Zweistufiger Katalysator entfernt Rußpartikel

Siemens will die Schadstoffemissionen von Lkw deutlich senken. Neben einer verbesserten Einspritztechnik und dem verstärkten Einsatz von Sensoren zur Überwachung der Verbrennung im Motor setzt das Unternehmen dabei auf neuartige Katalysatoren mit integrierten Filtern. Auf der IAA Nutzfahrzeuge in Hannover (bis 30. September) stellt Emitec einen Rußfilter vor, der bis zu 80 Prozent der Feinstpartikel aus dem Abgasstrom entfernen kann. Emitec, ein Gemeinschaftsunternehmen des Automobilelektronikspezialisten Siemens VDO und des britischen Automobil- und Luftfahrtzulieferers GKN, ist einer der weltweit größten Hersteller von Metall-Katalysatorträgern.

Ab Oktober 2005 gilt die neue Euro-Abgasnorm, die ab 2008 nochmals verschärft wird. Um die Vorgaben erfüllen zu können, müssen die Entwickler in einem Abgassystem mehrere Techniken vereinen, die zum Teil entgegengesetzt wirken. So hat eine besonders starke Reduzierung der Stickoxide im Motor zur Folge, dass sich die Zahl der Partikel im Abgas erhöht. Ein anderes Problem ist die schleichende Verstopfung des Filters, die mit zunehmender Laufleistung des Lkw zu höherem Verbrauch führt und Wartungskosten verursacht.

Der Katalysator von Emitec, den das Unternehmen mit dem Nutzfahrzeughersteller MAN getestet und optimiert hat, löst beide Probleme auf elegante Weise. Er besteht aus einem kombinierten System von Oxidationskatalysator und ausgeklügeltem Partikelfilter. In einer ersten Stufe wandelt der Platin-Oxidationskatalysator nicht verbrannte Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid in Kohlendioxid um. Zugleich oxidiert er Stickoxid zu Stickstoffdioxid, was in der zweiten Stufe bei der Entfernung der Rußpartikel eine entscheidende Rolle spielt. Die Rußteilchen werden dann durch besonders geformte Mikrokanäle aus dem Abgasstrom entfernt und auf ein metallisches Vlies gelenkt. Die Partikel lagern sich in dessen winzigen Poren an und werden dort ab etwa 200 Grad Celsius kontinuierlich mit dem Sauerstoff des Stickstoffdioxids verbrannt, das dabei zu harmlosem Stickstoff umgesetzt wird.

Der neue Filter-Katalysator entfernt durchschnittlich rund 80 Prozent der Feinstpartikel mit einem Durchmesser von 20 bis 100 Nanometer (Millionstel Millimeter). Unter optimalen Bedingungen sind es sogar 95 Prozent. Die Gesamtpartikelmasse verringert sich um mehr als 60 Prozent. Aufgrund der offenen Konstruktion kann das System auch bei den geforderten Laufleistungen von mehreren 100.000 Kilometern nicht verstopfen. MAN arbeitet bereits an Motoranlagen, die den neuen Filter integriert haben. Prinzipiell ist die Technik auch für Pkw verwendbar.