Nyutvecklade bromsar halverar mängden skadliga partiklar

Om några månader kommer dubbdäck att monteras på 63 procent av landets personbilar enligt siffror från Trafikverket. Dubbdäck uppges bidra till skadliga utsläpp, men det finns en mer anonym fordonsdel som också den släpper ut hälsovådliga partiklar. Året om. Det är bromsarna. Hade samma mängd partiklar släppts ut från motorfordonens avgasrör hade dessa varit totalförbjudna.

– 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.

Han är ansvarig på universitetet för EU-projektet Rebrake. Tillsammans har deltagarna arbetat för att samla in kunskap kring de kemiska och fysikaliska processerna som orsakar skivbromsars alstrande av luftburna nötningspartiklar.

De nyvunna kunskaperna har forskarna sedan använt till att konstruera ett nytt skivbromssystem som reducerar de hälsovådliga, luftburna partiklar med mer än 50 procent. 

Så hä ser de skadliga bromspartiklarna ut.

De partiklar som forskningen fokuserat på i det här fallet är mindre än 10 µm. Det är dessa som kan vara skadliga om de kommer ner i lungorna. Större partiklar än så smutsar ner. Det är dessa vi ser på fälgar. Vanligtvis ger skivbromsar partiklar ifrån 0.2 µm och uppåt, med mest antal partiklar i storlek kring 0.2-0.4 µm.

Hur är då de nya bromsarna konstruerade så att antalet skadliga partiklar reducerats med hälften? Ulf Olofsson berättar att det är likadan geometri och kringsystem som tidigare använts.

– 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, förklarar Ulof Olofsson.

Enligt Ulf Olofsson finns ingen studie gjord i Sverige ännu vad gäller partikelutsläpp från bilars bromsar. Att de exempelvis står för en viss mängd av partilarna som finns i luften i större städer. På Europanivå finns det emellertid en del studier gjorda, och de 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 att 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.

– 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.

Han tillägger att ett intressant resultat som framkommit i projektet är att vid höga temperaturer ökar antalet partiklar och de blir också mindre.

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

De nya skivbromsarna klarar alla de tester i en bromsdynamometer som alla skivbromssystem utsätts för. Här testas till exempel risken för värmesprickor, ljud, nötning etcetera. Skivbromsarna kan alltså användas i en normal europeisk bil med gott resultat.

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.