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Der erfahrene Werkstattbesitzer Kevan Gibbons blickt auf die bedeutenden Veränderungen zurück, die er im Laufe seiner 45-jährigen Karriere in der Automobilindustrie erlebt hat.
Er stellt die zunehmende Größe der Fahrzeuge und Veränderungen im Fahrverhalten fest, die durch häufigeres Anhalten gekennzeichnet sind.
Dieses Stop-and-Go-Fahren, das in städtischen Umgebungen vorherrscht, trägt zu einem beschleunigten Bremsenverschleiß bei.
Schwerere Fahrzeuge und erhöhte Temperaturen verschärfen dieses Problem zusätzlich.
Laut Herrn Gibbons haben auch die Qualität und die Preise von Bremsbelägen im Laufe der Zeit abgenommen.
Er betont die Bedeutung dieses Trends und erklärt: „Je schlechter die Qualität, desto mehr Staub entsteht.“
Während die Auspuffemissionen erheblich reduziert wurden, tragen andere Fahrzeugkomponenten nun einen größeren Anteil zur Umweltverschmutzung bei.
In vielen Großstädten hat sich der Bremsenverschleiß zur Hauptquelle für Nicht-Auspuff-Emissionen von Fahrzeugen entwickelt, laut EIT Urban Mobility, einer von der Europäischen Union unterstützten Organisation zur Verbesserung des städtischen Verkehrs.
Trotzdem „scheint es nur ein begrenztes Bewusstsein für diese Verschmutzung zu geben“, beobachtet Adriana Diaz, Innovationsdirektorin bei EIT Urban Mobility.
Bremsstaub besteht aus winzigen Partikeln aus Metall, Ruß und anderen Materialien, die durch Reibung und Abrieb der Bremskomponenten in die Atmosphäre freigesetzt werden.
Einige Studien deuten sogar darauf hin, dass Bremsstaub schädlicher für die Lungengesundheit sein könnte als Dieselabgase.
Elektrofahrzeuge (EVs) eliminieren Abgasemissionen und reduzieren den Bremsenverschleiß erheblich. Die regenerative Bremsung in EVs, die Energie zur Wiederaufladung der Batterie zurückgewinnt, minimiert den Einsatz von Reibungsbremsen. Aber auch EVs, die mit regenerativer Bremsung ausgestattet sind, verwenden in gewissem Umfang noch Reibungsbremssysteme.
Die Automobilindustrie ist nun bereit, Bremsemissionen direkt anzugehen, da die Europäische Union im nächsten Jahr die weltweit ersten Vorschriften zur Begrenzung von Bremsemissionen einführen wird.
Gemäß den neuen Euro-7-Vorschriften werden die Bremsemissionen von PM10 (Feinstaub mit einem Durchmesser von weniger als 10 Mikrometern) von Neufahrzeugen auf 3–11 mg/km begrenzt, je nach Fahrzeugkategorie.
Derzeit emittiert ein typisches Auto mit einer Grauguss-Bremsscheibe und Low-Steel-Bremsbelägen, einer in Europa üblichen Konfiguration, etwa 8,8 mg/km PM10, so EIT Urban Mobility.
Die EU erwartet, dass diese Vorschriften zu einer Reduzierung von 27 % der Feinstaubemissionen von Auto- und Transporterbremsen bis 2035 führen werden.
Andere Regionen werden wahrscheinlich folgen. „China wird der Nächste sein“, prognostiziert Artur García, Aftermarket Braking Engineering Manager bei DRiV (Teil von Tenneco), einem Hersteller von Automobilteilen.
Er erwartet die Ankündigung der China-7-Vorschriften bis Ende 2025, mit einem stärkeren Fokus auf PM2,5 (noch feinere Partikel als PM10).
Euro 7 wird sich zunächst auf Bremsemissionen konzentrieren, bevor es auf andere Arten von Nicht-Auspuff-Emissionen ausgeweitet wird.
