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28.02.2018 | Fahrwerk | Im Fokus | Onlineartikel

Unterschätzte Umweltgefahr Reifenabrieb

Autor:
Christiane Köllner

Einige zehntausend Tonnen Reifenabrieb gelangen jedes Jahr auf deutsche Straßen und in die Gewässer. Das Problem ist bekannt. Die Auswirkungen sind aber noch unklar.

In der Debatte über die Luftqualität in Städten wird meist über Dieselabgase diskutiert. Doch der Dreck kommt nicht nur aus dem Auspuff. Auch die Reifen verlieren mit jeder Fahrt kleinste Gummi-Partikel. Und das hat Folgen. Zum einen nimmt die Profiltiefe ab, die Haftung auf der Straße verringert sich und damit auch die Verkehrssicherheit. Zum anderen kann der Reifenabrieb in der Umwelt großen Schaden anrichten. 

Fachleute diskutieren das Thema Reifenabrieb seit Jahren im Kontext verschiedener Umweltprobleme. Der Abrieb gilt nachweislich als Mitverursacher für Feinstaubbelastungen in den Städten, ist unter anderem verantwortlich für nanopartikulären Ruß und laut einer Studie der Weltnaturschutzunion IUCN eine der größten Quellen für Mikroplastik in der Umwelt, das über unterschiedliche Eintragspfade in die aquatische Umwelt gelangt. "Der zunehmende Kfz-Verkehr führt unweigerlich zum vermehrten Aufkommen an Reifenabrieb", sagt Daniel Venghaus, wissenschaftlicher Mitarbeiter im Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft an der TU Berlin, im Interview "Eintrag von Reifenabrieb in aquatische Umwelt unerforscht". Venghaus untersucht im Forschungsprojekt "Reifenabrieb in der Umwelt" den mengenmäßigen Eintrag von Mikroplastik aus Reifenabrieb im Abflusswasser der Straßen und entwickelt Maßnahmen, den Reifenabrieb zu reduzieren. 

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2017 | OriginalPaper | Buchkapitel

Aufkommen und Verbleib von feinen Feststoffen in Verkehrsflächenabflüssen

Niederschlagsabflüsse von Verkehrsflächen mit einer Belastung von mehr als 2.000 Fahrzeugen täglich gelten als behandlungsbedürftig. Sie sollten vor einer Einleitung in ein Gewässer gereinigt werden. Das Aufkommen und Möglichkeiten seiner Abschätzung sowie Retentions- und Behandlungsmöglichkeiten von Feststoffen werden beschrieben.

Keine umfassende Studie zu Mengen und Verbreitungswegen

Reifen verlieren mit der Zeit an Substanz und setzen Kleinstpartikel in Form von Feinstaub oder Mikroplastik frei. Ein gängiger Pkw-Reifen wiegt am Ende seines im Durchschnitt 50.000 Kilometer langen beziehungsweise vier Jahre dauernden Lebens gut 1 bis 1,5 Kilogramm weniger als zu Beginn, wie das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (Umsicht) angibt. Bei fast 46 Millionen zugelassenen Pkw in Deutschland summiere sich der Reifenabrieb innerhalb dieses Zeitraums auf 184.000 bis 276.000 Tonnen, was auf das Jahr gerechnet einer Belastung von 46.000 bis 69.000 Tonnen Reifenabrieb – allein von Pkw – entspreche. Hinzu käme Reifenabrieb durch weitere Verkehrsteilnehmer wie Lkw, Busse, Traktoren oder auch Baufahrzeuge, ebenso Krafträder und Fahrräder.

Das Problem mit dem Reifenabrieb ist seit Längerem bekannt. Allerdings gibt es bislang aber "keine umfassende Studie zu Mengen und Verbreitungswegen von Reifenabrieb in Deutschland", wundert sich Ilka Gehrke von Fraunhofer Umsicht. Das vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) geförderte Verbundprojekt "Tyre Wear Mapping" will diese wissenschaftliche Lücke nun schließen. Gemeinsam mit Projektpartnern aus der Industrie entwickeln Forscher von Fraunhofer Umsicht mittels neuartiger Berechnungsmodelle GIS-basiert Karten, um die Verteilung von Reifenabrieb in Deutschland zu visualisieren. 

Abriebfestere Reifen und Feinstaubpartikelfilter

Doch nur die Daten- und Wissensbasis zum Thema Reifenabrieb zu optimieren, genügt nicht. Was dazu kommen muss, sind bessere, also abriebfestere Reifen. Deshalb empfehlen Umweltexperten Autofahrern, beim Reifenkauf unbedingt auf den Verschleißfaktor zu achten. So hat zum Beispiel der Spezialchemie-Konzern Lanxess mit "Nanoprene" ein Kautschuk-Additiv im Angebot, dass den Abrieb der Laufflächen von Automobilreifen deutlich verringern soll. Nanoprene trage laut Lanxess auch zur Erhöhung der Reifenlebensdauer und zur Reduzierung der Kautschukpartikel-Emissionen bei. Einen Blick in die umweltfreundliche Reifen-Zukunft wagt Michelin: Die Rad-Reifenstudie Visionary Concept, die der französische Reifenhersteller vergangenen Juni vorgestellt hat, besteht aus biologisch abbaubaren Materialien, die recycelt werden können.

