Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Unscheinbare Dreckschleudern auf zwei Rädern

13.05.2014

Kleine Mopeds verschmutzen die Luft in manchen Städten stärker als Autos

Nicht Autos oder Lastwagen, sondern Mopeds mit Zwei-Takt-Motoren stellen in vielen Städten Asiens, Afrikas und Südeuropas die grösste Quelle für Feinstaub und andere Luftschadstoffe dar.


Dreckschleudern: Trotz ihrer geringen Anzahl steuern Zwei-Takt-Mopeds in vielen Städten den Grossteil der Emissionen an Feinstaub und anderen Luftschadstoffen bei. Paul Scherrer Institut


Ein Zwei-Takt-Moped bei den Smogkammerversuchen im Labor. Paul Scherrer Institut

Das zeigt die Studie eines international zusammengesetzten Forscherteams unter der Leitung von Forschenden des Paul Scherrer Instituts PSI. Gründe für die hohen Emissionen sind die Eigenschaften der in Zwei-Takt-Motoren ablaufenden Verbrennung sowie die bisher noch zu milden Emissionsvorschriften für die kleinen Zweiräder. Die Ergebnisse der Studie erscheinen am 13. Mai 2014 im Journal Nature Communications.

Sie sind klein, verbrauchsarm und stadttauglich, doch keineswegs ökologisch harmlos. Mopeds mit Zwei-Takt-Motoren führen in manchen Städten, vor allem in Asien, Afrika und Südeuropa, die Liste der Luftverschmutzer an. Und das, obwohl sie nur einen Bruchteil des Verkehrsaufkommens ausmachen.

Der Verdacht, dass die von strengen Emissionsvorschriften verschonten Zweiräder einen erheblichen Anteil an der Luftverschmutzung in vielen Städten haben, stand schon seit einigen Jahren im Raum. Nun hat ein international zusammengesetztes Forscherteam unter der Leitung des Paul Scherrer Instituts diesen Verdacht mit neuartigen Messmethoden untermauert. 

Die Wissenschaftler verwendeten eine am PSI entwickelte Smogkammer, um den Ausstoss von organischen Aerosolen und aromatischen Kohlenwasserstoffen aus den Mopeds im Labor und in Standard-Fahrzyklen zu messen. Organische Aerosole sind kleine Partikel, die in der Luft schweben. Sie machen einen grossen Teil des Feinstaubs aus dem Verkehr aus. Aromatische Kohlenwasserstoffe (kurz Aromaten) können hingegen, nachdem sie als gasförmige Stoffe emittiert werden, durch chemische Reaktionen in der Atmosphäre teilweise ebenfalls zu sogenannten sekundären organischen Aerosolen und somit zu Feinstaub umgewandelt werden. In der Tat machen solche sekundäre organische Aerosole den Grossteil des Feinstaubs in der Atmosphäre aus. Einige Aromaten sind auch in ihrer ursprünglichen Form als Gas gesundheitsschädigend, so etwa Benzol, das dem Benzin beigemischt ist und krebserregend wirkt. 

Die neue Studie zeigt, dass bei der Umwandlung der Abgase der Zwei-Takt-Mopeds auch andere bedenkliche Produkte entstehen. Durch chemische Analysen fanden die Wissenschaftler nämlich heraus, dass bei der Umwandlung der Aromaten aus dem Abgas der Mopeds in Aerosole ebenfalls schädliche reaktive Sauerstoffspezies gebildet werden, die in die Lunge gelangen können.

Starke Emissionen auch im Stillstand

Die Mopeds mit Zwei-Takt-Motoren stossen sowohl im Stillstand als auch im Fahrbetrieb Mengen an organischen Aerosolen und Aromaten aus, die um Grössenordnungen über den in Europa und den USA zulässigen Grenzwerten liegen. Laut den Autoren der Studie kann das Warten hinter einem Zwei-Takt-Moped im Verkehr deshalb ein erhebliches Gesundheitsrisiko bedeuten. 

Die Wissenschaftler zählen eine Reihe möglicher Gründe für diese erhöhten Emissionen auf. Im Grunde handelt es sich um altbekannte Probleme, die typisch für Zwei-Takt-Motoren sind, wie die unvollständige Verbrennung, das hohe Verhältnis von Brennstoff zu Luft in der Brennstoffmischung oder die Notwendigkeit, das Schmieröl direkt dem Brennstoff beizumischen. Solche Probleme treten bei Viertaktmotoren nur in geringem Masse oder gar nicht auf.

Kleine Flotte mit grosser Wirkung

Die neue Studie zeigt, dass die herkömmliche Sicht, dass Autos und Lastwagen den Löwenanteil an der Feinstaubbelastung aus dem Verkehr tragen, zumindest für bestimmte Regionen revidiert werden muss. Die Forschenden rechnen aus, dass in der thailändischen Hauptstadt Bangkok der Anteil der Zwei-Takt-Mopeds an den Emissionen primärer organischer Aerosole ganze 60 Prozent beträgt. Dabei entfallen auf diese Zweiräder nur 10 Prozent des Brennstoffverbrauchs aus dem Verkehr in der Stadt. Die Berechnung basiert auf dem durchschnittlichen Emissionsfaktor der in der Studie untersuchten europäischen Mopeds und dürfte somit die tatsächlichen Emissionen der in Bangkok im Verkehr befindlichen Mopeds eher unterschätzen. 

