Der qualmende Auspuff eines Dieselfahrzeugs.
Dieselfahrzeuge sind wegen ihres Ausstoßes von Stickoxiden in der Kritik. Bildrechte: dpa

Stickoxide, CO2 und Feinstaub Die Abgas-Wolke

Beim Diesel-Skandal geht es vor allem um Stickoxide. Autobauer haben systematisch betrogen und stehen zu Recht am Pranger. Doch was ist mit CO2, Feinstaub und anderen Schadstoffen? Sind Dieselmotoren Dreckschleudern und Benziner besser? Wie gefährlich sind die Autos von VW und Co. für unsere Gesundheit? Ein Überblick über Emissionen, Grenzwerte und Risiken.

 Der qualmende Auspuff eines Dieselfahrzeugs.
Dieselfahrzeuge sind wegen ihres Ausstoßes von Stickoxiden in der Kritik. Bildrechte: dpa

Grundsätzlich muss bei der Umweltverträglichkeit von Kraftfahrzeugen bei den Emissionen zwischen dem Klimagas Kohlendioxid und Schadstoffen wie Feinstaub oder Stickoxiden unterschieden werden.  

Kohlendioxid (CO2)

CO2 entsteht bei der Verbrennung kohlenstoffhaltiger Brennstoffe – bei Kraftfahrzeugen sind das Benzin, Diesel, Erdgas oder Flüssiggas (LPG). Kohlendioxid ist auch ein natürlicher Bestandteil der Atmosphäre, allerdings in der sehr geringen Konzentration von knapp 0,04 Prozent. In diser Konzentration ist es für Menschen ungefährlich. Es ist jedoch ein Treibhausgas und führt zur Erderwärmung (neben Methan, Fluorkohlenwasserstoffen und Distickstoffoxid).

Bei der CO2-Emission haben Dieselmotoren einen Vorteil gegenüber Benzinern, weil der Wirkungsgrad höher ist (33 Prozent zu etwa 25 Prozent), sie also weniger Kraftstoff für die gleiche Motorleistung verbrauchen. Jedoch schwindet dieses Plus mit der oft höheren Leistung von Dieselmotoren und dem Trend zu großen und schweren Autos wie SUV.

Der CO2-Ausstoß bei Kraftfahrzeugen kann vor allem über einen geringeren Spritverbrauch gesenkt werden. Dabei gab es in den letzten Jahren Fortschritte. Die Motoren wurden effizienter, bessere Getriebe, Leichtbau und Start-Stopp reduzierten den Verbrauch. Allerdings tricksen viele Autobauer, auf der Straße schlucken viele Modelle deutlich mehr als ausgewiesen.

Die EU schreibt Grenzwerte für Schadstoffemissionen vor. Seit 2015 gilt für Pkw beim CO2 ein Grenzwert von 120 g/km, ab 2020 dann 95 g/km. Dabei geht es um Normen für die gesamte Flotte eines Herstellers. Das bedeutet, mit Kleinwagen, Hybrid- sowie Elektro-Autos im Programm können im Ausgleich auch weiterhin Wagen oberhalb der Grenzwerte gebaut werden.

Erwähnt werden muss in der Debatte um Autoabgase, dass sie in der CO2-Gesamtbilanz nur ein Faktor neben anderen sind. Auch die Energieerzeugung mit fossilen Brennstoffen, die Landwirtschaft und Entwaldung führen zur Erderwärmung. Hinzu kommen natürliche Klimaschwankungen. Einige Skeptiker bezweifeln hartnäckig dass der Klimawandel zumindest zum Teil vom Menschen verursacht wird, doch für die meisten Forscher ist das Konsens.

Stickstoffoxide (NOx)

Stickoxide gelangen aus Verbrennungsprozessen meist als Stickstoffmonoxid (NO) in die Atmosphäre. NOx-Emissionen entstehen vor allem bei hohen Verbrennungstemperaturen wie im Dieselmotor und wenn die Abgase schnell abkühlen. Beim Ottomotor reduziert der G-Kat den Ausstoß.