Das Messen von Bremsemissionen ist einfacher als das Quantifizieren anderer Nicht-Auspuff-Emissionen, „weil man das Bremssystem in Laboren isolieren kann“, erklärt François Cuenot, Sekretär der Arbeitsgruppe für Umweltverschmutzung und Energie, einer UN-Organisation, die Standards für die Messung von Fahrzeugemissionen festlegt.
Im Gegensatz dazu ist die Trennung von Emissionen von Reifen und Straßen, die auf komplexe Weise interagieren, deutlich schwieriger.
Herr Cuenot skizziert zwei Hauptstrategien, die Hersteller anwenden werden, um Bremsemissionen zu reduzieren.
Der kostengünstigste Ansatz besteht darin, eine Beschichtung aufzutragen, um Bremsscheiben zu verstärken und so den Verschleiß zu minimieren. Hersteller können auch die Zusammensetzung von Bremsbelägen ändern, um Materialien mit geringeren Verschleißraten einzubauen.
Verschiedene Regionen haben unterschiedliche Bremsbelagzusammensetzungen übernommen, wobei entweder Leistung oder Komfort priorisiert werden. Afrika, Europa, Lateinamerika und Südasien bevorzugen im Allgemeinen Low-Steel-Bremsbeläge, die eine verbesserte Reaktionsfähigkeit bieten.
Organische Bremsbeläge ohne Asbest sind in Nordamerika und Ostasien häufiger anzutreffen. Diese Beläge ermöglichen ein sanfteres Fahren über längere Strecken und reduzieren die PM10-Emissionen erheblich.
Es bestehen auch Bedenken hinsichtlich der Toxizität von Bremsbelagkomponenten, die sich auf die Wasserqualität und die menschliche Gesundheit auswirken können. Die EU hat Asbest in Bremsbelägen verboten, während Kalifornien die Beschränkungen auf Kupfer ausgeweitet hat.
Euro 7 erlegt keine weiteren Beschränkungen für Materialien auf, die in Bremsbelägen verwendet werden. EIT Urban Mobility äußert die Besorgnis, dass verschleißarme Bremssysteme möglicherweise giftigere Materialien verwenden.
Einige Hersteller haben sich jedoch entschieden, die regulatorischen Anforderungen zu übertreffen. Das Greentell-Bremsenset des italienischen Herstellers Brembo ist frei von Kupfer, Kobalt und Nickel.
Greentell verwendet eine Technik namens Laser Metal Deposition, bei der ein Hochleistungslaserstrahl verwendet wird, um ein Material (z. B. Metallpulver) zu schmelzen und es in Schichten auf eine Oberfläche aufzutragen.
Fabiano Carminati, Leiter der Bremsscheibenentwicklung bei Brembo, erklärt, dass das Unternehmen die Laser Metal Deposition für dieses Premium-Bremsprodukt ausgewählt hat, weil es optimale Ergebnisse in Bezug auf Emissionsreduzierung und Fahrerlebnis liefert.
Brembo berichtet, dass Greentell die PM10-Emissionen in Labortests je nach Fahrzeug und dessen ursprünglichem Bremssystem um etwa 60 % bis 90 % reduziert.
Der Automobilteilehersteller Tenneco bietet ebenfalls kupferfreie Bremsenprodukte mit niedrigeren Emissionen an. Laut dem Unternehmen reduzierten seine Fuse+-Bremsbeläge, die ein neues Reibungsmaterial enthalten, die PM10-Emissionen in internen Tests um 60 %.
Diese Beläge tragen auch zur Geräuschreduzierung bei, ein Aspekt, den Fahrer von Elektrofahrzeugen eher bemerken, wie z. B. quietschende Bremsen.
In Bezug auf andere Materialien schätzt EIT Urban Mobility, dass der Austausch von Grauguss-Bremsscheiben durch Kohlenstoff-Keramik-Verbundscheiben die PM10-Emissionen um 81 % reduziert.
