Eine der ersten großen Studien über Abriebemissionen von Schienenfahrzeugen zeigt, dass vor allem entlang von Bahnstrecken eine Menge mit Schwermetallen belasteter Feinstaub entsteht.
Die Hälfte des täglichen Feinstaubgrenzwerts wird allein durch Züge verursacht
Neben den Abgasemissionen haben die Abriebemissionen von Reifen und Bremsen bei der Bewertung der Umweltauswirkungen des Verkehrs zunehmend an Bedeutung gewonnen. Allerdings lag der Fokus hier auf Straßenfahrzeugen, die Schiene wurde kaum berücksichtigt. In einer vom Deutschen Zentrum für Eisenbahnverkehrsforschung (DZSF) in Auftrag gegebenen Studie konnten Forscher des Instituts für Thermodynamik und Nachhaltige Antriebe der TU Graz nun nachweisen, dass auch die so genannten Nicht-Abgasemissionen des Schienenverkehrs einen relevanten Einfluss auf die Luftqualität und die Bodenbelastung haben.
Dies gilt insbesondere für Bereiche entlang von Bahnstrecken, in denen verstärkt gebremst wird; dazu gehören Bahnhofszufahrten und Abschnitte mit Geschwindigkeitsbegrenzungen. Allein die Abriebemissionen der Schienenfahrzeuge erreichten in Augsburg entlang der untersuchten Bahnstrecken im Tagesmittel Werte von bis zu 25 Mikrogramm Feinstaub der Kategorie PM10 (Partikel mit einem Durchmesser von weniger als zehn Mikrometern) pro Kubikmeter. Dies entspricht bereits der Hälfte des zulässigen Grenzwertes von 50 Mikrogramm pro Kubikmeter.
Mit zunehmender Entfernung von den Bahngleisen - ab etwa zehn Metern - nimmt die Belastung durch den Abrieb der Schienenfahrzeuge zwar rasch ab, der Feinstaub gelangt aber auch in den Boden und das Wasser und lagert sich dort ab. Der Anteil der Schwermetalle in den Emissionen der Bahn ist deutlich höher als bei anderen Verkehrsträgern, was sich in stärker belasteten Ablagerungen niederschlägt. Die an dem Projekt beteiligten DZSF-Chemiker konnten diese Rückstände in Gewässern nachweisen.
Beitrag zur Schließung der Datenlücke
Um die Zusammensetzung und Herkunft der Abriebpartikel zu bestimmen, wurden die beteiligten Komponenten in verschiedenen Labors analysiert. Daniel Fruhwirt und sein Team testeten mehrere Bremsbeläge im neuen Bremsprüfstand für Schienenfahrzeuge an der TU Graz. Am Politecnico di Milano analysierten die Forscher den Abrieb des Fahrdrahtes und des Stromabnehmers, um die Feinstaubemissionen von Zügen auf Oberleitungen einordnen zu können. Und bei der DB Systemtechnik in Berlin nahm das Team den Rad-Schiene-Kontakt unter die Lupe. Die gewonnenen Daten ermöglichten es, die Emissionen in Luft, Boden und Wasser den Schienenfahrzeugen zuzuordnen.
"Anhand unserer Studie können wir eindeutig sagen, dass die nicht-abgasbedingten Emissionen von Schienenfahrzeugen nicht zu vernachlässigen sind", erklärt Daniel Fruhwirt vom Institut für Thermodynamik und nachhaltige Antriebssysteme der TU Graz. "Vor unserer Studie gab es eine große Datenlücke zu Abgasemissionen von Schienenfahrzeugen, zu deren Schließung wir einen wesentlichen Beitrag leisten konnten. Die Emissionen sind zwar nicht allein für die Überschreitung von Schadstoffgrenzwerten verantwortlich, aber sie spielen im Gesamtmix durchaus eine Rolle. Deshalb ist es wichtig, dass bei der Zertifizierung von Bremsen in Zukunft auch das Emissionsverhalten bewertet wird."
Das Projekt ist Teil der Kompetenzfelder Nachhaltige Systeme und Mobilität & Produktion, zwei der fünf wissenschaftlichen Forschungsschwerpunkte der Universität.
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