Die Stickoxide reagieren mit Luftsauerstoff teils zum giftigen Stickstoffdioxid (NO2). Die Verbindungen kommen in der Natur selbst nur in geringen Mengen vor. Sie stammen also vor allem aus Autos und Kraftwerken. Stickstoffdioxid greift die Schleimhäute und Augen an, kann zu Entzündungen der Atemwege führen und langfristig Asthma und Bronchitis auslösen. Auch Herz- und Kreislaufprobleme sind möglich.

Stickoxide führen auch zur Bildung von Salpetersäure und saurem Regen. Weitere negative Auswirkungen sind Bildung von sogenanntem Ozon- oder Sommersmog unter UV-Einwirkung. Außerdem tragen Stickoxide durch die Reaktion mit Ammoniak zur Feinstaubkonzentration bei.

Betanken eines Diesel-PKW mit AdBlue
Eigentlich kann mit AdBlue Stickstoffoxid im Autoabgas wirksam reduziert werden, doch die Hersteller vr Bildrechte: MITTELDEUTSCHER RUNDFUNK

Trotz strenger EU-Grenzwerte hat der starke Anstieg des PKW-Dieselbestandes in Europa  zu einer vergleichsweise geringen Senkung der Emissionen von Stickoxiden geführt. Alte Dieselmotoren stoßen besonders viel Stickoxide aus, aber auch Schiffsmotoren. In Deutschland wurde 2016 der Grenzwert von 40 Mikrogramm pro Kubikmeter Luft an mehr als jeder zweiten verkehrsnahen Messstation überschritten. Deshalb drohen in mehreren Städten Fahrverbote.

Mit der strengen Euro-6-Norm sollten eigentlich die NOx-Emissionen bei Dieselmotoren auf den geringen Wert von Benzinern sinken. Bei Benzinmotoren liegt der EU-Grenzwert bei 0,06 g/km, beim Diesel bei 0,08 g/km. Bei Diesel-Autos bis etwa 1,5 Tonnen werden dazu kostengünstigere NOx-Speicherkatalysatoren eingesetzt, bei schwereren Modellen ein sogenannter SCR-Katalysator mit dem Zusatzstoff AdBlue. Diese Harnstofflösung wird eingespritzt und neutralisiert die Stickoxide im Abgas.

Feinstaub

Unter Feinstaub versteht man für unser Auge unsichtbare Partikel in der Luft mit einem Durchmesser von weniger als 10 Mikrometer – also kleiner als ein hundertstel Millimeter. Diese sogenannten PM10-Partikel entstehen beim Reifen- und Bremsenabrieb an Fahrzeugen, auf Baustellen oder in der Industrieproduktion, bei der Düngung und Abfallbeseitigung – oder eben in Dieselmotoren. Auch Vulkane, Waldbrände, Kamine, Zigaretten und Kerzen setzen große Mengen Feinstaub frei.

Je kleiner die Schwebeteilchen sind, desto leichter können sie tief in die Lunge eindringen. Noch problematischer sind ultrafeine Teilchen von unter 0,1 Mikrometer, die über die Lungenbläschen ins Blut gelangen und dort Entzündungen auslösen können.

Welche Schäden die Minipartikel im Körper anrichten ist noch nicht vollständig geklärt. Als gesichert gilt, dass mit hoher Feinstaubkonzentration die Zahl tödlich verlaufender Schlaganfälle, Herzleiden und Atemwegserkrankungen steigt. Vergleichsstudien zeigten eine Zunahme der Risikofaktoren auch bei Diabetes und Lungenkrebs.

Ein Mechaniker hält ein Stück Papier vor den Auspuff eines Dieselfahrzeugs.
Feinstaub aus dem Auspuff wird auf einem weißen Tuch oder Tempotaschentuch sichtbar. Bildrechte: dpa

Feinstaub war lange vor allem ein Problem bei Dieselmotoren mit Direkteinspritzung. Seit der Jahrtausendwende sind durch Einführung des Partikelfilters und EU-Auflagen die Emissionen deutlich gesunken. Seit 2009 gilt für Diesel-Pkw EU-weit ein Grenzwert von 0,0045 g/km. Für Benzinmotoren gab es bislang keinen Grenzwert. Doch die Direkteinspritztechnologie setzt sich jetzt langsam auch beim Ottomotor durch. Daher wurde der Grenzwert 2017 auf DI-Benzinmotoren ausgeweitet.

