Charakterisierung luftgetragener Reifen- und Straßenabriebpartikel (TRWP) innerhalb einer Reifeneinhausung mit REM-EDX

Kurzfassung

Mit der zunehmenden Elektrifizierung von Fahrzeugen und die ständige Verschärfung der EU-Abgasnormen wächst der Relevanz des Anteils nicht-Abgas Emissionen im Verkehr. Insbesondere Reifenabrieb stellt eine bedeutende Quelle von Mikro- und Nanoplastik in der Umwelt dar. Während die Emissionen von sichtbaren Abriebpartikel bereits gut dokumentiert ist, bleiben die luftgetragenen (ultrafeinen) Partikel aus Reifenabrieb bislang weitgehend unerforscht. Zur systematischen Erfassung und Charakterisierung von TRWP hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ein spezifisches Messsystem entwickelt (Patentanmeldungen: Nr. 10 2024 135 915.3; Nr. 10 2026 116 568.0; Nr. 10 2026 116 567.2). Das System besteht aus einer eingekapselten, gelüfteten Bremse und einer separaten Einhausung für den Reifen, um eine reine Erfassung von Reifenabriebpartikeln zu gewährleisten. Die Reifeneinhausung ist mit einer isokinetischen Probenahme kombiniert, die PN als auch PM sowohl online mit Partikelzähler als auch offline auf Filtern erfasst. Zur Charakterisierung der Partikelbildung und des Partikeltransports innerhalb der Einhausung wurden REM-Proben an verschiedenen Positionen innerhalb der Einhausung entnommen. Diese wurden mit Filterproben verglichen, die am Ende des Messsystems mithilfe eines dreistufigen PM10-Kaskadenimpaktors genommen wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass größere TRWP (bis 100 µm) in der Nähe der Reifen-Rolle-Kontaktoberfläche innerhalb der Einhausung nachgewiesen werden können. Aufgrund der Luftströmung im System, verursacht durch sowohl aktive Ansaugung und das Drehen des Rades, gelangen einige dieser Partikel nach oben in der Einhausung, aber in deutlich geringeren Mengen. Bis zum Ende des Messsystems schaffen es nur die feine und ultrafeine Partikel – ein Befund, der durch gleichzeitig aufgenommenen online Messdaten (MCPC/OPS) bestätigt wird. Dieses Ergebnis zeigt eindeutig, dass das DLR-TRWP-Messsystem für die Messung von Fein- und Ultrafeinpartikeln optimiert ist.