Ny sorts bromsar kan minska skadliga partiklar till hälften

Om några månader kommer dubbdäck att monteras på 63 procent av landets personbilar enligt siffror från Trafikverket. Dubbdäck bidrar till skadliga utsläpp, men det finns en mer anonym bildel som också den släpper ut hälsovådliga partiklar. Året om. Det är bilens bromsar. Hade samma mängd partiklar släppts ut från bilarnas avgasrör hade dagens fordon varit totalförbjudna, skriver KTH i ett pressmeddelande.

– Lagstiftningen har tvingat ner partiklarna från avgasröret till en nivå som är långt under dagens nivåer för skivbromssystem, säger Ulf Olofsson, professor i tribologi på KTH och ansvarig för projektet.

De nyvunna kunskaperna om de kemiska och fysikaliska processerna som orsakar skivbromsars alstrande av luftburna nötningspartiklar har forskarna sedan använt till att konstruera ett nytt skivbromssystem som reducerar de hälsovådliga, luftburna partiklar med mer än 50 procent. 

– De partiklar vi tittar på är mindre än 10 µm. Det är dessa som vi koncentrerats oss på att minska då de kan vara skadliga om de kommer ner i lungorna. Större partiklar än så smutsar ner. Det är dessa vi ser på bilars fälgar. Vanligtvis ger skivbromsar partiklar ifrån 0.2 µm och uppåt, med mest antal partiklar i storlek kring 0.2-0.4 µm. Vi har ändrat ytskikten på skivorna och den kemiska sammansättningen av beläggen. Våra tester visar att upp till en reducering om 65 procent av PM10-nivån är möjlig. Om man reducerar emissionerna från bilar med skivbromssystem som cirkulerar runt i Europa med 50 procent så skulle PM10-emissionerna från vägtrafiken i sin helhet minska med mellan 4 till 14 procent.

I Europa har det tidigare gjorts motsvarande studier om partikelutsläpp från bilars bromsar men hittills inte i Sverige. De europeiska studierna visar bland annat att utsläpp från bromsar, däck och andra källor som inte är avgaser står för 50 procent av partklarna genererade av fordon. Dessa utsläpp kommer att öka relativt eftersom kraven på minskade avgasutsläpp blir hårdare. Det finns också en nygjord studie som visar att mellan 16 till 55 procent av partikelutsläppen härstammar från bilbromsar. Ett intressant resultat som framkommit i projektet är att vid höga temperaturer ökar antalet partiklar och de blir också mindre.

– Lagstiftningen har tvingat ner partiklarna från avgasröret till en nivå som är långt under dagens nivåer för skivbromssystem. Samma studie visar att 50 procent av alla bromspartiklar blir luftburna och att 80 till 98 procent av partiklar är 10 µm eller mindre. Att siffrorna varierar beror på att olika europeiska städer drabbas av olika stora utsläpp. Är det mycket bilköer med start och stopp, det vill säga inbromsningar, ökar partikelutsläppen.

Rebrake har mätt partiklar ner till 1,3 nanometer i storlek, något som ingen annan har gjort för nötningsaerosoler.

Då det inte funnits etablerade testmetoder för luftburna skivbromspartiklar har forskarna förutom de nya bromsarna också utvecklat provutrustningar och testmetoder för detta. 

I forskningsprojektet Rebrake ingår forskare från avdelningen Maskinkonstruktion på KTH (förutom Ulf Olofsson också universitetslektorerna Anders Söderberg och Jens Wahlström) samt universitetet i Trento och företaget Brembo, båda Italien. Slutrapporten blev nyligen accepterad i tidskriften WEAR och återfinns här.