AP 1.1 Analysekonzept

Ansprechpartner

Dr. Jens Reiber, WESSLING GmbH, Oststraße 6, 48341 Altenberge, E-Mail: jens.reiber@wessling.de 

Projektpartner

TUB FG Siwawi, Continental, GKD 

Kurzbeschreibung 

Ziel war die Erarbeitung, Umsetzung und Evaluierung von Analysekonzepten mit chemischen und physikalischen Verfahren zur Identifizierung und Quantifizierung von Reifenabrieb in Straßenabfluss, Straßenkehricht und als luftgetragene Partikel. Besonders entscheidend war die Probenaufbereitung von wässrigen Proben und Feststoffproben. Das Analysekonzept sollte es ermöglichen, aufgrund der unterschiedlichen Zusammensetzungen die Mengen und Einträge, insgesamt und auch partiell für einzelne Stoffgruppen, in die Umwelt zu bestimmen. Dies erfolgte mithilfe eines oder mehrerer definierter Leitparameter.

AP 1.2 Probenahmekonzept

Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Matthias Barjenbruch, Technische Universität Berlin, Institut für Bauingenieurwesen, Fakultät VI Planen Bauen Umwelt, Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft, Gustav-Meyer-Allee 25, 13355 Berlin, E-Mail: matthias.barjenbruch@ tu-berlin.de

Projektpartner

Wessling, IPS, GKD, Continental, BWB

Kurzbeschreibung

Ziel war es Umweltproben aus Straßenabfluss, Straßenkehricht und der Luft zu gewinnen, die so beschaffen waren, dass eine reproduzierbare Analytik erfolgen konnte. Für alle Untersuchungen wurde im Vorfeld ein Probenahmekonzept von den genannten Partnern erstellt. Im Rahmen des Probenahmekonzepts wurde ein untersuchungsgebietsabhängiger Datensammelplan erstellt. Das Probenahmekonzept für die in situ-Messung der unterschiedlichen Einzugsgebiete bezog sich auf bis zu 30 Regenereignisse pro Jahr und unterschiedlich viele Messpunkte. Die Herausforderung bestand darin einzelne Regenereignisse zu beproben und die Abflussmengen zu bewerten.

AP 1.3 Entwicklung Probenahmekorb

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Markus Knefel, GKD – Gebr. Kufferath AG, Metallweberstraße 46, 52353 Düren, E-Mail: markus.knefel@gkd.de

Projektpartner

TUB FG Siwawi, Wessling, IPS, ORI

Kurzbeschreibung

Ziel war es, Reifenabrieb aus Straßenabflusswasser gezielt aufzufangen. Hierzu wurde durch/mit GKD ein Probenahmekorb für Straßenabflüsse entwickelt, der es erlaubte über definierte Maschenweiten direkt im Ablaufschacht ein Regenereignis fraktioniert zu beproben (untere Trenngrenze ≤10μm). Die Entwicklung erfolgte zunächst virtuell durch die Erstellung verschiedener Geometrien und Simulationsmodelle, um zum einen eine ideale Strömungsführung zu finden und zum anderen die Fraktionierung der aufgefangenen Partikel zu gewährleisten. Im Anschluss daran wurde das vielversprechendste Design in der firmeninternen Filterbauwerkstatt von GKD umgesetzt. Unterhalb des Probenahmekorbes wurde eine geschützte Messtechnik von ORI entwickelt, welche die Durchflussmengendaten erfasste und kabellosper GPRS überträgt. Die Funktion des Probenahmekorbs wurde unter definierten Bedingungen am Teststand (FG Siedlungswasserwirtschaft) verifiziert. Der Probenahmekorb wurde hinsichtlich seines Potentials als dezentrale Behandlungsanlage für Straßenabflüsse untersucht. Eine entsprechende Rückspüleinrichtung für den Probenahmekorb wurde entwickelt.

AP 1.4 Analytische Bewertung der Methodik und Routineanalytik

Ansprechpartner

Dr. Jens Reiber, WESSLING GmbH, Oststraße 6, 48341 Altenberge, E-Mail: jens.reiber@wessling.de

Projektpartner

Continental

Kurzbeschreibung

Ziel nach dem abgestimmtem und umgesetzten Analyse- und Probenahmekonzept war es, die von WESSLING genommenen und von den Partnern zur Verfügung gestellten Proben (Straßenabfluss, Straßenkehricht, Luft-Partikel) zu analysieren und die Methoden durch eine statistische Auswertung zu bewerten. Dadurch wurde eine valide Datenmenge generiert.

