Quelltext der Seite AUS 32

[[Datei:DEF CanTire.jpg|mini|Gebinde aus dem nordamerikanischen Markt]]
[[Datei:AdBlue Tankstelle.jpg|mini|Links: Zapfsäule zur Betankung mit AUS 32; rechts: Dieselkraftstoff]]

'''AUS 32''' (''aqueous urea solution'') ist eine 32-prozentige, nach [[ISO-Norm|ISO]] 22241 genormte, wässrige [[Harnstoff]]<nowiki>lösung</nowiki>.<ref name="ISO 22241-1">[https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:22241:-1:ed-1:v1:en Vorschau ISO 22241-1], abgerufen 2018-04-03.</ref> Sie wird bei [[Dieselmotor]]en von [[Straßenfahrzeug|Straßen-]] und [[Schienenfahrzeug]]en zur [[Abgasnachbehandlung]] eingesetzt. Dort ermöglicht sie eine Reduktion der ausgestoßenen [[Stickoxide]] (NO<sub>''x''</sub>) mittels [[Selektive katalytische Reduktion|selektiver katalytischer Reduktion]] (SCR) um bis zu 90 Prozent.<ref name="Robert Bosch">Robert Bosch GmbH: ''Kraftfahrtechnisches Taschenbuch.'' 28. Aufl., Springer Vieweg, Wiesbaden 2014, ISBN 978-3-658-03800-7, S.&nbsp;719.</ref>
Die Norm selber definiert und spricht von der Flüssigkeit als '''''NOx reduction agent AUS 32''''' und kürzt sie mit ''AUS 32'' ab.<ref name="ISO 22241-1" />

Die Flüssigkeit wird weltweit unter verschiedenen Bezeichnungen gehandelt, in [[Nordamerika]] beispielsweise auch unter '''''Diesel exhaust fluid''''', in [[Brasilien]] auch unter '''''ARLA 32''''' (portugiesisch: ''Agente Redutor Liquido de Óxido de Nitrogênio Automotivo'') oder als HWL (Harnstoff-Wasser-Lösung). Bedeutung hat die [[Marke (Recht)|geschützte Marke]] ''[[AdBlue]]'' des [[Deutschland|deutschen]] [[Verband der Automobilindustrie|Verbandes der Automobilindustrie]] erlangt.

== Wirkweise ==
''siehe auch: [[Selektive katalytische Reduktion#SCR für den Einsatz in Fahrzeugen und Schiffen|SCR für den Einsatz in Fahrzeugen und Schiffen]].''

Bei der Verwendung von Harnstoff muss dieser erst in einer Thermolyse- und anschließenden Hydrolysereaktion zersetzt werden, um den für die SCR-Reaktion notwendigen Ammoniak freizusetzen.

=== Thermolyse und Hydrolyse ===
Dieser Schritt findet auf der Wegstrecke vor dem Katalysator, der sogenannten Hydrolyse-Strecke statt. Da die optimale Zerstäubung sowie Verdampfung der wässrigen Harnstofflösung für die Umsetzung maßgeblich ist, kommen üblicherweise verschiedene Mischerkonstruktionen zum Einsatz, die diese verbessern sollen.

[[Thermolyse]] des Harnstoffs zu [[Ammoniak]] und [[Isocyansäure]]

:<math>\mathrm{(NH_2)_2CO \longrightarrow NH_3 + HNCO}</math>

anschließende [[Hydrolyse]], die Isocyansäure reagiert mit Wasser zu weiterem Ammoniak und Kohlendioxid

