24. August 2018

Ist das Fahrrad eine Feinstaubschleuder?

Immer wieder erklären mir ganz Schlaue, dass doch auch das Fahrrad Feinstaub produziere. Bremsabrieb, Reifenabrieb ... Und was ist mit dem CO2?

Der Bund Osnabrücker Bürger, der Umweltzonen für den Autoverkehr abschaffen möchte, hat so eine schlaue Rechnung vorgelegt, über die vergangenen August die Osnabrücker Zeitung berichtete. Der BOB behauptete, das Helmholtz-Institut (tatsächlich war es aber ein Interview)  habe errechnet, dass ein Fahrrad auf 1.000 km einen Felgenverschleiß von 0,1 Millimeter habe. Beim Bremsen würden Metalloxide in die Umgebung abgegeben, etwa 3 bis 4 Milligramm auf einen Kilometer. Der Partikelausstoß aus dem Auspuff eines Diesels liege bei 0,2 bis 0,5 Milligramm. Beim modernen Diesel gebe es dagegen kein Feinstaubproblem mehr.Hurra! Das Fahrrad ist die Feinstaubschleuder.

Dabei hat der schlaue Rechner allerdings völlig vergessen, dass auch ein moderner Diesel auf vier Reifen fährt und seine Bremsscheiben ständig benutzt.
Der Auspuff ist nicht das Problem, sondern Reifenabrieb, Bremsabrieb, Straßenabrieb und Aufwirbelung von Feinstaub. Der Bremsabrieb soll leicht über dem Reifenabrieb liegen, den das  Ford-Forum mal mit 1 mm auf 10.000 km angegeben hat. Beim Bremsabrieb werden Nanopartikel an Eisen, Kupfer, Mangan und anderem frei. Vermutlich macht das etwas mehr als 0,1 Millimeter auf 1.000 km aus.

Wenn ein Fahrrad 3- 4 Milligramm Bremsabrieb auf Felgen auf einen Kilometer  erzeugt, dann könnte man das jetzt beim Auto mal 2  (Brems- und Reifenabrieb) und noch einmal mal 2 (zwei Reifen mehr als das Zweirad) nehmen. Dann wären wir schon bei 12 bis 16 Milligramm auf einen Kilometer. Ist natürlich auch nur eine schlaue Rechnung. Denn Autos produzieren vermutlich viel mehr Feinstaub (und Fahrräder etwas weniger), weil sie schwer sind und schneller fahren. Sie wirbeln mehr Feinstaub auf Straßenflächen auf, und der Abrieb auf Straßen wird durch Autos (vor allem Schwerlastverkehr) erzeugt, nicht durch leichte Fahrräder.

Und jetzt ist ja auch der Feinstaub gar nicht das Hauptproblem, sondern die vom Autoverkehr produzierten Stickoxide und das CO2. Stickoxide produziert ein Fahrradfahrender gar keine. Beim CO2 gibt es auch schlaue Rechnungen, die darauf hinauslaufen, dass ein Radler, der sich anstrengt, nur ein Siebtel bis ein Vierzehntel des CO2 produziert, das aus einem Auspuff rauskommt, vor allem bei Benzinern.

Interessant, dass noch niemand den Schuhabrieb von Fußgänger/innen ins Feld geführt hat oder den CO2-Ausstoß von Joggerinnen und Wanderern. Unser Leben ist an sich umweltschädlich.

Zum Weiterlesen hier noch zwei Artikel, auf die mich Blogleser Thomas aufmerksam gemacht hat: Link und Link


Kommentare:

  1. Der Umweltsündenfall Fahrrad, was ist dran?

    Felgenverschleiß: Ab einer Wandstärke von 1mm wird's kritisch. Neue Felgen haben etwa 1,5mm. Meine Felgen haben ca 12.000km hinter sich. Nach den Angaben im Text müssten die schon längst geplatzt sein.