AP 2.1 Produktion, Nutzung, Recycling/ Verwertung/Entsorgung

Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Matthias Barjenbruch, Technische Universität Berlin, Institut für Bauingenieurwesen, Fakultät VI Planen Bauen Umwelt, Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft, Gustav-Meyer-Allee 25, 13355 Berlin, E-Mail: matthias.barjenbruch@ tu-berlin.de

Projektpartner

Continental, TUB FG Reibung, ADAC

Kurzbeschreibung

Ziel war es, eine Literaturstudie und Auswertung bestehender Daten von Continental zum Lebenszyklus des Reifens anzufertigen. Die Studie sollte die Bilanzierung der entsprechenden Stoffströme im Produktlebenszyklus im Hinblick auf den Eintrag von Reifenpartikeln in die Umwelt ermöglichen. Hier sollten auf theoretischer Basis ggf. Wissenslücken zu Verlusten von Reifenpartikeln in Produktion, Nutzung und Recycling/Verwertung/Entsorgung geschlossen werden.

AP 2.2 Identifizierung der Einflussgrößen in der Nutzungsphase

Ansprechpartner

Prof. Dr. Valentin Popov, Technische Universität Berlin, Institut für Mechanik, Fakultät V Verkehrs- und Maschinensysteme, Fachgebiet Systemdynamik und Reibungsphysik, Straße des 17. Juni 135, 10623 Berlin, E-Mail: v.popov@tu-berlin.de

Projektpartner

Continental, TUB FG Siwawi, ADAC, VW, IPS

Kurzbeschreibung

Ziel war die theoretische Identifizierung der Einflussgrößen auf Abriebsmengen und Partikelanzahl in der Nutzungsphase wie bspw. Straßenbelag, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Bremsverhalten, Fahrzeugklasse, -Gewicht und Klima. Das FG Systemdynamik und Reibungsphysik führte Verschleißexperimente durch und untersuchte die Verschleißpartikel mikroskopisch, um Referenzpunkte für die theoretische Analyse zu erzeugen.

AP 2.3 Labor Prüfstand Abrieb

Ansprechpartner

Dr. Frank Schmerwitz, Continental Reifen Deutschland GmbH, Jädekamp 30, 30419 Hannover, E-Mail: frank.schmerwitz@conti.de

Projektpartner

TUB FG Reibung

Kurzbeschreibung

Ziel war die Bestimmung von Verschleißmechanismen und Raten am Laborprüfstand. Dafür wurden folgende Versuche durchgeführt: Sechs Laufstreifenmischungen, drei Lasten, drei Temperaturen, zwei Fahrbahnen. Die Proben wurden von der TUB FG Reibung vermessen.

AP 2.4 Fahrversuche

Ansprechpartner

Dr. Frank Schmerwitz, Continental Reifen Deutschland GmbH, Jädekamp 30, 30419 Hannover, E-Mail: frank.schmerwitz@conti.de

Projektpartner

TUB FG Siwawi, TUB FG Reibung, VW

Kurzbeschreibung

Ziel war die Abschätzung der Verschleißraten der Reifen in Abhängigkeit der Fahrdynamik. Hierzu wurden Fahrversuche auf einer Teststrecke von Continental durchgeführt. Der entwickelte Probenahmekorb wurde auf der Teststrecke installiert. Continental hat gemeinsam mit der VW-Abteilung für Fahrdynamik und der TUB die Tests entwickelt, geplant und ausgeführt.

AP 3.1 Untersuchungen Teststand

Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Matthias Barjenbruch, Technische Universität Berlin, Institut für Bauingenieurwesen, Fakultät VI Planen Bauen Umwelt, Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft, Gustav-Meyer-Allee 25, 13355 Berlin, E-Mail: matthias.barjenbruch@ tu-berlin.de

Projektpartner

IPS

Kurzbeschreibung

Ziel war es, das Abtragsverhalten durch Abspülversuche an einem speziellen Teststand des FG Siedlungswasserwirtschaft bei unterschiedlichen Regenintensitäten und Straßenoberflächen zu beschreiben. Für diese Tests wurde der bestehende Teststand zur Simulation unterschiedlicher Regenereignisse des FG mit einer speziell auf diese Fragestellung abgestimmten Beregnungsstrecke ausgestattet und unterschiedliche Straßenoberflächen integriert. Diese wurden definiert mit Reifenabrieb und Straßenkehricht beladen und über einen Straßenablaufschacht entwässert. Das gesamte Prüfmaterial konnte am Ablauf über Siebe wieder separiert werden. Bisher konnte am Teststand bereits das Abflussverhalten im Rinnstein und im Straßenablaufschacht simuliert werden, die entsprechenden Prüfstoffe wurden über Dosiereinheiten dem Wasserstrom im Rinnstein zugegeben. Erst durch die zu ergänzende Beregnungseinheit aus Verdüsung und unterschiedlichen Straßenbelägen konnte das Abtragsverhalten flächenbezogen untersucht und beschrieben werden.