Der PM10-Grenzwert in der Luft beträgt in der EU 50 µg/m3 und darf nur an 35 Tagen im Jahr überschritten werden. Der zulässige Jahresmittelwert beträgt 40 µg/m3. Die Belastung in Deutschland ist in den letzten Jahren gesunken, doch in einigen verkehrsreichen Ballungszentren werden die Grenzwerte weiter überschritten. Für die noch kleineren PM2,5-Artikel gilt ein Grenzwert von 25 µg/m3 im Jahresmittel.

Neben dem Verkehr gibt es auch andere Gründe für erhöhte Feinstaubbelastung. So steigen durch Winde aus der Sahara oder nach Waldbränden die Werte. Auch Windstille und sogenannte Inversionswetterlagen können zur Anreicherung von Feinstaub in unteren Luftschichten führen.

Einige Wissenschaftler halten die strengen Feinstaubwerte für Autos sogar für kontraproduktiv. So argumentiert Matthias Klingner vom Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme Dresden, dass etwa 90 Prozent der Feinstaubbelastung in der Luft natürlich sei, also z. B. durch das Wetter verursacht wird. Um strenge Feinstaub-Grenzwerte einzuhalten, müsse man die Verbrennungs-Temperatur im Motor erhöhen, erklärt Kingner, damit Kraftstoffe möglichst vollständig verbrennen. Dann jedoch würden wieder die Stickoxid-Emissionen ansteigen.

Kohlenmonoxid (CO)

CO entsteht ebenfalls bei unvollständiger Verbrennung von Kraft- und Brennstoffen vor allem in Ottomotoren, etwa bei nicht erreichter Betriebstemperatur oder im Leerlauf. Kohlenmonoxid ist gefährlicher für den menschlichen Organismus als CO2. Das geruchlose Gas blockiert beim Atmen die Sauerstoffaufnahme im Blut, belastet so das Herz-Kreislauf-System und führt in hoher Konzentration zum Tod durch Ersticken.

Verschiedene Messgeräte sind auf dem Dach einer Luftmessstation installiert.
Verschiedene Messgeräte an einer Luftmessstation. Bildrechte: dpa

Der Pkw-Verkehr ist die mit Abstand größte CO-Quelle in Deutschland, doch die Konzentration in der Atemluft gilt als unbedenklich. Bei den Motoren weist der Diesel eine bessere Bilanz auf, es gibt im Vergleich zum Benziner auch strengere Emissionsnormen. Seit 2005 gilt beim Kohlenmonoxid für Ottomotoren ein Grenzwert von 1 g/km, bei Diesel-Pkw von 0,5 g/km. Die Grenzwerte wurden seitdem nicht reduziert, weil die CO-Konzentration in der Luft als unbedenklich gilt.

Die Einführung des Dreiwegekatalysators bei Ottomotoren führte seit den 90er-Jahren zu einer erheblichen Reduktion der CO-Emissionen. In Dieselfahrzeugen sorgte der Oxidationskatalysator für eine Reduzierung.

Kohlenwasserstoffe (HC)

Kohlenwasserstoffe werden in Ottomotoren oder Heizkraftwerken bei nicht vollständiger Verbrennung frei. Sie sind teils giftig oder krebserregend. Außerdem tragen sie zur Bildung von Sommersmog bei. Ferner zählen zu den vom Autoverkehr produzierten Schadstoffen flüchtige Verbindungen, etwa Benzindämpfe beim Tanken. Doch die Belastung dadurch ist in den letzten Jahren stark gesunken. In Ostdeutschland etwa sorgten bis zum Mauerfall Zweitaktmotoren für hohe Werte. Die meisten Tankstellen haben heute Zapfsäulen mit Gasrückführung.

Die Gefahr ist schwer zu messen, aber real

Verschiedene Studien zeigen, dass Schadstoffe in der Atemluft unsere Gesundheit schädigen. Dabei ist es schwierig, zwischen Feinstaub und Stickoxiden zu unterscheiden, da beide häufig gemeinsam auftreten. Hinzu kommt bei hohem Verkehrsaufkommen Lärm, der ebenfalls gesundheitsschädlich ist. Fakt ist: Epidemiologische Untersuchungen haben nachgewiesen, dass bei erhöhter Belastung mit Feinstaub und Stickoxiden mehr Menschen erkranken und sterben. Schätzungen zufolge wurden dadurch im Zeitraum 2007 bis 2014 im Mittel jährlich etwa 45.000 vorzeitige Todesfälle verursacht.