Partikelfilter können auch installiert werden, um Bremsstaub aufzufangen. Herr Cuenot merkt jedoch an, dass die regelmäßige Wartung des Filters eine Belastung für die Fahrzeughalter darstellen kann. Er fügt hinzu: „Wenn Sie den Filter nicht warten, gelangen die Emissionen in die Atmosphäre.“
Trommelbremsen könnten aufgrund von Euro 7 ebenfalls ein Comeback erleben. Bei Trommelbremsen wird Reibung erzeugt, indem Bremsbacken gegen das Innere einer rotierenden Trommel gedrückt werden. Wie Herr Cuenot erklärt, „halten sie alles im Inneren der Trommel“, wodurch die Partikel eingeschlossen werden.
Tenneco hat beobachtet, dass der zuvor rasante Rückgang der Nachfrage nach Trommelbremsen im automobilen Aftermarket sich verlangsamt hat.
Laut EIT Urban Mobility verursachen Trommelbremsen etwa 23 % weniger Verschleiß als Scheibenbremsen, die eine rotierende Scheibe und Bremsbeläge verwenden. Trommelbremsen waren jedoch in der Vergangenheit weniger langlebig als Scheibenbremsen, insbesondere unter hohen Hitzebedingungen.
Herr Cuenot vermutet, dass Fahrer mit emissionsärmeren Bremssystemen möglicherweise weniger Bremsstaub auf ihren Felgen bemerken werden.
In der Zwischenzeit könnten Autohersteller mit höheren Kosten für Bremskomponenten konfrontiert werden. Unternehmen müssen die zusätzlichen Kosten für Forschung und Entwicklung, unterschiedliche Materialien und potenziell neue Testsysteme tragen, um die Einhaltung der Vorschriften sicherzustellen.
Luxus- und Premiumfahrzeuge sind möglicherweise bereits mit emissionsärmeren Bremssystemen ausgestattet, die teurer sind. Die EU-Vorschriften werden die Verwendung dieser Systeme auf erschwinglichere Autos ausweiten.
Die Situation kann sich jedoch in Regionen ohne Beschränkungen für Nicht-Auspuff-Emissionen, wie z. B. im Vereinigten Königreich, anders darstellen.
Herr Gibbons, der in Manchester, England, ansässig ist, stellt fest, dass seiner Erfahrung nach neun von zehn Kunden sich nicht um die gesundheitlichen oder ökologischen Auswirkungen von Bremsstaub und ähnlichen Problemen kümmern.
Angesichts der hohen Lebenshaltungskosten „läuft es nur auf ein Wort hinaus, und das ist Geld.“
Positiv ist anzumerken, dass die Reduzierung der Bremsemissionen zu einer verbesserten Luftqualität beitragen sollte. Mobilitätsexperten betonen jedoch, dass dies nur eine begrenzte Lösung für die umfassenderen gesundheitlichen und ökologischen Folgen von Autos, einschließlich Elektrofahrzeugen, ist.
„Ich denke, es ist gut, dass es einen spezifischen und konkreten Handlungsaufruf gibt“, bekräftigt Frau Diaz. „Es ist absolut notwendig.“ Sie betont jedoch, dass größere Fortschritte durch die Reorganisation von Städten und die Verlagerung von Transportmitteln erzielt werden, um das Autofahren insgesamt zu reduzieren.
Obwohl dieser Ansatz politisch schwieriger ist als die Festlegung von Grenzwerten für Bremsemissionen, bleibt Frau Diaz optimistisch und verweist auf die wachsende Akzeptanz und das Vergnügen an verkehrsarmen Superblocks unter den Einwohnern von Barcelona .
„Es wird Widerstand geben, aber am Ende werden die Menschen es zu schätzen wissen und begrüßen, sauberere Städte zu haben, die wir genießen können.“
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