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Stickoxidbelastungen an Verkehrswegen: Minderung durch photokatalytische Oberflächen

Innerhalb eines mehrere Projekte umfassenden Pilotprogramms sollte das Stickoxid-Minderungspotential von Titandioxid (TiO2) unter Realbedingungen an verschiedenen Bauwerken hoch frequentierter Verkehrswege untersucht werden.

Untersuchung an einer Lärmschutzwand

Die Untersuchungen fanden an der A 1 zwischen den Anschlussstellen Osnabrück-Nord und Osnabrück-Hafen statt. Das betrachtete Untersuchungsgebiet hat eine Länge von rund zwei Kilometern. Die sechs-streifige Autobahn ist in diesem Abschnitt auf beiden Seiten mit einer Lärmschutzwand eingefasst. Auf diese wurde im September 2011 auf einer Länge von einem Kilometer beidseitig eine TiO2-haltige Suspension im Airless-Verfahren aufgetragen. Die beschichtete Fläche umfasst circa 25.000 Quadratmeter. Ein ein Kilometer langes Teilstück ohne Suspension diente im Zuge der Untersuchung als Referenzfläche.

Das Bild zeigt Beschichtungsarbeiten an einer Lärmschutzwand an der A1 Beschichtungsarbeiten an einer Lärmschutzwand an der A1

Voruntersuchungen

Vor dem Einsatz der photokatalytischen Materialien mussten zunächst mehrere Voruntersuchungen durchgeführt werden. Hierzu zählten zum Beispiel Modellrechnungen und Schalluntersuchungen, um auszuschließen, dass die für die Lärmschutzwand gewählte TiO2-Suspension die akustischen Eigenschaften des offenporigen Wandmaterials beeinflusst.

Darüber hinaus fanden verschiedene projektbegleitende Untersuchungen statt, wie Bodenanalysen, Bewitterungen von Prüfkörpern oder eine Nitratbilanzierung des Abflusswassers an der Lärmschutzwand.

Das Bild zeigt eine Bewitterungsgestelle mit Prüfkörpern Bewitterungsgestelle mit Prüfkörpern

Ergebnisse

Die Hauptuntersuchungen ergaben NO2-Minderungen im einstelligen Prozentzahlenbereich. Dabei waren die höchsten Minderungsraten auf der Ostseite der Autobahn zu beobachten, auf der sich die Schadstoffe durch die vorherrschende Queranströmung vermutlich über längere Zeiträume an der photoaktiven Wand aufhalten konnten als auf der Westseite. Unterstützt wird diese Beobachtung durch die projektbegleitenden Modellrechnungen.

Die Entwicklung der Minderungsraten in Verbindung mit den Bewitterungsuntersuchungen über die Jahre der Messdatenaufnahme hinweg lässt vermuten, dass photokatalytische Suspensionen zum Teil mehrere Monate benötigen, um sich frei zu brennen und die aktiven TiO2-Partikel an die Oberfläche treten zu lassen. Kontraproduktiv wirken hier in Straßennähe sicher auch die verkehrsbedingten Verunreinigungen auf den photoaktiven Oberflächen.

Messungen mit Passivsammlern in verschiedenen Entfernungen zur Autobahn zeigen darüber hinaus, dass eine Lärmschutzwand alleine schon eine deutliche Verminderung der NO2-Konzentration im direkten Hinterland des Bauwerks ergibt. Jedoch handelt es sich hierbei nicht – wie bei der Photokatalyse – um einen Abbau oder eine Umwandlung des NO2, sondern nur um eine Verfrachtung der Schadstoffe in höhere Luftschichten.