    Feinstaub durch Radler? Wer diesen Gedanken zu Ende denkt, müsste ein Fahrverbot für Radler fordern. Macht aber keiner. Warum nur?

    Ein gut trainierter Radler tritt über längere Zeit 300W, ein Pendler vielleicht 100W? Automotoren leisten 100 - 200kW. Dass man da mehr Energie reinstecken muss, ist offensichtlich. Und dass dann bei der Verbrennung mehr CO2 rauskommt, ist auch klar.

    In Zahlen: Ein Radler pendelt 10km zur Arbeit. Er braucht dafür 30 Min. Er leistet dabei 100W. Er verbraucht hierbei Energie von 100W x 1800s= 180kJ.

    Ein Auto verbraucht auf dieser Strecke ca. 1Liter Kraftstoff. 1 Liter Benzin hat einen Heizwert von 8,5kWh oder rund 31.000 kJ. Also um einen Faktor 150 bis 200 mehr.

    Bei Verbrennungsprozessen wird vor allem Kohlenstoff (und Wasserstoff) verbrannt. Der CO2-Ausstoß beim Auto dürfte in diesem Beispiel eben auch um den Faktor 150 bis 200 höher sein.

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  2. Ich spiele jetzt Advocatus Diaboli:

    Bei der C02 Produktion von Fahrrad und Auto muss man aber leider Well-to-wheel rechnen und da ist Öl sogar relativ effizient, wobei ein Radfahrer, der sich ausschließlich von argentinischen Rindfleisch ernährt als extremfall Klimaschädlicher ist als ein Autofahrer. Hier zählt sowohl die Nahrungsart an sich (Haferflocken vs. Rindfleisch) und die zu überbrückende Distanz und die Effizienz der Verpackung, Aufmachung,... Glücklicherweise muss man hier aber nur die Differenzkalorien berechnen und wenn die aus Brot, Kartoffen, Haferflocken oder ähnlichen Lebensmitteln kommen, sieht es nicht so schlecht aus. Das wurde auch mal in einem Paper (Harvard?) berechnet und mit den geschickt gewählten Annahmen, war das Auto am Ende klimafreundlicher.
    https://keith.seas.harvard.edu/blog/climate-impacts-biking-vs-driving

    Der Bremsabrieb ist beim Auto deutlich höher, wobei aber auch die Bremsscheiben von Auto standfester sind und es nicht proportional zu der Bremsenergie ist. Auch "verbraucht" das Auto am meisten Bremsen bei zügiger Autobahnfahrt, da das Abbremsen von 130 auf 120 gleich viel Bremsabrieb verbraucht wie das Bremsen von 50 auf 0. Der Reifenabrieb beim Auto ist aber auch in der Stadt sehr hoch, wenn auch Autoreifen bis zu 15 mal so lange halten. Generell aber gilt leider, dass Fahrräder nicht sehr standfest gebaut werden und deswegen erstaunlich viel Verschleiß haben. Ich habe meine Bremsscheibe nach 5000km wechseln müssen, die am Auto meiner Mutter wurde auf 150000km (15 Jahre) glaube ich einmal gewechselt, genausooft wie die Beläge. Mein Fahrprofil ist zwar extremer (Stuttgart vs Berlin), aber trotzdem. Natürlich sind die Bremsscheibe und der Bremsbelag des Autos deutlich größer und dicker und es gibt doppelt so viele davon.

    Bei vernünftiger Diät und einem vernünftige Fahrrad (langlebig(e Komponenten)) ist das Fahrrad aber deutlich klimafreundlicher. Nur man sollte die Argumente der Gegenseite kennen, um sie widerlegen zu können. Aber man kann diese Argumente auch als Denkansatz verstehen. Ein voll besetzter Diesel, der mit 90km/h hinter LKWs über die Autobahn zuckelt und 100km weit fährt, ist wohl effizienter als wenn 5 Radfahrer die gleiche Strecke fahren.

