Eine düstere Prognose zeigte die Hindustan Times Anfang 2018 auf: Die mit Luftverschmutzung verbundenen Todesfälle würden sich bis zum Jahr 2050 verdreifachen, titelte die Zeitung. In Indien weiß man, wovon man spricht. Die Hauptstadt Neu-Delhi rangierte nach Auskunft der Weltgesundheitsorganisation (WHO) im Jahr 2015 auf dem ersten Platz der Städte mit der höchsten Luftverschmutzung der Welt. Weltweit ist die Lage in Megacities wie Mexiko-City, Kairo oder Seoul besonders kritisch. Schadstoffe wie Stickoxide, Kohlendioxid oder Ozon tragen zur Luftverschmutzung bei. Besonders schädlich für die Gesundheit des Menschen ist allerdings Feinstaub (particulate matter = PM). Wie gefährlich ist er tatsächlich? Wie entsteht er? Und was kann gegen hohe Feinstaubbelastung getan werden?

Sein Ursprung ist so vielfältig wie seine Größe

Feinstaub ist eine Mischung aus organischen und anorganischen Stoffen. Natürliche Quellen wie Vulkane, Staubstürme und Waldbrände verursachen 90 Prozent der Feinstaub-partikel in der Luft. Der Mensch ist für die verbleibenden zehn Prozent verantwortlich: Ursachen sind zum Beispiel Kraftwerke, Industrie und Haushalte. Im Verkehr entsteht Feinstaub durch die Verbrennung von Kraftstoffen sowie den Verschleiß von Bremsen, Reifen und Straßenoberflächen. Feinstaubpartikel haben einen Durchmesser von unter zehn Mikrometer (μm). Wie klein kann man sich das vorstellen? Vielleicht wie ein Sandkorn? Zu groß, Sandkörner haben einen Durchmesser von etwa 90 μm. Vielleicht der Durchmesser eines menschlichen Haares? Immer noch zu groß, dieser liegt bei 50 bis 70 μm. Feinstaubpartikel sind mit bloßem Auge nicht zu erkennen. Besonders klein ist der Staub, der beim Bremsvorgang entsteht: Mehr als 90 Prozent der Partikel sind nicht größer als 0,55 μm.

Nicht die chemische Verbindung ist schädlich, sondern die Größe

Über drei Millionen Menschen weltweit – so ein Bericht der WHO – sterben jährlich an den Folgen von Feinstaub in der Luft. In den USA ließen sich etwa 12.000 Menschenleben pro Jahr retten, wenn man die Feinstaubbelastung landesweit um ein Mikrogramm pro Kubikmeter (μg/m³) reduzieren würde. Das ergab eine Studie der Harvard University. Wie schadet Feinstaub der Gesundheit des Menschen? Es ist nicht die chemische Zusammensetzung, sondern die Größe des Staubs. Je kleiner Partikel sind, desto gefährlicher sind sie für den Menschen. Inhalierbare Partikel mit einer Größe von bis zu 10 μm (PM10) erreichen den Nasenrachenraum, Kehlkopf und Luftröhre. Lungengängige Staubpartikel mit einer Größe von bis zu 2,5 μm PM2,5 gelangen in die Bronchien. Ultrafeine Partikel mit einem Durchmesser unter 0,1 µm finden ihren Weg sogar bis in die Lungenbläschen und den Blutkreislauf. Ab einem Wert von unter 2,5 µm bleiben die Partikel zudem dauerhaft im Körper und können nicht mehr ausgeschieden werden. Mögliche Folgen sind Organschädigungen, Schlaganfälle oder Allergien. Studien diskutieren zudem den Zusammenhang von Feinstaub und Frühgeburten sowie Demenz.

Vor allem Megastädte sind betroffen

Dort, wo hohe Feinstaubbelastung und viele Menschen zusammenkommen, ist das Problem am größten: in Städten. In Neu-Delhi hat der indische Ärztebund im vergangenen Jahr den Gesundheitsnotstand ausgerufen. Die Konzentration des Feinstaubs PM10 lag nach offiziellen Angaben im November 2017 teilweise bei etwa 1000 μg/m³. Flugzeuge flogen Flughäfen wegen der verschmutzten Luft nicht mehr an, Schulen wurden geschlossen und Fahrverbote verhängt. In der südkoreanischen Hauptstadt Seoul lag die Menge des Feinstaubs mit bis zu 0,1 μm im vergangenen November zwei Tage hintereinander bei über 50 µg/m³. Emissionen aus der Industrieproduktion und gelber Sand aus den Wüsten Chinas belasten die Stadtluft. In China selbst ist der Begriff „Airpocalypse“ geläufig geworden, nachdem vor allem die Region um die 22-Millionen-Stadt Peking im Jahr 2012 unter einer anhaltenden Smogwelle litt. Ein Synonym für schlechte Luft hat sich auch in Deutschland verbreitet, nämlich das Neckartor. Die in Stuttgart gelegene Messstation ermittelt immer wieder Werte, die bestehende Grenzwerte überschreitet. Die Kessellage der Stadt begünstigt die hohe Feinstaubbelastung.

Feinstaub gelangt über die Atemwege in die Lungengefäße und von dort in den Kreislauf. Der Kreislauf versucht vergeblich, die Staubpartikel abzubauen, und es kommt zu Entzündungsreaktionen. Die Folge sind unter anderem Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Asthma und Lungenkrebs

Prof. Dr. Hans Schweisfurth, Direktor des Pulmologischen Forschungsinstituts in Cottbus, Experte für Lungenheilkunde.

