Projekt Ramus untersucht Mikroplastik durch Reifenabrieb Reifenabrieb: E-Fahrzeuge als ­Mikroplastiktreiber?

Reifenabrieb ist die größte Mikroplastikquelle in Deutschland – und E-Fahrzeuge verschärfen das Problem. Forschende entwickeln Prognosemodelle, um Abrieb zu reduzieren. Einblicke ins Projekt Ramus und die Zukunft klimafreundlicher Mobilität.

Beim Kontakt zwischen Reifen und Fahrbahn entstehen nach Schätzung des Umweltbundesamtes in Deutschland jährlich mindestens 100.000 t Reifenabrieb. Das entspricht etwa einem Drittel der jährlich freigesetzten Mikroplastikemissionen in Deutschland. Durch ihr höheres Gewicht verursachen Fahrzeuge mit Elektroantrieb oft mehr Reifenabrieb als solche mit Verbrennungsmotor. Das Entstehen der Abriebmenge bei elektrifizierten Fahrzeugen untersuchen Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik (ITWM), Kaiserslautern, im Projekt Ramus (steht für: Reifenabriebsmessung und Simulation). Um ein Prognosemodell für Reifenabrieb zu entwickeln, testen sie Reifen an einem Prüfstand in Betriebszyklen, die das ­reale Nutzungsverhalten in geraffter Form abbilden.Der elektrifizierte Lieferverkehr spielt eine Schlüsselrolle bei der klimaneutralen Mobilität, doch der Reifenabrieb bleibt dabei eine Herausforderung. Die Fahrzeuge lassen durch das Gewicht der Batterie sowie hohe Anfahrmomente eine im Vergleich zu konventionell angetriebenen Fahrzeugen höherer Mengen an Reifenpartikeln in Form von Mikroplastik erwarten, die in der Luft als Feinstaub, in Gewässern als Sediment und in Böden als Verunreinigungen auffindbar sind. „Im Gegensatz zu bisher im Fokus stehenden Verschmutzungsquellen wie Abgasen sind die Einflüsse auf den Entstehungsprozess noch wenig erforscht“, erläutert Dr. Martin Gießler vom Institut für Fahrzeugsystemtechnik (Fast) des KIT, der dort die Arbeitsgruppe „Reifen-Rad-Fahrbahn“ leitet.

Deshalb wird mit realen Verkehrsdaten geforscht

Durch die Euro-7-Norm werden nun erstmals Grenzwerte für den Reifenabrieb eingeführt, die für neue Reifen­typen ab 1. Juli 2028 für PKW, ab 1.  April 2030 für leichte Nutzfahrzeuge und ab 1. April 2032 für schwere Nutzfahrzeuge und Busse gelten. „Um den Abrieb zu reduzieren und die neuen Grenzwerte einhalten zu können, müssen wir genauer erforschen, wie Abrieb entsteht und wie sich beispielsweise das Gewicht des Fahrzeugs oder die Reifenart auf die Menge des Abriebs auswirken“, sagt Gießler. Zu den möglichen Einflussgrößen zählen aber auch das Fahrverhalten wie Beschleunigen und Bremsen, die Straßenbedingungen unter Temperatureinfluss und Nässe oder die Verkehrsbedingungen wie Stau.„Wir nutzen Mobilitätsdaten und Fahrprofile vom elektrifizierten Lieferverkehr, mit deren Hilfe wir geraffte Betriebsprofile für die Abriebtests am Reifenprüfstand definieren. Die so gewonnenen Daten verwenden wir für die Entwicklung eines simulationsgestützten Prognosemodells“, so Gießler. Die Forscher statten hierfür einen Reifenprüfstand mit einem realen Asphaltbelag aus und vermessen den Reifen hinsichtlich seines Kraftübertragungs- und Abriebverhaltens unter verschiedenen Betriebsbedingungen.

RAMUS

Innerhalb der Innovationsinitiative mFUND fördert das Bundesministerium für Digitales und Verkehr Ramus mit insgesamt 199.738 Euro. Neben dem KIT als Koordinator ist das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM involviert. Das Projekt startete im Dezember 2024 und läuft bis 2026.

Transparenz der Daten

Darüber hinaus wollen die Forscher auf Basis von Prüfstandtests und Simulationen ein Reifenmodell entwickeln, das große Datenmengen zum Verschleiß von virtuellen Reifen liefern soll. Die gewonnenen Daten aus den realen und virtuellen Untersuchungen fließen anschließend in ein Prognosemodell ein: Dieses soll vorhersagen, wie verschiedene Faktoren – die Art des Reifens, die Belastung, das Fahrzeug oder die Fahrweise – den Reifenabrieb beeinflussen. Um die Ergebnisse des Projekts für die Öffentlichkeit zugänglich zu machen, wird das Konsortium die Methode in Publikationen vorstellen und die gewonnenen Daten auf einer frei zugänglichen Plattform bereitstellen.

Quelle: Karlsruher Institut für Technologie (KIT)