    KaivK

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    1. Der voll besetzte Diesel dürfte für diese Strecke etwa vier bis fünf Liter benötigen, also mindestens 0,8l pro Person. Diesel dürfte einen ähnlichen Brennwert haben wie Schweineschmalz oder Erdnussbutter. 100km entsprechen etwa 2500 bis 3000 Kalorien auf den Grundumsatz obendrauf. Also maximal etwa 500g Erdnussbutter. In der Summe benötigen die fünf Radfahrer also höchstens 2,5kg Schweineschmalz oder Erdnussbutter und damit etwa 2/3 der Energie des Autos. Radfahrer stehen noch immer besser da (wenn sie mit Erdnussbutter statt Fettbemme gefüttert werden).

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    2. Also bei 90 kenne ich mindestens zwei Diesel, die nur 3,3l/100km verbrauchen ;-).

      Aber wichtiger: Du vergisst nur, wie die Erdnussbutter hergestellt wird. Man baue Erdnüsse an, diese müssen aufwendig gesäht, die Saat kommt per LKW, geerntet, getrocknet, nach Europa verschifft, verarbeitet, in kleine Plastikbecher gepackt, ettikettiert, geliefert, abgeholt (selbst mit Fahrrad kostet das was) werden. Diese Kette ist beim Erdöl weit effizienter, da dieses in großen Schiffen und Tanklastwagen zur Zapfsäule kommt. Deswegen geht die Rechnung oben nicht auf und man muss den eigentlich CO2-freien Lebensmitteln, da sie ja vorher ebenjenes gebunden haben, ein C02 equivalent zurechnen, da wir eine ölbasierte Wirtschaft haben. Lokale Weizen/Haferprodukte schneiden hier besser ab.

      Wiegesagt, ich bin nicht fürs Autofahren, nur die Rechnung ist leider nicht so einfach.

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    3. Die 4-5 Leute im Auto verbrauchen auch Energie, obwohl sie nur rumsitzen. Die kommt auch aus argentinischem Rindfleisch oder Haferflocken. Der Nachteil ist nur, die Rumsitzer werden dick.

      Mit lächelnden Grüßen und ungläubigen Kopfschütteln, Steffen aus Plocingen

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    4. So, fangen wir mal mit einer Verallgemeinerung an: Fahrradfahren in der Stadt ist viel besser für die Umwelt (Feinstaub/C02; Stickoxide sowieso) als Autofahren. Das bestritt ich nie.

      @Christine: Guter Artikel. Meine Anmerkungen sind nur als Extrembeispiel zu sehen, gerade für den C02-Ausstoß, beim Reifen- und Bremsenabrieb ist das Fahrrad besser, wenn auch immer noch erstaunlich schlecht (kostet halt schon etwas, ständig die Bremsscheiben und Reifen wechseln zu müssen).


      Bezüglich meiner vorherigen Argumentation.
      Ich redete hier vom Bewegungsabhängigen Leistungsumsatz, der beim Autofahren signifikant darunter liegt und beim im Auto sitzen fast dem Grundumsatz entspricht. Und dieser tut nun rein gar nichts zur Sache. Solange sie nichts essen, werden die rumsitzenden sogar schlanker.

      Und ja, natürlich ist es besser, den einen Kilometer zum nächsten Supermarkt/Kneipe zu radeln, aber selbst beim Fahrradfahren gibt es Ausstoß von CO2, der erstmal nicht offensichtlich erscheint.

      Es gibt leider schlicht und ergreifend einfach nicht einen Ansatz, der für alles funktioniert.

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    5. Der Diesel muss aber erst mal durch den Stadtverkehr auf die Autobahn kommen. Zudem wiegt das Auto immer noch ganz erheblich mehr als 5 Fahrräder - diese Masse muss trotzdem beschleunigt werden - und bei 90km/h ist der Luftwiderstand, der hierbei zu überwinden ist, dank der optimierten Karosse in etwa gleich auf mit dem der Radfahrer bei 40km/h.

