Wie funktioniert eigentlich: Bremsstaubfilterung

Wenn von Schadstoffen im Straßenverkehr die Rede ist, denken die meisten Menschen zuerst an Abgase. Deren Reinigung hat die Autoindustrie in den vergangenen Jahrzehnten, auch mit Blick auf Feinstaub, stark verbessert. Eine andere wichtige Feinstaubquelle blieb dagegen lange vernachlässigt: der Abrieb von Bremsen. Dabei lösen sich bei jedem Bremsvorgang winzige Partikel von Belägen und Scheiben, die als Feinstaub in die Umwelt gelangen. Viele davon sind so klein, dass sie eingeatmet werden können und als potenziell gesundheitsschädlich gelten. Besonders heikel ist dabei die Zusammensetzung: Der Abrieb besteht überwiegend aus Metallpartikeln wie Eisen, Kupfer und Antimon. Als ultrafeine Teilchen können sie tief in die Lunge eindringen und dort Erkrankungen auslösen, die den Organismus belasten.

Mit der anstehenden Euro-7-Norm, die erstmals die gesamten Fahrzeugemissionen betrachtet, rückt das Problem des Bremsanlagenfeinstaubs stärker in den Fokus. Erstmals werden neben den Emissionen des Motors auch die Partikel aus der Bremsanlage reguliert. Die Hersteller müssen deshalb den Bremsstaub ihrer Fahrzeuge künftig nachweislich senken. Dafür gibt es zwei grundlegende Strategien. Die eine Strategie fängt den Staub auf, nachdem er entstanden ist. Die andere Strategie setzt früher an und versucht, den Abrieb gar nicht erst zuzulassen.

Bremsstaubfilter

Zur ersten Gruppe gehören Bremsstaubfilter. Sie sitzen direkt an der Bremse und sammeln die freigesetzten Partikel ein. Ähnlich wie bei einem Luftfilter strömt die Luft durch ein Filterelement, in dem der Staub hängen bleibt. Der deutsche Spezialist Mann+Hummel hat ein solches System entwickelt. Es ist nahe an der Bremsscheibe platziert und hält einen Großteil der Partikel zurück.

Noch einen Schritt weiter gehen aktive Absaugsysteme, die den Staub unmittelbar am Entstehungsort abziehen. Das französische Unternehmen Tallano leitet bei seiner Lösung den Staub etwa über Kanäle in den Bremsbelägen zu einem Filter. Dabei erzeugt eine elektrisch angetriebene Turbine den nötigen Unterdruck. Bis zu 90 Prozent der Partikel lassen sich so auffangen, verspricht der Hersteller. Der gesammelte Staub muss anschließend in regelmäßigen Abständen zusammen mit dem Filter gewechselt werden.

Die Ideen für solche Lösungen sind nicht neu und beschränken sich nicht auf den Pkw-Bereich. Im Schienenverkehr sind vergleichbare Systeme bereits im Einsatz oder werden erprobt. Gerade in U-Bahn- und Metrostationen ist Bremsabrieb seit Jahren ein Thema, da sich die Partikel in geschlossenen Räumen anreichern. Für Eisenbahnen und schwere Nutzfahrzeuge gibt es ebenfalls Ansätze, entsprechende Filterlösungen künftig verpflichtend zu machen, um die Bremsstaubemissionen in diesem Sektor zu senken.

Insbesondere im Pkw-Bereich könnte sich die zweite Strategie durchsetzen, Abrieb von vornherein zu verringern, statt ihn aufwendig einzusammeln. Ein Beispiel hierfür sind beschichtete Bremsscheiben. Eine besonders harte Schutzschicht auf der Oberfläche sorgt dafür, dass sich Scheibe und Belag weniger abnutzen und somit auch weniger Partikel freisetzen. Bis zu 90 Prozent der Partikel sollen sich so auffangen lassen. Alternativ arbeiten Entwickler an vollständig geschlossenen Bremssystemen, aus denen kein Abrieb mehr nach außen dringt. Solche Konzepte stecken allerdings noch in der Entwicklung und dürften vorerst die Ausnahme bleiben.

Elektroauto: Großes Potenzial zur Verringerung der Bremsfeinstäube

Großes Potenzial zur Verringerung der Bremsfeinstäube bietet das Elektroauto. Obwohl es wegen seiner schweren Batterie meist mehr wiegt als ein vergleichbarer Verbrenner, nutzt es seine mechanischen Bremsen deutlich seltener. Grund dafür ist die Rekuperation: Beim Verzögern arbeitet der Elektromotor als Generator und wandelt Bewegungsenergie zurück in Strom. Die eigentlichen Bremsen sind deshalb seltener und weniger intensiv gefordert. Künftige Brake-by-Wire-Systeme könnten diesen Effekt noch verstärken. Bei diesen Systemen übernimmt eine Software die optimale Verteilung zwischen Rekuperation und mechanischer Bremse. Dadurch dürften sich der Verschleiß und die Staubemissionen zusätzlich reduzieren.

Werden Bremsstaubfilter also mit der ab Ende 2026 schrittweise eingeführten Euro-7-Norm zur Serienausstattung in Pkws gehören? Das lässt sich nicht ausschließen, denn Euro 7 erhöht den Druck auf die Hersteller erheblich. Allerdings dürfte sich keine einzelne Lösung durchsetzen. Je nach Fahrzeugkonzept kommen beschichtete Scheiben, neue Belagmaterialien, aktive Filter, eine stärkere Nutzung der Rekuperation oder Kombinationen dieser Lösungen infrage.

Ironischerweise könnte ausgerechnet das Elektroauto dafür sorgen, dass Anti-Bremsstaub-Lösungen in Pkws seltener verwendet werden als noch vor wenigen Jahren erwartet. Denn je öfter der Elektromotor verzögert, desto weniger Abrieb entsteht. Die klassische Bremsentechnik wird dadurch jedoch nicht überflüssig: Solange Fahrzeuge auf radnahe Reibbremsentechnik angewiesen sind, entsteht auch Bremsstaub und es wird perspektivisch ein wachsender Bedarf an Lösungen geben, die diesen auffangen oder vermeiden.