Schweizer Forschung: Saubere Dieselabgase
ABGASREINIGUNG Wissenschaftler am Paul Scherrer Institut PSI haben erstmals auf molekularer Ebene verstanden, warum das SCR-Verfahren zur Reinigung der Dieselabgase bei niedrigen Temperaturen nicht optimal funktioniert und was Abhilfe verschafft. In Diesel-Motoren entstehen bei der Verbrennung des Treibstoffs gesundheitsschädliche Stickoxide (NOx). Die Fahrzeugindustrie hat daher ein Verfahren entwickelt, das die Emissionen reduziert: Dem Abgas wird […]
In Diesel-Motoren entstehen bei der Verbrennung des Treibstoffs gesundheitsschädliche Stickoxide (NOx). Die Fahrzeugindustrie hat daher ein Verfahren entwickelt, das die Emissionen reduziert: Dem Abgas wird gasförmiges Ammoniak zugegeben, das, angeregt durch einen Katalysator, mit den Stickoxiden zu harmlosem Stickstoff sowie Wasser reagiert (sogenanntes SCR-Verfahren für selective catalytic reduction, selektive katalytische Reduktion. Anm. d. Red.). Bei niedrigen Temperaturen funktioniert dieser Prozess jedoch noch nicht optimal. Wissenschaftler am Paul Scherrer Institut PSI haben nun erstmals auf molekularer Ebene verstanden, was im Motor Abhilfe schafft.
SCR senkt die Stickoxid-Emissionen aus Diesel-Motoren um bis zu 90 Prozent. Dies geschieht mittels eines Hilfsstoffs, der unter dem Markennamen AdBlue bekannt ist. Der Hilfsstoff wird in das Abgas eingespritzt und zerfällt dort zu Ammoniak. Mithilfe eines Katalysators wandelt das Ammoniak die gesundheitsschädlichen Stickoxide in harmlosen Stickstoff sowie Wasser um. Allerdings liefert die SCR nur ab einer Abgastemperatur von deutlich über 200 Grad Celsius befriedigende Ergebnisse. Bei einem Kaltstart dauert es also einige Minuten, bis die Stickoxide optimal abgebaut werden. Aus dem gleichen Grund hat die SCR auch an kalten Wintertagen eine verringerte Leistung.
Um herauszufinden, warum die Reaktionsprozesse unter verschiedenen Bedingungen so unterschiedlich verlaufen, verwendeten die PSI-Forschenden eine zeitaufgelöste Spektroskopie-Methode. Die wichtigste Erkenntnis: Ausgerechnet dieses Ammoniak mindert bei niedrigen Temperaturen die Leistungsfähigkeit des Kupfers im Katalysator. Abhängig von Temperatur und Betriebszustand bedarf es also verschiedener Mengen an Ammoniak, um die Stickoxide optimal abzubauen. Die Forscher können nach Versuchen sogar genau sagen, wann dem Katalysator wie viel Ammoniak zugeführt werden sollte, um die Stickoxide im Abgas zu jeder Zeit so gering wie möglich zu halten. So zeigen die PSI-Forschenden in der Schweiz der Automobilindustrie einen Weg auf, die Luftqualität gerade in Städten mittelfristig deutlich zu verbessern.