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    6. @Mattias Schlenker: ich darf Mal mit besorgtem Blick auf den Stand des Übergewichts in der Gesellschaft von mir auf andere schließen: Körperfett ist eine erneuerbare Energieform die in ausreichender Menge zur Verfügung steht, es bedarf zumindest bei mir keiner zusätzlicher Kalorienaufnahme durch Erdnussbutter. Lustige Diskussion hier 👍

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    7. was bei alledem vergessen wird, die herstellung eines Autos verbraucht ein x-faches von 5 Fahrrädern UND auch im Auto sitzende Menschen verbrauch Atemluft und sind am "stoffwechseln" - die ökobilanz beim Fahrradist IMMER erheblich besser, auch wenn es manchmal vor allem auf längeren streken nicht das bessere Fahrzeug ist.
      Zumindest innerorts dürfen Autofahrer aber gerne den Radfahren die Füsse küssen anstelle sie anzupöbeln, jeder Radfahrer tut nur gutes für Autofahrer (jeder der vom Auto auf das Rad umsteigt sorgt dafür das es weniger Stau gibt, das es mehr Parkplätze gibt und das die Luft besser und somit Fahrverbote unwahrscheinlicher werden) und jeder Autofahrer ist in der Stadt Problemverursacher Nr.1.
      Gebot der Stunde ist es eigentlich die Radfahrinfrastrucktur innerorts so zu verbessern das jeder von sich aus lieber das Fahrrad nimmt wenn es irgend geht.

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    8. Haha... ein Witz! Bin zufällig auf die Seite gestoßen. Lieber KaivK, du machst hier mächtig Milchmädchen-Rechnungen. Das kann nur Satire sein oder?
      Also die Erdnuss muss angebaut, gepflegt, geerntet, verarbeitet, eingebechert etc. pp. blabla ... und das Erdöl, bzw der Diesel oder das Benzin vermehrt sich auf wundersame Weise in den Tanks der Tankstellen, kriecht - wenn angefordert durch Schlauch und Zapfhahn und macht sich's dann im Tank bequem??? Klar, ich zieh mir auch noch die Hose mit der Kneifzange an.

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  3. @Matthias: beim Bremsabrieb dürfte sich das ähnlich verhalten, wenn mein Physikbuch noch richtig geht:
    E = 1/2 * m * v^2
    Wenn also ein Radfahrer (100 Kilo Dickmann auf 20 Kilo EBike) aus 25km/h an der Ampel abbremst ergibt sich:
    E = 1/2 * 100kg * (6,94 m/s) ^ 2 = 2.4 kJ
    Bremst der Dickmann im 2 Tonnen SUV aus Tempo 50 ergibt sich:
    E = 1/2 * 2100kg * (13,88 m/s) ^ 2 = 199,9 kJ

    Der Dickmann auf dem E-Bike kann also 83 mal an der Ampel halten, und seine Bremsen müssen die gleiche Energie Umsetzen wie der Dickmann im SUV der einmal bremst. Der Abrieb und somit die Partikelemission aus Bremsbelag und Scheibe dürfte bei gleichem verwendeten Material proportional zum Energieumsatz sein.

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    1. Sehe ich genauso. Bremsen ist Energieverschwendung. Je größer die Masse und je höher die Geschwindigkeiten, desto mehr Energie wird vernichtet.

      Aus dieser Argumentation kann leicht die Forderung nach Tempo 30 innerorts erhoben werden. Energetisch betrachtet ist Tempo 30 viel effizienter. Weitere Gründe sprechen auch dafür.

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  4. Ich beziehe mich im Folgenden ausschließlich auf den Partikelausstoß (Staubemission). Die gasförmigen Emissionen eines Autos sind in einer anderen Größenordnung im Vergleich zum Radfahrenden.

