Photokatalyse zur Minderung von Luftschadstoffimmissionen

Trotz verbesserter Abgastechnologien in Fahrzeugen überschreitet an hoch frequentierten Verkehrswegen Stickstoffdioxid NO2 noch immer den europaweit gültigen Jahresmittelgrenzwert. Kurz- und mittelfristig werden daher neben den direkt im Abgasstrang wirkenden Maßnahmen auch indirekte Minderungsmaßnahmen erwogen. Hierzu zählt der Einsatz von photokatalytisch aktivem Titandioxid TiO2, das als Suspension auf Oberflächen aufgetragen oder direkt als Zusatzstoff beigegeben werden kann – zum Beispiel während der Betonherstellung in den Zement. Insbesondere durch die Einwirkung des UV(A)-Anteils der Sonnenstrahlung können das TiO2 aktiviert und Schadstoffe reduziert werden – beispielsweise Stickoxide. Bei vollständiger Reaktion bilden sich dabei aus Stickoxiden wasserlösliche Nitrate und aus organischen Schadstoffen Kohlendioxid und Wasser.

Untersuchungen eines mehrere Projekte umfassenden Pilotprogramms an verschiedenen Bauwerken sollten Hinweise darauf geben, ob ein Einsatz photokatalytisch aktiver Oberflächen im Straßenraum ein sinnvoller Beitrag zu anderen Maßnahmen der Stickoxidminderung sein kann. Im Fokus standen eine Lärmschutzwand, ein Straßenbelag sowie ein Tunnel. Diese wurden auf unterschiedliche Weise mit photokatalytisch aktiven Oberflächen ausgestattet. Die Auswertungen ergaben NO2-Minderungen im einstelligen Prozentbereich. Dabei waren die höchsten Minderungsraten dort festzustellen, wo sich die schadstoffreiche Luft über längere Zeiträume hinweg an der photoaktiven Oberfläche aufhalten konnte. Unterstützt wurde die messtechnische Beobachtung durch projektbegleitende Modellrechnungen.

Zusammengefasst konnten Ergebnisse anderer Kurzzeit- und Quasi-In-situ-Untersuchungen von Minderungsleistungen im mittleren und hohen 2-stelligen Prozentbereich in dieser Langzeitstudie nicht bestätigt werden. Die Verwendung von hoch aktivem Material, der ordnungsgemäße Gebrauch sowie sinnvolle Einsatz können einen Beitrag zur NO2-Minderung leisten – idealerweise im Verbund mit weiteren Maßnahmen.

Die bisher gewonnenen Erkenntnisse fließen derzeit in die Weiterentwicklung effektiverer Anwendungen photokatalytischer Oberflächen ein. Ein hohes Minderungspotenzial versprechen hier optimal angepasste Anwendungen in den Belüftungsanlagen von Tunneln.