise der TU Graz, in denen Forschende verschiedener Disziplinen gemeinsam an drängenden Themen unserer Zeit arbeiten. Nachhaltige Mobilität ist dabei ein zentraler Forschungsschwerpunkt, den wir mit dieser hohen Projektförderung weiter stärken", sagt Andrea Höglinger, Vizerektorin für Forschung der TU Graz. "Die zu erwartenden Ergebnisse des Leadprojekts NExT ermöglichen neue Impulse im Bereich der Grundlagenforschung, die dazu beitragen werden, die verkehrsbedingten Emissionen weiter zu reduzieren."

Ein Ziel: Standard-Verfahren zum Ermitteln des Fahrbahnabriebs

Die Forschenden entwickeln Testmethoden, mit denen sowohl feste als auch flüchtige Abrieb-Emissionen vollständig aufgefangen und damit messbar gemacht werden. Diese sollen eine Bewertung der Emissionen im realen Straßen- und Schienenverkehr möglich machen. Bislang gibt es noch kein Standard-Verfahren zur Ermittlung des Fahrbahnabriebs, und auch der Reifenabrieb wird allein aus dem Gewichtsverlust der Pneus im Verhältnis zur gefahrenen Strecke berechnet. "Welche und wie viele gesundheitsgefährdende ultrafeine Partikel dabei entstehen, wird nicht erfasst", sagt Co-Projektleiterin Cornelia Lex. "Wir sehen daher die Gefahr, dass Hersteller ihre Reifen lediglich in Hinblick auf den Masseverlust optimieren, dies aber möglicherweise mit einer Zunahme von ultrafeinen Abriebpartikeln oder der Verwendung umweltschädlicher Bestandteile einhergeht."

Umfassende Partikelanalyse

"Um auch feinste Partikel bis zu einer Größe von 2,5 Nanometern zu messen und zu klassifizieren, werden wir hochsensible Sensoren und Untersuchungsmethoden entwickeln, mit denen wir neben der Anzahl und Größe der Abriebpartikel auch deren Morphologie und chemische Zusammensetzung genau bestimmen können", sagt Co-Projektleiter Stefan Hausberger. Diese Erkenntnisse dienen als Grundlage für die Entwicklung technischer Lösungen, mit denen sich die Emissionen reduzieren lassen.

Besonders wichtig ist dabei, dass die Messergebnisse auf den realen Fahrbetrieb übertragbar sind. Dafür wollen die Forschenden Simulationsmodelle weiterentwickeln und durch reale Test- und Messfahrten validieren, bei denen sie auch den Einfluss verschiedener Fahrstile und Straßenverhältnisse berücksichtigen. Neben dem Straßen- wird auch der Schienenverkehr untersucht, der ebenfalls einen bedeutenden Anteil der Nichtabgasemissionen versursacht.

Quelle: Technische Universität Graz