    Unbestritten entsteht Feinstaub vom Felgen-, Reifen- und Bremsabrieb aller Fahrzeuge. Auch das Fahrrad emittiert Partikel in die Atmosphäre.
    Ich habe mich mit dem Thema in meiner Diplomarbeit befasst.
    Wie hier schon richtig erwähnt wurde, ist die Auflagefläche der Reifen und die der Bremsen mitverantwortlich für die Stärke des Partikelausstoßes.
    Ein Auto hat vier Reifen mit höherer Auflagefläche, wesentlich mehr Material am Reifen und höhere Anfahrt und Abbremsenergien, die für den Abrieb sorgen. Antrieb und Bremsen sind beim Rad ungleich kleiner dimensioniert. Alles in allem ist es äußerst schwer vorstellbar, dass die Stäube, die durch Abrieb entstehen, beim Rad in der gleichen Größenordnung wie die beim Auto liegen.

    Nun kommt aber der entscheidende Punkt. Staub ist nicht gleich Staub. Die Größe der Partikel ist ganz entscheidend für die gesundheitliche Relevanz. Grob gesagt sind kleine Partikel gesundheitsschädigender als große Partikel. Natürlich spielt der Chemismus auch eine Rolle. Ein Metalloxid ist anders zu bewerten als Ruß.
    Besonders kleine Partikel, sogenannte ultrafeine Partikel, entstehen in der heißen Abgasfahne von Dieselfahrzeugen. Diese Emission gibt es beim Fahrrad nicht.
    Das Messen von Stäuben in Gramm ist daher wenig aussagekräftig, auch wenn wir leider einen gravimetrischen Grenzwert für Feinstaub haben.
    Ob ich nun zehn schwere Feinstaubpartikel einatme, die das gleiche Gewicht haben wie eine Millionen ultrafeine, leichte Partikel ist von großer gesundheitlicher Relevanz.
    Ich für meinen Fall atme lieber ein Reifenpartikel von einer Fahrradfelge ein als viele, kleine Rußpartikel aus einer Autoabgasfahne. Und ich atme lieber Metalloxide als organische Partikel aus der Verbrennung. Auch das ist von gesundheitliche Relevanz.

    Literatur:
    Bessagnet, B, and Rosset, R. Fractal modelling of carbonaceous aerosols - application to car exhaust plumes. United Kingdom: N. p., 2001. Web. doi:10.1016/S1352-2310(01)00279-5

    Ruterberg-Wulff , A. (1997): Beitrag des Reifen- und Bremsenabriebs zur Rußimission an Straßen. Reihe 15, Umwelttechnik 202. Düsseldorf, Berlin.

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  5. PKW, Partikelemissionen durch Bremsenabrieb, PM10: 6 bis 7 mg/km, aber das ist ein Durchschnitt auf die Gesamtfahrleistung. In der Stadt dürfte der Wert deutlich höher sein. Die 3 bis 4mg dürften hinkommen, wobei der Wert bei Scheibenbremsen niedriger liegen dürfte (die aber gefährlichere Partikel emittieren als Felgenbremsen und deren Staubzusammensetzung etwa der von PKW-Bremsen entspricht).

    https://www.bast.de/BASt_2017/DE/Verkehrstechnik/Publikationen/Veranstaltungen/V3-Luft-2017/Vortrag-Schneider.pdf?__blob=publicationFile&v=3

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  6. Gut. Also je weniger "brems" desto besseres "schnauf" - richtig?

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  7. Grobe Schnitzer in den Rechnungen!