:<math>\mathrm{HNCO + H_2O \longrightarrow NH_3 + CO_2}</math>

Um die Harnstoffzersetzung, insbesondere bei kalten Abgastemperaturen, zu verbessern, werden häufig sogenannte Hydrolysekatalysatoren eingesetzt. Die Harnstoffzersetzung kann zusätzlich verbessert werden, indem diese Katalysatoren nur von einem Teil des gesamten Abgasstroms durchströmt werden, d.&nbsp;h. sie werden in einem Teilstrom betrieben.<ref name=":0">{{Literatur |Autor=Andreas Döring, Eberhard Jacob |Hrsg=Leipertz |Titel=GD-KAT: Abgasnachbehandlungssystem zur Verringerung von Partikel- und NOx-Emissionen bei Nutzfahrzeug-Dieselmotoren |Sammelwerk=Motorische Verbrennung - aktuelle Probleme und moderne Lösungsansätze |Band= |Nummer= |Verlag=BEV - Haus der Technik |Ort=HdT Essen |Datum=2001 |Seiten=513-528}}</ref><ref>{{Patent| Land=EP| V-Nr=1052009B1| Titel=Verfahren zur Behandlung von Abgasen einer Brennkraftmaschine unter Verwendung von Harnstoff| A-Datum=1999-07-08| V-Datum=2005-04-20| Anmelder=MAN Nutzfahrzeuge AG| Erfinder=Andreas Döring}}</ref>

=== Vor- und Nachteile der Verwendung von Harnstoff ===
Gelingt keine vollständige Zersetzung des Harnstoffs, können sich über das Zwischenprodukt Isocyansäure feste Ablagerungen aus [[Cyanursäure]] ([[Trimer]] der Isocyansäure) oder [[Melamin]] bilden, die zu Verstopfungen im Abgassystem führen.

Gelingt allerdings eine komplette Zersetzung des Harnstoffs, entstehen somit aus einem Harnstoffmolekül zwei Ammoniakmoleküle.

Ammoniak ist bei Raumtemperatur gasförmig und müsste daher gekühlt oder unter Druck aufbewahrt werden um verwendbar zu sein. [[Ammoniakwasser]] ist bei offener Lagerung an der Luft unbeständig und [[ausgasen|gast Ammoniak aus]]. Eine wässrige Harnstofflösung ist ähnlich lange bei Umgebungsbedingungen in einem Tank lagerbar wie Benzin oder Dieselkraftstoff.

Das im Harnstoff gebundene CO<sub>2</sub> wird in die Atmosphäre abgegeben. Angesichts der deutlich größeren im Abgasstrom vorhandenen Mengen an CO<sub>2</sub> ist dies jedoch vernachlässigbar.

=== Stickoxidreduktion ===
'''Reduktion der Stickoxide mittels ''Selektiver Katalytischer Reduktion''''', im Reduktionskatalysator

Standard-SCR (Temperatur über 250&nbsp;Grad)

:<math>\mathrm{4 \ NO + 4 \ NH_3 + O_2 \longrightarrow 4 \ N_2 + 6 \ H_2O}</math>

Schnelle SCR (Temperatur über 170 bis 300&nbsp;Grad, „Fast SCR“)

:<math>\mathrm{NO + 2 \ NH_3 + NO_2 \longrightarrow 2 \ N_2 + 3 \ H_2O}</math>

„NO<sub>2</sub> SCR“

:<math>\mathrm{8 \ NH_3 + 6 \ NO_2 \longrightarrow 7 \ N_2 + 12 \ H_2O}</math> („NO<sub>2</sub> SCR“)

das Ammoniak reagiert mit den Stickoxiden zu Stickstoff und Wasser.

=== Reaktion von Stickstoffmonoxid zu Stickstoffdioxid ===
Üblicherweise liegt bei Dieselmotoren der Anteil von NO<sub>2</sub> an den Gesamtstickoxiden bei nur ca. 5 %, so dass ohne weitere Maßnahmen nur die Standard-SCR-Reaktion relevant ist. Um dennoch die „Fast-SCR“-Reaktion zu ermöglichen und damit die Anspringtemperatur abzusenken, werden stromauf der SCR-Katalysatoren sogenannte NO-Oxidationskatalysatoren eingesetzt. Diese platinhaltigen Katalysatoren heben den NO<sub>2</sub>-Anteil an und ermöglichen damit die „Fast-SCR“-Reaktion.<ref name=":0" /> Dies gilt allerdings nur bis zu einem NO<sub>2</sub>-Anteil von 50 % an den Gesamt-Stickoxiden. Steigen die NO<sub>2</sub>-Anteile über diese Grenze, findet die sogenannte NO<sub>2</sub>-SCR-Reaktion statt. Da diese deutlich langsamer abläuft und zudem der NH<sub>3</sub>-Bedarf ansteigt, sind NO<sub>2</sub>-Anteile über 50 % zu vermeiden.
=== Vorteil gegenüber Drei-Wege-Kat ===
Im Gegensatz zu Drei-Wege-Katalysatoren ist es durch den Einsatz des Reduktionsmittels Ammoniak somit möglich, Stickoxide in Anwesenheit von Sauerstoff zu Stickstoff zu reduzieren.