AP 3.2 Untersuchung Straße

Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Matthias Barjenbruch, Technische Universität Berlin, Institut für Bauingenieurwesen, Fakultät VI Planen Bauen Umwelt, Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft, Gustav-Meyer-Allee 25, 13355 Berlin, E-Mail: matthias.barjenbruch@ tu-berlin.de

Projektpartner

BSR

Kurzbeschreibung

Ziel war es, durch Fegeversuche die Kehrichtmatrix der Straße zu beschreiben und das Eintragspotential für Stoffe im Straßenabfluss abzuschätzen. Das FG Siedlungswasserwirtschaft hat Fegeversuche auf einer definierten Fläche (ca. 40 m2) an der Teststrecke Clayallee (Hauptstraße) fortlaufend durchgeführt. Neben den Handkehrichtproben sollten Proben durch eine Kleinkehrmaschine der BSR gewonnen werden.

AP 3.3 In situ-Messung Probenahmekorb

Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Matthias Barjenbruch, Technische Universität Berlin, Institut für Bauingenieurwesen, Fakultät VI Planen Bauen Umwelt, Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft, Gustav-Meyer-Allee 25, 13355 Berlin, E-Mail: matthias.barjenbruch@ tu-berlin.de

Projektpartner

GKD, IPS, BWB, Continental

Kurzbeschreibung

Ziel war es, mit Hilfe des entwickelten Probenahmekorbs (GKD) Straßenabflüsse von einer Hauptstraße, Nebenstraße, Autobahn, einem Parkplatz, einem Flughafen und dem Contidrom zu beproben. Bei der Auswahl des Flughafens wurde geprüft, ob die Beprobung eines Verkehrsflughafens in Berlin möglich ist oder ob auf einen Flughafen außerhalb ausgewichen werden muss. Wichtige Entscheidungskriterien waren die Anzahl der Starts und Landungen sowie die Größenklassen der zugelassenen Flugzeuge. In die ausgewählten Regenwasserabläufe wurden Probenahmekörbe installiert und bei einem Regenereignis sollte automatisch eine Benachrichtigung von der Probenahmestelle an das FG Siedlungswasserwirtschaft gesendet werden sowie die durch den Korb geflossenen Regenwassermengen. Dies ermöglichte es, das Regenereignis einzuschätzen und den nötigen Probentransport anzustoßen.

AP 3.4 Luftmessung

Ansprechpartner

Dr. Jens Reiber, WESSLING GmbH, Oststraße 6, 48341 Altenberge, E-Mail: jens.reiber@wessling.de

Projektpartner

TUB FG Siwawi

Kurzbeschreibung

Ziel war an den Standorten aus AP 3.3 mit Hilfe mobiler Luftprobenahmeeinheiten (MVS – Medium Volume Sampler) luftgetragene Reifenabriebpartikel zu ermitteln. Die Luftmessungen sollten als Orientierungswert dienen, daher wurden lediglich Stichproben geplant. Im Rahmen der Standortauswahl für die Straßenablaufschachtbeprobungen wurde auch geprüft, ob auf bestehende Infrastruktur zur Feinstaubmessung zurückgegriffen werden kann.

AP 4.1 Untersuchung Straßenreinigung

Ansprechpartner

Dr. Harald Sommer, Ingenieurgesellschaft Prof. Dr. Sieker mbH, Rennbahnallee 109A, 15366 Hoppegarten, E-Mail: h.sommer@sieker.de

Projektpartner

BSR, TUB FG Siwawi

Kurzbeschreibung

Ziel war die Erfassung und Untersuchung der Effektivität der Straßenreinigung. Der Fokus lag auf der maschinellen Behandlung der Straßen sowie Geh- und Radwegen. Dabei kamen Fahrzeugtypen wie Spülfahrzeuge, Großkehr- und Kleinkehrmaschinen zum Einsatz, die vor jedem projektbezogenen Einsatz entsprechend vorbereitet wurden, um Verschleppungen von Probenmaterial zu verhindern. Nach Erfassung und Untersuchung der akkumulierten Schadstoffe auf der Oberfläche sollten Rückschlüsse für die Effektivität der Straßenreinigung gezogen werden. Diese Effektivität wurde maßgebend durch die verwendeten Fahrzeugtypen mit Reinigungsverfahren (nass/trocken), die Variabilität der Untersuchungsgebiete sowie durch Reinigungsintervalle, Fahrgeschwindigkeiten und verschiedene Einstellungen der Technik eines Fahrzeuges beeinflusst. Es wurden Reinigungsleistungen für unterschiedliche Wetterbedingungen untersucht und deren Verbesserungspotential erfasst und beschrieben.