    Der größte Teil der Bremsemissionen des Radverkehrs ist NICHT dem Radverkehr zuzuordnen.
    Radverkehr braucht i.d.R. keine Ampeln, keine Stopschilder, etc.
    Bei meinen Fahrten hab ich mal drauf geachtet und bin zum Ergebnis gekommen, dass gut 90% des Abbremsens durch den allgegenwärtigen Autoverkehr verursacht wird.
    Was den Energieverbrauch angeht:
    artgerechte Haltung beim Homo Sapiens beinhaltet zwingend ein recht hohes Bewegungskontingent.
    Ob dies auf dem stromgetriebenen Laufband im Fitnessstudio, im beheizten Schwimmbad, beim Joggen oder bei Sportarten wie Wasserski stattfindet ist für den Organismus nicht so wichtig, wohl aber für die Umwelt.
    Mobilität clever mit artgerechter Bewegung zu verbinden heisst dann tatsächlich Null-Emission, denn die Alternative ist eben NICHT 24Std. Couch-tomate, sondern anderweitiger Kalorienverbrauch.

    Summa summarum:
    Bremsabrieb bei Fahrrad ist in Hauptsache vom Autoverkehr verursacht, körperliche Anstrengung für den Vortrieb ist - artgerechte Haltung vorausgesetzt - vollständig klimaneutral.

    Alfons Krückmann

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  8. Die CO2-Frage lässt sich beim Fahrrad übrigens ganz leicht beantworten, wenn man sich mal mit dem Kohlenstoffkreislauf der Erde beschäftigt.

    Ich fasse hier mal kurz zusammen: Natürlich wird beim Ausatmen der Person, die Rad fährt, eine gewisse Menge an CO2 freigesetzt, ABER: ein Mensch zählt, wie jedes andere atmende Lebewesen auf diesem Planeten auch, als natürliche Quelle und die Natur hat entsprechende Kapazitäten um dieses CO2 wieder zu binden. Es ist daher als klimaneutral zu betrachten. Genauso wie jeder Baum, der irgendwo abbrennt, vorausgesetzt er hat die Chance, an anderer Stelle wieder nachzuwachsen.

    Anders beim Auto und allen anderen von Menschen betriebenen Maschinen, die mit Öl, Gas und Kohle arbeiten: Hier werden fossile Bestände an Kohlenstoff durch Verbrennung in Form von CO2 in die Atmosphäre entlassen, die dieser über jahrmillionen entzogen waren und in der schieren Menge den heutigen Kohlenstoffkreislauf durcheinander bringen weil es eben nicht so schnell wieder kompensiert werden kann, u.a. mit der Folge, dass der relative Gehalt an CO2 in der Atmosphäre seit Beginn der Industrialisierung massiv angestiegen ist.

    Diesen Zusammenhang verstehen leider viel zu Wenige, weil niemand mehr bereit oder in der Lage dazu ist, sich mal näher mit der Thematik zu beschäftigen.

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  9. Schön kommentiert. Und deine Aussage wird auch schön unterlegt mit den CO2-Zeitreihen von Mauna Loa (Hawaii). Seit Ende der 50er Jahre des 20. Jhdt. bis heute ein Anstieg des CO2-Gehalts in der Atmosphäre von rund 40%.

    Das fällt nicht zufällig zusammen mit dem ständig steigenden Energiehunger der Menschheit und dem steigenden Einsatz fossiler Energien.

    Und nebenbei: Gleichzeitig verlor das Fahrrad als Verkehrsmittel an Bedeutung und das Auto trat seinen Siegeszug an.

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  10. Fangen wir mal ganz vorne an: Bei der Herstellung eines PKW. Diese erzeugt derart viele Umweltgifte, dass der Autokäufer nicht mal einen Meter fahren muss, um eine deutlich schlechtere Ökobilanz als ein Radfahrer zu haben. Und ich bezweifel auch, dass Radfahrer "mehr fressen" als Autofahrer. Eine Banane reicht für 20km.

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  11. Also ich fahre sehr viel Fahrrad und habe gar kein Auto.
    Ich binde sehr viel Kohlenstoff.
    Besonders um Weihnachten.
    Besonders im Hüftbereich.

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