Neu-Delhi

Ein Forscherteam vom Indian Institute of Technology hat einen kleinen Filter für die Atemwege entwickelt, der in die Nasenlöcher gesteckt wird. Ausgestattet mit einer flexiblen Membran soll er Staubpartikel der Größe PM2,5 zurückhalten, ohne die Atmung zu beeinträchtigen. Die Behörden testen den Einsatz von Wasserkanonen, die auf einem Tieflader installiert mobil in der Stadt einsetzbar sind. Das in die Luft gesprühte Wasser soll Feinstaubpartikel zu Boden bringen.

Seoul

In der Hauptstadt Südkoreas war die Situation zwischenzeitlich so kritisch, dass die Stadt ihren Einwohnern als Notmaßnahme während der Berufsverkehrszeiten am Morgen und Abend die entgeltlose Nutzung öffentlicher Verkehrsmittel erlaubt hat. Die Behörden verteilten zudem über eine Million Filtermasken – vor allem an Säuglinge, Kinder, Schwangere und Senioren.

Peking

Rigorose Maßnahmen in Peking: Über Monate wurden Fabriken und Baustellen stillgelegt. Das bedeutete für hunderttausende Arbeiter Zwangsurlaub. Die chinesische Regierung hat die Verbrennung von Kohle zur Stromgewinnung im Visier. Neue Kohlekraftwerke sollen nicht mehr gebaut werden. Die Stahlproduktion soll in den Wintermonaten um zehn Prozent reduziert werden.

Stuttgart

Unweit des Neckartors hat die Stadtverwaltung im letzten Jahr eine 100 Meter lange Mooswand installiert. Sie soll Feinstaub aus der Luft aufnehmen. Bereits zuvor setzte die Stadt Reinigungsmaschinen ein, die über eine Düse Wasser versprühen und den darin gebundenen Feinstaub anschließend aufsammeln. Bei einem Feinstaubalarm ist der Einsatz von sogenannten Komfortkaminöfen verboten und Pendler werden aufgefordert, statt des Pkws die öffentlichen Verkehrsmittel zu nutzen.

Filtration hilft

In der öffentlichen Diskussion über Feinstaub stehen oft Abgasemissionen im Fokus. Zu den Feinstaubemissionen eines Fahrzeuges gehört allerdings mehr. Auch durch die Abnutzung von Reifen und Straßenbelag gelangen Partikel in die Luft. Beim Bremsvorgang im Stadtverkehr entsteht sogar sieben bis acht Mal so viel Staub wie durch Abgase bei einem Euro-6-Fahrzeug. Diese Feinstaubquellen gelten auch für Elektrofahrzeuge. Es ist daher notwendig, die Gesamtbilanz der Feinstaubemissionen eines Fahrzeuges zu betrachten. Hier setzt MANN+HUMMEL mit seinem Forschungsprojekt „Feinstaubfresser“ an. Die Filtrationsspezialisten haben vier Anwendungen entwickelt, um die Feinstaubbelastung in Städten zu reduzieren. Ein an verschiedenen Bereichen eines Fahrzeuges installierbarer Feinstaubpartikelfilter fängt Feinstaub aus der Umgebungsluft auf. Ein Bremsstaubpartikel-filter an den Bremsanlagen soll die Abgabe von Bremsstaub an die Umgebung verhindern. Insassen werden durch einen NO2-Feinstaubkombifilter geschützt. Darüber hinaus können auch stationäre Feinstaubpartikelfilter zur Verbesserung der Luftqualität beitragen. Demnächst werden die Feinstaubfresser auch in Indien unterwegs sein. Wie wir wissen, werden sie dort noch viel mehr gebraucht.

Mit dem „Feinstaubfresser“ verfolgt MANN+HUMMEL das Ziel, Feinstaub-emissionen direkt dort aufzufangen, wo sie entstehen: bei einem Fahrzeug nahe der Bremsen, der Reifen und dem Auspuff. Außerdem stehen die Orte im Fokus, an denen die Belastung besonders hoch ist und Menschen stark betroffen sind: Verkehrsknotenpunkte, Bahnhöfe und Bushaltestellen.

StreetScooter

Die Deutsche Post DHL Group erspart der Umwelt durch den Einsatz seiner StreetScooter Lieferfahrzeuge erhebliche Mengen an Schadgasen wie Kohlendioxid und Stickoxid und auch Lärm. Mithilfe des Feinstaub-partikelfilters von MANN+HUMMEL rückt man jetzt auch dem Feinstaub zu Leibe. Mit dem Filter ist der StreetScooter das erste emissionsneutrale Fahrzeug. Bezogen auf die Gesamtemissionsbilanz heißt das: kein Kohlendioxid (CO2), kein Stickoxid (NO2), kein Lärm, kein Feinstaub. Die Filtermodule werden zunächst in fünf StreetScooter Testfahrzeugen verbaut. Nach erfolgreichem Test ist ein serienmäßiger Einsatz des Feinstaubfilters möglich.

Essenz

Feinstaub stammt zum größten Teil aus natürlichen Quellen. Der Mensch trägt vor allem durch Industrie, Haushalte und Verkehr zu hohen Konzentrationen bei. Betroffen sind davon besonders Megastädte. Schädigungen der Gesundheit reichen von Asthma über Herz-Kreislauf-Erkrankungen bis hin zu Krebs. Maßnahmen gegen hohe Luftbelastungen sind zwar kreativ, aber bisher nicht durchschlagend. Das Feinstaub-fresser-Projekt geht neue Wege.