AP 4.2 in situ-Messung Straßenabläufe

Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Matthias Barjenbruch, Technische Universität Berlin, Institut für Bauingenieurwesen, Fakultät VI Planen Bauen Umwelt, Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft, Gustav-Meyer-Allee 25, 13355 Berlin, E-Mail: matthias.barjenbruch@ tu-berlin.de

Projektpartner

BSR, IPS, BWB

Kurzbeschreibung

In der vorhandenen Messstrecke in der Clayallee (Berlin Steglitz-Zehlendorf) wurde durch das FG Siedlungswasserwirtschaft Nassschlammfänge mit und ohne Grobstoffeimer untersucht. Bei der Beprobung der Nassschlammfänge wurde geplant das gesamte Schlammfangvolumen abzupumpen und anschließend eine entspreche Aliquotprobe zu ziehen.

AP 5.1 in situ-Messung Straßenabläufe

Ansprechpartner

Dr. Harald Sommer, Ingenieurgesellschaft Prof. Dr. Sieker mbH, Rennbahnallee 109A, 15366 Hoppegarten, E-Mail: h.sommer@sieker.de

Kurzbeschreibung

Ziel war es, Schmutzfrachtsimulationen mit dem hydrologischen Schmutzfrachtmodell STORM-SEWSYS vorzubereiten und durchzuführen. Das Modell berücksichtigte für die Berechnung des Abtrages in das Kanalnetz die Akkumulationen der Immissionen und den Einfluss der Regenereignisse auf den Abtrag. STORM-SEWSYS wurde im Rahmen des Projekts für den Einsatz erweitert und angepasst. Hierzu wurden zusätzlich zur Frachtgenerierung auf Basis des DTV (Täglicher Verkehr) Ansätze zur Frachtgenerierung an Belastungspunkten und Straßenabschnitten mit unterschiedlichen Abschnitteigenschaften, die bei den Reifenprüfungen simuliert wurden, entwickelt. Die Belastungswerte korrelierten mit dem Reifenabrieb an den jeweiligen Belastungspunkten. Dies wurde über einen zu erarbeitenden Belastungsfaktor in SEWSYS integriert und für die praktische Verwendung parametrisiert. Das weiter entwickelte Modell wurde anhand eines Beispielgebietes getestet. Hier flossen auch die Erkenntnisse aus der Straßenreinigungsleistung der BSR mit ein. Für die Übertragung auf die untersuchten Einzugsgebiete wurden dazu mit dem angepassten Modell die hydrologischen Schmutzfrachtmodelle erstellt.

AP 5.2 Potentialabschätzung von de-/zentralen Regenwasserbehandlungsanlagen

Ansprechpartner

Dr. Harald Sommer, Ingenieurgesellschaft Prof. Dr. Sieker mbH, Rennbahnallee 109A, 15366 Hoppegarten, E-Mail: h.sommer@sieker.de

Projektpartner

TUB FG Siwawi, BWB

Kurzbeschreibung

Ziel war eine Integration und Parametrisierung dezentraler Behandlungsanlagen, wie beispielsweise Filtereinsätze in Straßenablaufschächten, Regenklärbecken und Retentionsbodenfilter in SEWSYS. Aus den bestehenden Daten zur Reduktion des AFS/AFS63 Gehalts von technischen Behandlungssystemen (dezentral/zentral) erfolgte eine Abschätzung des Rückhaltepotentials für Reifenpartikel. Dazu wurden die Systeme in die erstellten Modelle integriert und von IPS mit STORM einzugsgebietsspezifisch modelliert. Eine Abschätzung der Reinigungsleistung dezentraler Behandlungsanlagen sollte hauptsächlich bezüglich AFS63 als Summenparameter erfolgen. Rückschlüsse auf den Rückhalt von Reifenabrieb ließen sich dann aus den im Projekt ermittelten Anteilen der entsprechenden Fraktionen ziehen. Mit dem in AP 5.1 erstellten Modell wurde eine Simulation der Einzugsgebiete durchgeführt. Die Potenzialabschätzung der Anlagen ergab sich aus den Ergebnissen vorhandener Forschungsprojekte und den Messungen im Rahmen des Forschungsvorhabens „RAU“.

AP 6 Aufstellung des Maßnahmenkatalogs und Auswertung

Projektpartner

Alle

Kurzbeschreibung

Auf Grundlage der im Projekt gewonnenen Daten und Erkenntnisse wurden eine erste Handlungsempfehlung (Bewertungstool) sowie ein Maßnahmenkatalog erarbeitet. Dafür wurden die generierten Datenmengen wissenschaftlich ausgewertet und bewertet. Die Bewertung war eine Grundlage zur Beurteilung potentieller Senken des Reifenabriebs im System aus Fahrbahn und Ablaufschacht und zur Erstellung des Maßnahmenkatalogs. Wichtige Übertragsgrößen sind Massenbilanz, Partikelgrößenverteilung und chemische Eigenschaften.