Feinstaub besteht aus winzigen Teilchen, die nicht sofort zu Boden sinken, sondern länger in der Luft schweben. Je kleiner sie sind, desto mehr schädigen sie unsere Gesundheit, da sie weiter in den Atemtrakt vordingen können. Wenige Mikrometer große Partikel können zum Beispiel Asthma begünstigen und ultrafeine Teilchen gelangen sogar in den Blutkreislauf und das Gehirn. Der größte Teil dieser Feinstaubpartikel entsteht im Straßenverkehr durch Verbrennungsmotoren. Mittels Auspufffiltern und Fahrverboten in Städten konnte die Belastung etwas gesenkt werden.
Warum der Staubtest so schwierig ist
Aber nicht nur die Motoren von Fahrzeugen setzen große Mengen Feinstaub frei. Die Partikel gelangen unter anderem auch durch den Abrieb von Bremsen und Reifen in die Luft. Das Problem: Über diese Partikel ist bisher wenig bekannt, da es noch kein Verfahren gibt, mit dem man die Masse und Anzahl der emittierten Teilchen vom Bremsstaub genau messen kann. Die Schwierigkeit dabei ist, dass die rotierenden Bremsen – anders als ein Auspuffrohr – die Partikel nicht in eine, sondern in alle Raumrichtungen verteilen. Man muss die Partikel also zunächst einfangen und dann durch einen Trichter Richtung Messgerät fliegen lassen. Bei dem Prozess darf so wenig wie möglich verloren gehen: Weder dürfen leichte Partikel entweichen, noch dürfen schwere Partikel in den Leitungen liegen bleiben.
Zwei weitere Komplikationen kommen dazu: Die Bremse eines Autos steckt an einer rotierenden Antriebswelle, die es für die Messung sorgfältig abzudichten gilt, damit keine Partikel entschwinden. Und eine Bremse braucht Kühlung. Beim fahrenden Auto sorgt der Fahrtwind zusammen mit Ventilationslamellen zwischen den Bremsscheiben für einen kühlenden Luftzug. Eine voll eingeschlossene Bremse auf einem Prüfstand kann dagegen schnell heißlaufen – und würde dann völlig andere Partikel produzieren als im realen Alltagsverkehr. Eine solche Messung wäre von geringem Wert. Einige dieser Problem lassen sich umgehen, wenn man die Bremsen ausbaut und sie dann in größeren Kammern testest. Doch das erfasst die reale Situation am Auto nur bedingt.
Eingefangen und sortiert
Forscher um Panayotis Eggenschwiler von der Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Empa haben daher nun ein neues Messverfahren entwickelt. „Wir wollen während eines Fahrversuchs am Prüfstand alle Emissionen eines Autos gleichzeitig messen”, erklärt Eggenschwiler. “Das hat eine größere Aussagekraft als Daten aus einem isolierten Bremsprüfstand, die dann auf reale Verhältnisse umgerechnet werden müssen.“ Dafür stellen die Forscher das Auto eines gängiges Fabrikats auf einen Rollenmessstand. Darauf gurten sie das Fahrzeug fest und umhüllen die Bremse des rechten Vorderrads mit einem speziell konstruierten Metallgehäuse. Ein Druckluftschlauch förderte von der Wagenfront her große Mengen Kühlluft in die Blechhülle, die zugleich als Transportmedium für die abgeriebenen Bremspartikel diente.