Einen anderen Weg geht Mann + Hummel. Der Ludwigsburger Filtrationsspezialist hat einen Unterboden-Feinstaubfilter entwickelt, der gerade in fünf Streetscootern getestet wird, den E-Lieferwagen der Post-Tochter DHL. Die Idee: Der Feinstaubpartikelfilter nimmt so viele Staubpartikel auf, wie beim Fahren durch Reifen-, Bremsen- und Straßenabrieb entstehen. Der Feinstaubpartikelfilter ist mit einem aktiven Filtersystem ausgestattet. Hinter dem Filter sind Ventilatoren eingebaut, die dem Filter Luft aus der Umgebung zuführen. Somit sollen die Fahrzeuge auch im stehenden Betrieb in der Lage, Feinstaub aus der Umgebungsluft heraus zu filtern.

Infrastruktur-Maßnahmen

Neben Optimierungen am Reifen und den Fahrzeugen können auch Verkehrsplaner etwas tun, um die Umweltbelastung durch Reifenabriebspartikel zu reduzieren, und zwar indem sie für einen möglichst fließenden Verkehr sorgen. Je ruhiger der Verkehr fließen kann, desto weniger Abriebprodukte entstünden, erklärt Springer-Autorin Martina Dierschke im Kapitel Aufkommen und Verbleib von feinen Feststoffen in Verkehrsflächenabflüssen aus dem Buch Wasser, Energie und Umwelt. Liege dagegen gestörter Verkehr vor – etwa Stop-and-go-Verkehr oder häufiges Bremsen und Anfahren an einer Ampelkreuzung – könne das Feststoffaufkommen auf das 10-fache steigen. Vor allem Schwerlastverkehr trage laut Dierschke fahrzeugspezifisch zu einem weitaus höheren Abrieb (Faktor 5 bis 10) als normaler Pkw-Verkehr bei. 

Auch die beiden Forschungsprojekte der TU Berlin und des Fraunhofer Umsicht zielen auf verkehrsplanerische Maßnahmen. Vorhaben der Berliner Wissenschaftler ist eine Bewertungsmatrix, die es Planern, Kommunen und Straßenreinigungsbetrieben ermöglichen soll, für unterschiedliche Standorte geeignete Maßnahmen abzuleiten, um den Reifenabrieb zu reduzieren. Auch die Fraunhofer-Forscher wollen aus den Projektergebnissen eine Art Leitfaden für die Entscheidungsträger entwickeln. Ziel soll ein digitales Planungs- und Entscheidungstool sein, das bei der Erneuerung und dem Bau neuer Verkehrsnetze sowie sekundärer Infrastruktur unterstützen kann.

Reifenabrieb ist schwer abbaubar

Solche Vermeidungsstrategien zu entwickeln, ist wichtig, denn Reifenabrieb ist eine unterschätze Umweltgefahr. 

Im Reifenabrieb sind zum Beispiel schwer abbaubare organische Stoffe und Schwermetalle wie Zink und Cadmium enthalten. Bremsabrieb enthält die Schwermetalle Nickel, Chrom und Kupfer, aber auch Antimontrisulfid, das beim Bremsen in das als krebserregend eingestufte Antimontrioxid umgewandelt werden kann", erklärt Springer-Autorin Dierschke.

Der Abrieb der Reifen kann in der Umwelt also großen Schaden anrichten. Die Abriebpartikel sind kaum abbaubar und können von Organismen aufgenommen werden. "Auch in den Böden gibt es viele Organismen, die mit Reifenabriebpartikeln in Kontakt kommen. Etwa Regenwürmer, die Böden richtig umpflügen. Von diesen Regenwürmern leben dann wieder andere Organismen", erklärt Bernd Sures, Fachgebietsleiter Aquatische Ökologie an der Uni Duisburg-Essen, gegenüber dem WDR-Wissenschaftsmagazin Quarks. Wie viel Abrieb über diese Nahrungskette am Ende auf den Tellern der Verbraucher lande, sei bislang noch weitgehend ungeklärt. Die Forschung in puncto Reifenabrieb und seinen Nachwirkungen ist also noch am Anfang.

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Die Hintergründe zu diesem Inhalt

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Nanofillers

Quelle:
Fillers for Polymer Applications

01.02.2018 | Umwelt | Ausgabe 1-2/2018

Mikroplastik in der aquatischen Umwelt

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Bestandteile Reifen und Räder

Quelle:
Fahrwerkhandbuch

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