Katalysator - Aufbau und Funktion in einer Auspuffanlage

Im Abgaskatalysator werden Fahrzeugabgase durch chemische Reaktionen nachbehandelt, um den Schadstoffausstoß und die damit verbundene Umweltschädigung durch bei der Kraftstoffverbrennung entstehende Gase zu vermindern.

Seine Mikrokanäle sind mit Platin durchzogen, welches als Katalysator wirkt. Vor dem eigentlichen Katalysator sitzt die sogenannte Lambda-Sonde, deren Aufgabe die Messung des Sauerstoffgehaltes in den Abgasen und die Regelung – Sauerstoff macht die chemische Reaktion im Katalysator unwirksam - ist.

Ein Katalysator ist im chemischen Sinne ein Stoff, der eine Reaktion auslöst. In modernen Fahrzeugen kommen sogenannte Dreiwegekatalysatoren zum Einsatz, die technisch unterschiedlich aufgebaut sein können und in denen drei chemische Reaktionen ablaufen: Kohlenmonoxid (CO wird unter Sauerstoffeinbeziehung (Oxidation) zu Kohlendioxid (CO2) umgewandelt; Stickoxide werden durch Reduktion in Stickstoff und Kohlendioxid umgewandelt, und aus unverbrannten Kohlenwasserstoffen entstehen durch Oxidation Wasser in Dampfform und Kohlendioxid. Das Endprodukt der Reaktion im Fahrzeugkatalysator ist also generell Kohlendioxid, das gemäß etlicher Studien im Verdacht steht, für den Treibhauseffekt verantwortlich zu sein, weshalb die CO2-Emissionswerte im Rahmen stetig verschärfter Abgasnormen kontinuierlich gesenkt werden sollen.

Die Bedeutung des Abgaskatalysators wird klar, wenn man die Ausgangsstoffe betrachtet:
Kohlenmonoxid ist ein hochwirksames Gift, das im Blut den Sauerstoff verdrängt und so schon in geringer Konzentration auf den Menschen tödlich wirken kann – er erstickt innerlich. Stickoxide sind inzwischen als starkes Atemgift bekannt – insbesondere Kinder reagieren mit einer drastischen Zunahme an Atemwegserkrankungen, darüber hinaus bilden Stickoxide einen Teil der Ozon-Reaktionskette. Ihre Reduzierung ist im Rahmen der Smog-Vermeidung eine der wichtigsten Maßnahmen. Unverbrannte Kohlenwasserstoffe treten im Benzin in Form von Benzol in Erscheinung, das als stark krebserregender Stoff identifiziert wurde.

In den gängigen Fahrzeugen mit Benzinmotor kommen heute geregelte Keramik-Katalysatoren zum Einsatz. Diese bestehen aus einem Keramikeinsatz, der wabenförmig aufgebaut ist. Seine Mikrokanäle sind mit Platin durchzogen, welches als Katalysator wirkt – was den Preis dieser Bauteile wohl erklären dürfte. Vor dem eigentlichen Katalysator sitzt die sogenannte Lambdasonde, deren Aufgabe die Messung des Sauerstoffgehaltes in den Abgasen und die Regelung der Luftzufuhr des Motors bei zu hohen Sauerstoffkonzentrationen ist – Sauerstoff macht die chemische Reaktion im Katalysator unwirksam, ebenso wie Bleistäube, weshalb Benzin mit Bleizusatz bereits kurz nach der Einführung der Katalysatorpflicht in Deutschland im Jahre 1984 nur noch als Exot an Tankstellen und seit Mitte der Neunziger Jahre gar nicht mehr vorzufinden ist – Oldtimer, die aufgrund ihrer Motoren auf verbleites Benzin angewiesen sind, müssen auf Benzinzusätze zurückgreifen, die an größeren Tankstellen und im Fachhandel erhältlich sind.

Beim Dieselmotor ist eine Reduktion von Stickoxiden nicht mittels Katalysator möglich – bei der Dieselverbrennung entstehen Abgase mit hohem Sauerstoffgehalt, weshalb ein Oxidationskatalysator zum Einsatz kommt, um Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid zu reduzieren – der Stickoxid-Ausstoß kann bei Dieselfahrzeugen nur durch Stickoxid-Speicherkatalysatoren oder SCR-Katalysatoren erfolgen, die mittelfristig einen Standard in neuen PKW darstellen werden. Reparaturen am Katalysator sind nicht ohne weiteres möglich – ein Defekt bedeutet in aller Regel einen kostenintensiven Austausch. Einige Unternehmen haben sich inzwischen aufgrund der hohen Kosten auf die Regenerierung von Katalysatoren spezialisiert, um mechanisch intakte Katalysatoren chemisch aufzubereiten und somit für etwas günstigeren Ersatz zu sorgen.