Die Debatte um Feinstaubemissionen erhitzt seit Jahren die Gemüter. Vor allem Anwohner von Industrieanlagen fragen sich häufig: Wie schädlich ist das, was dort aus dem Schornstein aufsteigt? Anlass zur größten Sorge ist jedoch nicht immer das, was man sieht. Vielmehr bergen vor allem die kleinen, ultrafeinen Staubpartikel ein erhöhtes Gesundheitsrisiko, da sie besonders leicht in den menschlichen Organismus eindringen. Diese ultrafeinen Partikel sind jedoch nur schwer messbar, da sie lediglich einen Durchmesser von weniger als 100 Nanometern haben. Jetzt haben Forscher am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen ein neues Verfahren entwickelt, das die Feinstaubpartikel nach ihrer Größe auftrennt und ihre Zusammensetzung direkt am Ort der Entstehung bestimmt. „Bisher richten sich die gesetzlichen Grenzwerte für Feinstaubemissionen nach dem Gesamtgewicht der Partikel“, erläutert Dr. Cord Fricke-Begemann, Projektleiter am ILT. „Große Partikel sind aber naturgemäß viel schwerer als kleine. Mit Gewichtsmessungen kann man daher keinerlei Aussage darüber treffen, welche Menge an ultrafeinen Partikeln sich im Feinstaub befinden. Dabei sind diese oft gesundheitsschädlicher als die großen.“
Das neu entwickelte Messverfahren arbeitet in zwei Schritten: Zunächst werden die Partikel mit Hilfe eines Gasstroms nach Größenklassen getrennt und auf Filtern gesammelt. Anschließend untersuchen die Forscher deren Zusammensetzung mit der Laser-Emissionsspektroskopie. „So können wir bestimmen, welche schädlichen Schwer- und Übergangsmetalle - wie z.B. Zink - im Feinstaub enthalten sind und in welcher Partikelgröße sie sich besonders anreichern“, erklärt Fricke-Begemann. Die Besonderheit der Methode: Sie liefert die Ergebnisse in weniger als 20 Minuten. Zudem erlaubt sie einen hohen Durchsatz und eine direkte Messung vor Ort - etwa in Stahlwerken. Mit einer Weiterentwicklung des Verfahrens lassen sich die Emissionswerte dort auch „live“ während der Produktion messen und überwachen. Dazu werden die Partikel ständig über ein Luftrohr eingesogen und analysiert.
Jede Industrieanlage produziert Feinstaubemissionen. Dabei hinterlässt jedes Messverfahren einen charakteristischen Fingerabdruck, der etwas über die Zusammensetzung und Größenverteilung der Partikel verrät. Dank der neuen Messmethode können die Aachener Wissenschaftler nun auch die Luft in Industriegebiet angrenzenden Wohnbereichen überprüfen und feststellen, woher die Partikel kommen. Und sie können helfen, Strategien zur Emissionsreduzierung für die untersuchten Anlagen zu erstellen.