SCR-Katalysator (Selective Catalytic Reduction)

Was ist ein SCR-Katalysator?

Ein zentrales Thema der Klimapolitik ist die Reduktion der Emissionen – so auch im Straßenverkehr. Dort sind vor allem Dieselfahrzeuge für die erhöhten Emissionswerte von Stickstoffoxiden (NOx) verantwortlich. Die Messwerte liegen häufig über den Grenzwerten der EU-Luftreinhalte-Richtlinie. Die aktuell wirksamste Methode zur Vermeidung bzw. dem Abbau von Stickoxiden in Dieselemissionen ist der SCR-Katalysator (= Selective Catalytic Reduction), der auf der selektiven katalytischen Reduktion basiert, d.h. einer Technik zur Reduktion von Stickoxiden (und nur diesen NO₂/NO-Emissionen) in den Abgasen von Verbrennungsmotoren einerseits und Kraftwerksanlagen/-feuerung andererseits (z.B. Kohlekraftwerke, Gaskraftwerke, Müllverbrennungsanlagen, Industrieanlagen).

Wie kann ein SCR-Katalysator in der Fahrzeugtechnik eingesetzt werden?

Zunächst wurde die SCR-Technologie im Verkehrssektor vor allem für Nutzfahrzeuge und stationäre Motoren eingesetzt, die mit Dieselkraftstoff betrieben werden. Seit dem Jahr 2004 wird die Abgasreinigung mit SCR-Technologie serienmäßig in LKW-Motoren ab der Abgasnorm Euro 4 verwendet. Heute können auch immer mehr PKW diese Technik nutzen. Die Fahrzeuge mit SCR-Katalysator verfügen dann über einen weiteren Tank (Edelstahl- oder Kunststofftank mit einem Fassungsvermögen von ca. 10-40 Litern), in den eine zusätzliche Wasser-Harnstoff-Lösung eingefüllt wird. Die bekannte Marke für diese Wasser-Harnstoff-Lösung ist AdBlue® (Marke des Verbandes der Automobilindustrie, VDA). Die Stickoxidemissionen können mit AdBlue® alleinig in Verbindung mit einem SCR-Katalysator reduziert werden. Die Wasser-Harnstoff-Lösung wird dazu vor dem SCR-Katalysator mit Hilfe einer Dosierpumpe bei hohem Druck in den Abgaskanal eingespritzt; dies erfolgt kontinuierlich beim Betrieb des Fahrzeugs. Aus AdBlue® entsteht dann durch eine Hydrolysereaktion Ammoniak und Kohlendioxid. Ammoniak wird benötigt, damit es im SCR-Katalysator bei entsprechender Temperatur mit den NOx-Emissionen im Abgas reagieren kann und diese in Stickstoff (N₂) und Wasser (H₂O) umwandelt. Da Ammoniak auf Haut und Schleimhäute ätzend wirkt, wird es nicht als solches direkt mitgeführt und genutzt. Zudem ist Ammoniak an der Luft explosiv und damit gefährlich. Aus diesen Gründen wird auf die Wasser-Harnstoff-Lösung zurückgegriffen, die damit deutlich besser gelagert und sicherer transportiert werden kann.

Zusätzlich kann ein SCR-Katalysator mit einem sogenannten Oxidationskatalysator kombiniert werden, der hinter dem SCR-Katalysator eingebaut wird, um die strengsten Abgasnormen (Euro 6) zu erfüllen. Der Oxidationskatalysator hilft zum einen dabei, z.B. Kohlenmonoxid zu oxidieren. Darüber hinaus kann er überschüssiges Ammoniak zerlegen, d.h. er wandelt im Falle einer Ammoniak-Überdosierung (die auch zu einer Geruchsbelästigung führen kann) das NH₃ wieder in Stickstoff und Wasser um, so dass Ammoniak nicht in die Umwelt gerät.

Die Menge an AdBlue®, die eingespritzt werden muss, ist abhängig von der momentanen Drehzahl und dem Drehmoment des Motors, d.h. damit zusammenhängend von der motorischen Stickoxidemission. Bei zu geringer Dosierung sinkt der Wirkungsgrad der NOx-Minderung. Umgekehrt kann bei zu viel AdBlue® – also bei Überdosierung – das daraus produzierte Ammoniak nicht mit dem Stickoxid reagieren.

Wie hoch ist die Reduktion der Emissionen mit einem SCR-Katalysator?

Mit der SCR-Technik können die Stickoxidemissionen bei Fahrzeugen mit AdBlue® und Dieselkraftstoff um bis zu 90% reduziert werden, wenn der Motor und das Abgassystem auf Betriebstemperatur sind. Damit können Fahrzeuge die Euro-5-Norm erfüllen. Auch die CO₂-Emissionen können reduziert werden im Vergleich zum Einsatz eines Dieselpartikelfilters (DPF) und eines NOx-Speicherkatalysators, da im Gegensatz zu diesen beiden Technologien der SCR-Katalysator einen hohen Wirkungsgrad und niedrigeren Kraftstoffverbrauch hat (Kraftstoffeinsparungen bis zu 5%).

Stand: Januar 2020
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