Was bleibt vom Diesel-Skandal?

Der Diesel-Skandal hat gezeigt, dass die Autobranche Kunden und Öffentlichkeit jahrelang getäuscht hat. VW als vermeintlicher Vorreiter bei sauberen Diesel-Modellen musste eingestehen, seine Motoren mit einer Abschalttechnik manipuliert zu haben. Beim Abgastest und unter Idealbedingungen wurden die Stickoxide herausgefiltert, im Betrieb auf der Straße jedoch arbeitete das Filtersystem nur eingeschränkt. Auch andere Hersteller haben betrogen.

Und nicht nur bei den Schadstoffen, auch beim Verbrauch und somit beim CO2-Ausstoß wird kräftig geschummelt. So lag der tatsächliche Verbrauch laut Analyse des ICCT für Neufahrzeuge 2015 im Schnitt um gut 40 Prozent über den Herstellerangaben. Seit September 2017 gelten nun realitätsnähere Messverfahren.

Hersteller und viele Autoexperten betonen, dass moderne Benziner und Dieselmotoren mit Katalysatoren, Partikelfiltern und Stickoxidsystemen effizient und relativ sauber sind. Das Umweltbundesamt rät beim Neukauf eines Diesels, dass dieser die modernsten Normen 6d-TEMP oder 6d einhält. Bei Benzinfahrzeugen mit Direkteinspritzung werden Partikelfilter und mindestens Euro 6c-Norm empfohlen. Bis sich alternative Antriebe durchsetzen, gilt: Kleine Motoren und Autos sind umweltfreundlicher als große, Rasen verursacht zusätzlich Schadstoffe.

Über dieses Thema berichtet MDR AKTUELL auch im: Radio | 21.09.2017 | 10:00 Uhr

Zuletzt aktualisiert: 30. Januar 2018, 13:39 Uhr

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6 Kommentare

31.01.2018 10:18 Interessierter Bürger 6

Danke für den echt guten, umfassend erklärenden Artikel - endlich verstanden, worum es in der Debatte im Einzelnen geht, da wird ja immer Vieles durcheinander gebracht...Weiter so!

30.01.2018 15:16 John Silver 5

Kuh, Schwein und Pferd vergessen: Hoher Ausstoß des Treibhausgases Methan! Mensch übrigens auch... weshalb es nur eine Lösung für die Menschheit gibt: Zurück auf drei Milliarden = Geburtenregelung!

30.01.2018 15:16 bippus 4

-alle Dieselfahrzeuge verbieten und abwarten was passiert!

27.09.2017 16:06 und was ist mit dem Emissionshandel 3

in der Großindustrie?
Da gibt es also keine Beschränkungen?
Komisch, da können sich doch einige freikaufen?
Bekommen die Arbeitnehmer, die auf den Pkw angewiesen sind und sich aufgrund ihrer finanziellen Situation keine neuen Fahrzeuge kaufen können, nun die alleinige Schuld?
Ich denke, dass bei den Wertemessungen und Ursachen noch viel tiefgründiger und wahrheitsgemäß untersucht werden muss.

27.09.2017 15:16 Graf von Henneberg 2

Ich hatte schon gedacht, die Medien haben was vergessen. Emmisionsreduktion? Ein paar Vorschläge:
- Verbot des Internethandels
- Wiederherstellung von Gleisanschlüssen an
Industriebetrieben
- Eisenbahn - Benutzungszwang für
Industriewarentragsport
- Verringerung des Tourismus - Flugzeugverkehrs
- Verringerung der See - Kreuzfahrerei
Da hier im Beitrag die Zweitakt-Mooren angesprochen wurden - Weiterentwicklung dieser Technik, denn Zweitaktmotoren emmitieren keine Stickoxide.

27.09.2017 15:09 Fragender Rentner 1

Wenn der Verkehr für den Profit rollen muß, dann gehören die Bürger unter die Straße.