Mutagenität von Dieselmotoremissionen bei Verbrennung von biogenen Kraftstoffen unter besonderer Berücksichtigung der Kraftstoffalterung (Oxidationsstabilität)

Abstract

Um die beiden Hypothesen, dass (1) die Anzahl der Doppelbindungen der veresterten Fettsäuren einen Einfluss auf die Mutagenität der DME hat, und (2) dass die Oxidation (künstliche Alterung) verschiedener FAME und Blends höhere Mutagenität der DME bewirkt, zu untersuchen, wurden Abgasproben der folgenden Kraftstoffe verwendet: DK, PME, RME, LME, B20, B20alt, B20E2, B20altE2, RMEalt. Die Abgasproben wurden über Testläufe mit einem Mercedes-Benz OM 906 Euro-IIIMotor, der im ESC Testzyklus betrieben wurde, gewonnen. Die Mutagenität der Abgasproben wurde mittels des Ames-Tests untersucht. Sowohl die Positiv- als auch die Negativkontrollen bestätigten, dass die Reagenzien und Teststämme für die Versuche geeignet waren. Die Ergebnisse zeigten, dass sich die unter Punkt 1.5.1 (S. 17) beschriebene Hypothese, dass die Anzahl der Doppelbindungen der veresterten Fettsäuren einen Einfluss auf die Mutagenität der DME hat, bestätigte. Sowohl bei den Kondensaten, als auch den Partikulaten konnte gezeigt werden, dass die DME der FAME mit der geringeren Anzahl an mehrfach ungesättigten Fettsäuren signifikant geringer mutagen waren, als die DME der FAME mit der höheren Anzahl an mehrfach ungesättigten Fettsäuren. So ergab sich eine Reihenfolge der FAME mit aufsteigender Mutagenität ihrer DME: PME < RME < LME. Dieses Ergebnis war vor allem bei den Kondensaten in beiden Teststämmen (TA98, TA100) mit als auch ohne metabolische Aktivierung und bei den Partikulaten im Stamm TA98 ohne metabolische Aktivierung zu sehen. Die zweite Hypothese, dass die Oxidation (künstliche Alterung) verschiedener FAME und Blends höhere Mutagenität der DME bewirkt, wurde widerlegt. Zur Untersuchung dieser Hypothese wurden neben FAME (RME, RMEalt) folgende Blends verwendet: B20, B20alt, B20E2, B20altE2. Es konnten zwei signifikante Unterschiede erzielt werden, die jedoch für einen Beweis nicht ausreichten. Zusätzlich traten die signifikanten Unterschiede nicht im selben Teststamm auf und die Abgase der gealterten Form waren nicht durchgängig mutagener als die Abgase der nicht gealterten Form. Der Beweis eines signifikanten Unterschiedes, dass die Oxidation von FAME höhere Mutagenität der DME der dadurch gealterten FAME hervorruft, war daher nicht möglich. Weiterhin wurde ein Blend mit 2% Ethanol und 2% Butanol verschnitten. Der erhoffte Effekt der Alkoholadditivierung, eine Homogenisierung des FAME-Anteils durch Sedimentauflösung von oxidativen Abbauprodukten von FAME-Blends zu bewirken, blieb ebenso aus. Bei der Betrachtung der GPM zeigte sich, dass die FAME nicht die höchste GPM, aber die größte LOF besitzen. Dies spiegelte sich in der Mutagenität der DME der FAME verglichen mit denen des DK wieder. DK hatte zwar einen höheren Wert der GPM, aber einen kleineren Anteil der LOF. Die Abgase der FAME zeigten sich tendenziell mutagener als die des DK, jedoch ohne signifikante Ergebnisse. Dieser Effekt war v.a. bei den Kondensaten zu sehen. Die erhöhte Mutagenität der FAME-Abgase gegenüber den DK-Abgasen lässt sich anhand verschiedener Hypothesen erklären, die aber noch nicht ausreichend untersucht oder bewiesen sind.