== Physikalische Eigenschaften ==

Die Flüssigkeit besitzt unter anderem folgende physikalische Eigenschaften:

{| class="wikitable"
|- class="hintergrundfarbe5"
! Eigenschaft !! Wert !! Einheit
|-
| [[Harnstoff]]<nowiki>gehalt</nowiki> || 31,8–33,2     || Gew.-%
|-
| [[Kristallisation]]sbeginn           || −11,5         || °C
|-
| [[Brechungsindex]]                   || 1,3817–1,3843 || –
|-
| [[Wärmeleitfähigkeit]]               || 0,57          || W/(m·K)
|-
| [[Spezifische Wärmekapazität]]       || 3,51          || J/(g·K)
|-
| [[Schmelzenthalpie]]                 || 270           || J/g
|-
| [[Dichte]] bei 20&nbsp;°C            || 1,087–1,093   || g/cm³
|-
| [[Viskosität|Dynamische Viskosität]] || 1,4           || mPa·s
|}

Die Konzentration von 32 % wurde gewählt, da es sich dabei um eine [[Eutektikum|eutektische]] Lösung handelt, so dass sich im Fall des Einfrierens die Harnstoffkonzentration in der flüssigen und der festen Phase nicht unterscheiden. Somit kann aus einem teilweise eingefrorenen AdBlue-Tank flüssige Harnstofflösung entnommen werden, ohne die Harnstoffkonzentration im Tank zu verändern. Zudem weist die eutektische Lösung den niedrigsten Gefrierpunkt aller Mischungsverhältnisse auf.

Von der wässrigen Lösung geht keine besondere Gefährdung im Sinne des europäischen Chemikalienrechts aus. Auch gemäß Transportrecht ist sie kein Gefahrgut. Hautkontakt sollte vermieden werden; eventuelle Reste kann man mit Wasser abwaschen.

== Produktion ==
Die Harnstofflösung wird weltweit produziert und zur Abgasnachbehandlung genutzt. Die Norm beschreibt dabei detaillierte Anforderungen an Produktion, Qualitätssicherung und Logistik. Beispielsweise darf es zu keiner nennenswerten Verunreinigung beim Umfüllen in kleinere Gebinde kommen. Trotz des Namens „Harnstoff“ erfolgt die Gewinnung ''nicht'' durch Extraktion aus menschlichem oder tierischem [[Urin]], sondern die Erzeugung erfolgt auf rein chemischen Wege durch Reaktion von Ammoniak (gewonnen durch das [[Haber-Bosch-Verfahren]]) mit Kohlendioxid.<ref>https://changeforblue.com/en/vehicles-adblue/top-5-misconceptions-about-adblue/</ref> Neben der Möglichkeit ein reineres Produkt ohne zusätzliche Aufreinigung zu erzeugen, erlaubt die industriell-chemische Produktion höhere Produktionsmengen zu niedrigeren Preisen.<ref>https://commercialfuelsolutions.co.uk/is-AdBlue-pig-urine</ref>

Es gibt Harnstofflösung in unterschiedlichen [[Gebinde]]größen für Großabnehmer und Einzelhandel. Zur Betankung von Straßen- und Schienenfahrzeugen wird sie auch an [[Zapfsäule]]n angeboten.

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Stoffgemisch]]
[[Kategorie:Abgasanlage (Verbrennungsmotor)]]