30 Jahre Katalysator

Im September 1984, also vor ziemlich genau 30 Jahren, beschloss die Bundesregierung die Einführung des Kats für alle Autos mit Benzinmotor. Steuerliche Anreize und eine fünfjährige Übergangsfrist sollten die Einführung erleichtern. Ab 1. Januar 1989 durften dann nur noch Neuwagen zugelassen werden, die den strengen US-amerikanischen Abgasnormen entsprachen. Damals war die Kat-Einführung ein hochkontroverses Thema, und die Diskussionen dauerten Monate. 5.000 Mark teurer würden die Autos dadurch werden, sagten die Gegner. Der Kat müsste außerdem alle fünf Jahre ausgewechselt werden und der Verbrauch würde steigen. Völlig übertrieben, meinten die Befürworter und malten apokalyptische Bilder von einem ,ökologischen Hiroshima" und einer Zukunft ohne Wald. Heute ist der Fahrzeugkatalysator eine Selbstverständlichkeit, und sowohl das Auto als auch der Wald haben überlebt.

Von den ersten Fahrzeug-Kats zum 3G-Kat
In Deutschland eingeführt wurde der Kat in den 80er-Jahren, doch seine Geschichte begann viel früher. Schon in den 50er-Jahren machte sich der Franzose Eugene Houdry Gedanken um die Luftverschmutzung. Er entwickelte bereits einen Oxidationskatalysator für Fahrzeuge, der allerdings nie zum Einsatz kam. Denn bleihaltige Antiklopf-Zusätze im Benzin deaktivierten den Kat schnell. So konnte er seiner Aufgabe nicht mehr nachkommen: Kohlenwasserstoffe, Stickoxide sowie das Kohlenmonoxid im Abgas durch Oxidation zu verringern. Der Durchbruch kam mit der Entwicklung des Drei-Wege-Kats durch die US-Amerikaner John Mooney und Carl Keith in den 70er-Jahren. Seine Bezeichnung verdankt diese Entwicklungsstufe der Tatsache, dass alle drei Schadstoffe reduziert werden: Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Stickoxide. In der Anfangszeit der Katalysatoren wurden noch ungeregelte Exemplare eingesetzt. Schon ab 1976 aber kam mit den kalifornischen Versionen der Volvo-Baureihen 240 und 260 ein geregelter Kat mit Lambda-Sonde, die die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs überwacht.

Saurer Regen und Waldsterben
In Deutschland war Anfang der 80er-Jahre die Diskussion um den ,Sauren Regen" und das Waldsterben aufgekommen. 1983 galten neben Schwefeloxiden die Stickoxide als zweite Ursache des schlechten Waldzustands, und hier wurde der Autoverkehr als Mitverursacher identifiziert. So setzte sich damals bald auch der Automobilclub ADAC für die Einführung des Kats ein, die Entscheidung des Bundeskabinetts für die neue Technologie folgte. Ab 1986 schrieb die Schweiz den Kat für alle benzinbetriebenen Neuwagen vor, andere Länder wie Österreich und Schweden zogen bald nach. Seit 1993 gilt der Kat-Zwang EU-weit.

Initialzündung für den Serien-Katalysator
Anfangs importierten die europäischen Hersteller Katalysatoren aus den USA und modifizierten diese für ihre Fahrzeuge. General Motors war zu dieser Zeit der größte Hersteller von Katalysatoren. Opel als GM-Tochter arbeitete bereits früh an einer eigenständigen Weiterentwicklung und war so der erste Volumenhersteller in Europa, der ein Auto mit einer speziellen europäischen Variante auf den Markt brachte. Das für den Polizeidienst bestimmte Fahrzeug Nummer eins, ein Opel Ascona mit 1,8-Liter-Motor, wurde am 7. Dezember 1984 übergeben.

Von Euro 0 zu Euro 6
Seit den 80er-Jahren wurde der Kat stetig weiterentwickelt. Ein wichtiger Entwicklungsschritt war die Integration des Katalysators in den Abgaskrümmer. Nach und nach wurden auch die Grenzwerte für Emissionen von der Euro-0-Norm bis zur heutigen Euro 6 immer weiter heruntergesetzt. In den 70er-Jahren wurden die ersten gesetzlichen Regelungen zur Emissionseinsparung verabschiedet, aber die größten Auswirkungen brachte die Euro-1-Norm, die 1992 in Kraft trat.

Partikelfilter gegen Ruß
Beim nächsten wichtigen Schritt in der Emissionsbekämpfung ging es um die Selbstzünder. Schon 1985 hatte Mercedes ein Auto mit Diesel-Partikelfilter eingeführt, doch die Produktion wurde wegen der geringen Haltbarkeit des Filters bald wieder eingestellt. Peugeot stattete dann im Jahr 2001 sein Topmodell 607 mit einem Dieselpartikelfilter aus. Die Euro-4-Norm erfüllte der 607 aber nicht – die Stickoxid- und Kohlenwasserstoff-Emissionen waren zu hoch. 2003 beseitigte eine neue Filtergeneration diesen Missstand. Nun müssen die Selbstzünder mit der Euro-6-Norm die nächste Hürde nehmen. Besonders die Stickoxid-Emissionen stehen im Fokus, sie sollen von 180 auf 80 Milligramm pro Kilometer sinken. Zwei Systeme können das leisten: NOx-Speicherkatalysatoren und das SCR-System (selektive katalytische Reduktion). Die Ergebnisse sind verblüffend: So sind die Emissionen eines einzigen Diesel-Pkw von 1992 genauso hoch wie die von 140 Fahrzeugen mit neuesten Dieselmotoren von 2014.

WLTP beerbt den NEFZ
Die Euro-6-Norm wird nicht die letzte Umwelthürde sein. Künftig soll ein neuer Messzyklus namens Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedures (WLTP) weltweit vergleichbare Verbrauchswerte liefern. Auch sollen die Resultate näher an der Praxis liegen als beim derzeit verwendeten Neuen Europäischen Fahrzyklus (NEFZ). So wird beim WLTP in der relevanten Fahrzeugklasse 3 bis 131 km/h gefahren, während der derzeit verwendete Verbrauchszyklus bei 120 km/h endet. Auch sind mehr Beschleunigungsvorgänge enthalten. Viele Fachleute erwarten daher, dass der WLTP um ein Viertel höhere Verbrauchswerte ergibt. Der neue Zyklus sollte ursprünglich 2017 in der EU in Kraft treten, doch dieser Plan wurde von der Bundesregierung gestoppt. Der Grund war offenbar, dass die deutschen Autohersteller den neuen Zyklus zwar befürworten, aber eine Verschärfung der CO2-Grenzwerte durch die Hintertür befürchten – denn beim WLTP-Zyklus ergeben sich auch höhere CO2-Werte. Doch auch wenn der WLTP noch etwas auf sich warten lassen wird: Er dürfte die nächste Herausforderung für die Auto-Ingenieure sein.

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