Verbot mit messbaren Ergebnissen

Feldmessungen in China bekräftigen das Bild der grossen Schadstoffschleudern auf zwei Rädern. In der Stadt Guangzhou sind die Konzentrationen von aromatischen Kohlenwasserstoffen in der Luft nach dem Verbot von Zwei-Takt-Mopeds im Jahr 2005 um mehr als 80 Prozent gefallen. Nur 60 Kilometer weiter, im vergleichsweise verkehrsberuhigten Dongguan, misst man heute höhere Aromaten-Konzentrationen als in Guangzhou.

Auch in südeuropäischen Städten, schreiben die Autoren der Studie, könnte die Konzentration bestimmter Luftschadstoffe deutlich gesenkt werden, wenn man Zwei-Takt-Mopeds allmählich aus dem Verkehr ziehen würde. Die auch in der Schweiz gültige EU-Emissionsvorschrift für Zwei-Takt-Mopeds (Euro 2) stammt aus dem Jahr 2002. Für Autos gelten mit inzwischen Euro 5 deutliche strengere Regularien.

Ab 2017 will die EU deshalb auch für kleine Mopeds niedrigere Emissionsgrenzen einführen. Darüber hinaus sind umweltfreundlichere Alternativen wie elektrisch betriebene Mopeds, bei denen auch der Lärm wegfällt, bereits am Markt vorhanden. Auch mit Viertaktmotoren ausgestattete Mopeds wären, wenngleich nicht ganz unbedenklich, besser als die Zweitakter.
Text: Paul Scherrer Institut/Leonid Leiva

Über das PSI
Das Paul Scherrer Institut PSI entwickelt, baut und betreibt grosse und komplexe Forschungsanlagen und stellt sie der nationalen und internationalen Forschungsgemeinde zur Verfügung. Eigene Forschungsschwerpunkte sind Materie und Material, Energie und Umwelt sowie Mensch und Gesundheit. Die Ausbildung von jungen Menschen ist ein zentrales Anliegen des PSI. Deshalb sind etwa ein Viertel unserer Mitarbeitenden Postdoktorierende, Doktorierende oder Lernende. Insgesamt beschäftigt das PSI 1900 Mitarbeitende, das damit das grösste Forschungsinstitut der Schweiz ist. Das Jahresbudget beträgt rund CHF 350 Mio.
Abbildungen sind unter http://psi.ch/dzc4 zum Download verfügbar.

Kontakt:
Prof. Dr. André Prevot, Leiter Gruppe Gasphasen- und Aerosolchemie,
Paul Scherrer Institut, 5232 Villigen PSI, Schweiz
Telefon: +41 56 310 4202; E-Mail: petr.novak@psi.ch

Originalveröffentlichung:

Two-stroke scooters are a dominant source of air pollution in many cities, Stephen M. Platt et al
Nature Communications
doi: 10.1038/ncomms4749; http://dx.doi.org/10.1038/ncomms4749

Weiterführende Informationen
Webseite des Labors für Atmosphärenchemie:
http://www.psi.ch/lac/lac 
 
Paul Scherrer Institut
Dagmar Baroke, M.A.
Abteilungsleiterin Kommunikation
CH-5232 Villigen PSI
Tel: +41 56 310 29 16
Fax: +41 56 310 27 17
dagmar.baroke@psi.ch

www.psi.ch
https://twitter.com/psich_de

Leiva Ariosa Leonid | Paul Scherrer Institut (PSI)

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Ökologie Umwelt- Naturschutz:

nachricht Plastik stimuliert Bakterien im Meer
17.04.2018 | Universität Wien

nachricht Wälder beeinflussen den globalen Quecksilber-Kreislauf maßgeblich
13.04.2018 | Helmholtz-Zentrum Geesthacht - Zentrum für Material- und Küstenforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Ökologie Umwelt- Naturschutz >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Im Focus: Molecules Brilliantly Illuminated

Physicists at the Laboratory for Attosecond Physics, which is jointly run by Ludwig-Maximilians-Universität and the Max Planck Institute of Quantum Optics, have developed a high-power laser system that generates ultrashort pulses of light covering a large share of the mid-infrared spectrum. The researchers envisage a wide range of applications for the technology – in the early diagnosis of cancer, for instance.

Molecules are the building blocks of life. Like all other organisms, we are made of them. They control our biorhythm, and they can also reflect our state of...

Im Focus: Metalle verbinden ohne Schweißen

Kieler Prototyp für neue Verbindungstechnik wird auf Hannover Messe präsentiert

Schweißen ist noch immer die Standardtechnik, um Metalle miteinander zu verbinden. Doch das aufwändige Verfahren unter hohen Temperaturen ist nicht überall...

Im Focus: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Moleküle brillant beleuchtet

23.04.2018 | Physik Astronomie

Sauber und effizient - Fraunhofer ISE präsentiert Wasserstofftechnologien auf Hannover Messe

23.04.2018 | HANNOVER MESSE

Fraunhofer IMWS entwickelt biobasierte Faser-Kunststoff-Verbunde für Leichtbau-Anwendungen

23.04.2018 | Materialwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics