Katalysatoren veredeln das Motorrad-Fahren

Bei Abgaskatalysatoren denkt man in erster Linie an den umweltfreundlichen Einsatz in Kraftfahrzeugen, wo Katalysatoren schon seit Jahren Pflicht sind. Doch wie sieht es mit der Abgaskontrolle von Kleinmotoren in Rasenmähern, Laubsaugern oder Motorsägen aus? Und müssen Motorräder ebenfalls mit Abgaskatalysatoren ausgerüstet werden?

Antworten dazu gab der Heraeus-Technologietag in Hanau, der unter dem Motto „Klima- und Umweltschutz mit innovativen Produkten“ stand. In einem Fachvortrag stellte Dr. Uwe Endruschat, Leiter Technik Abgaskatalysatoren bei der W. C. Heraeus GmbH, die Herausforderungen bei der Entwicklung von Katalysatorsystemen für Motorräder dar, die zur Umweltschonung beitragen, ohne den Fahrspaß zu mindern.

Verschärfte Gesetzgebung erfordert neue Katalysatorsysteme

Abgaskatalysatoren enthalten spezielle Beschichtungen aus Edelmetallen wie Platin, Palladium oder Rhodium. Erst diese Beschichtung ermöglicht die Zersetzung und Umwandlung der Verbrennungsschadstoffe Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Stickoxide zu Kohlendioxid, Wasser und Stickstoff – ohne dass dabei die Edelmetalle verbraucht werden. Heraeus liefert für die Produktion der platin- bzw. palladiumhaltigen Beschichtungen dieser Katalysatoren die wichtigen edelmetallhaltigen Vorprodukte. Komplette Katalysatoren finden sich in Kleinmotoren von Rasenmähern und anderen Gartengeräten und sorgen für saubere Abluft. Wie wichtig die Ausstattung von Kleinmotoren mit Katalysatorsystemen ist, stellte Uwe Endruschat am Beispiel einer Motorsäge dar. „Eine Säge, die beispielsweise bei Waldarbeiten eine Stunde im Einsatz ist, setzt ungefähr so viele Schadstoffe frei wie bei einer Überlandfahrt mit dem PKW von Flensburg nach München.“ Es wundert daher nicht, dass auch für Verbrennungsmotoren in Rasenmähern, Vertikutierern oder Laubsaugern mittlerweile Katalysatorenpflicht besteht.

Für Motorräder mit Hubräumen über und unter 150 Kubikzentimetern gelten seit 2006 die strengen EURO 3–Normen zur Reduzierung der Abgasemissionen. Durften bei der bisherigen EURO 2-Norm noch maximal 5,5 Gramm Kohlenmonoxid pro Kilometer freigesetzt werden, gelten nun zwei Gramm pro Kilometer als Grenzwert. Mit den bisherigen Katalysatorbeschichtungen können diese Grenzwerte nicht erreicht werden. „Neben der sehr hohen thermischen und mechanischen Beanspruchung der katalytischen Beschichtung ist vor allem der Bauraum für die Abgasnachbehandlung beim Motorrad sehr begrenzt und erfordert ein spezielles Design der Katalysatoren“, nannte Dr. Endruschat Anforderungen an die EURO 3-Katalysatortechnik. Zudem erfordert die Einführung der Kaltstartphase eine niedrigere Anspringtemperatur des Dreiwege-Katalysators. „Bei der Entwicklung von geeigneten Katalysatorsystemen und stabilen Edelmetallbeschichtungen müssen wir außerdem darauf achten, dass die Fahrdynamik und der Motorensound und somit letztlich der Fahrspaß nicht beeinträchtigt werden“, so Endruschat.

Als Grundkörper für die Katalysatoren dienen Tassen große zylinderförmige oder kästchenförmige Metallwaben oder Drahtgestricke, die in den Schalldämpfer eingebaut sind. Diese Strukturen ermöglichen eine sehr hohe reaktive Oberfläche, so dass die Schadstoffe später schnell und effizient umgewandelt werden können. Die dünnen Katalysatorbeschichtungen mit Nanometer kleinen Platin-, Palladium- und Rhodiumpartikeln zeigen eine hohe Beständigkeit unter extremen Temperaturbedingungen und können für den jeweiligen Einsatz individuell angepasst werden. Neben der Oberflächengröße spielt die Zusammensetzung der Beschichtung eine wichtige Rolle, um die neuen Emissionsgrenzwerte zu erreichen. Heraeus hat eine neue edelmetallhaltige Beschichtung für diese Wabenkatalysatoren entwickelt, die eine höhere Temperaturbeständigkeit bei 1000 °C und durch Zumischung von Seltenerdmetallen eine höhere Sauerstoffspeicherfähigkeit aufweisen. Dies bewirkt, dass der Katalysator schon während der Startphase, wenn der Motor noch nicht seine optimale Betriebstemperatur erreicht hat, den Schadstoffabbau unterstützt. Mit der neuen Beschichtung können die Grenzwerte der EURO 3-Norm sogar noch unterschritten werden.

Der Edelmetall- und Technologiekonzern Heraeus mit Sitz in Hanau ist ein weltweit tätiges Familienunternehmen, dessen Geschäftsfelder die Bereiche Edelmetalle, Sensoren, Dental- und Medizinprodukte, Quarzglas und Speziallichtquellen umfassen. Mit einem Umsatz von über 10 Milliarden Euro und weltweit mehr als 11.000 Mitarbeitern in über 100 Gesellschaften ist Heraeus seit mehr als 150 Jahren ein weltweit anerkannter Edelmetall- und Werkstoffspezialist.

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Dr. Jörg Wetterau
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