Die Emission von Feinstaub aus Verbrennungsmotoren (Ruß) steht in einem technischen Zusammenhang mit derjenigen von Stickoxiden (kurz NOx) und von CO2. Dieser Zusammenhang soll hier kurz erläutert werden.

Der CO2-Ausstoß ist direkt proportional zum Kraftstoffverbrauch des Fahrzeuges, eine Senkung des Kraftstoffverbrauches bedeutet so auch eine Reduzierung der CO2-Emissionen [Gutt18].

Bei der Betrachtung der Stickoxide sind drei Verbindungen von Bedeutung: NO (Stickstoffmonoxid), NO2 (Stickstoffdioxid) und N2O4 (Distickstofftetraoxid). NO entsteht durch die Verbrennungshitze aus Bestandteilen der im Motor vorhandenen Luft (nicht aufgrund des Kraftstoffes). Aus dem NO entstehen im weiteren Verlauf NO2 und N2O4 durch weitere Reaktionen an der Luft. Beide Stoffe sind starke Oxidationsmittel und deshalb besonders schädlich, da sie die Atemwege angreifen [Gutt18].

Eigentlich könnten Stickoxide bei Raumtemperatur wieder zerfallen, dafür ist allerdings eine gewisse Aktivierungsenergie notwendig. Dies bedeutet, dass erneut Energie in Form von Wärme notwendig ist, um die Reaktion anzustoßen. Die Temperatur des Abgases fällt allerdings zu schnell ab, um die notwendige Energie bereitstellen zu können. Dieses Problem wird durch den zunehmenden Wirkungsgrad der Motoren verschärft. Beim Ottomotor wird mittels Drei-Wege-Katalysator eine Abgasnachbehandlung vorgenommen, die sich im Endeffekt nur sehr wenig auf den Kraftstoffmehrbrauch auswirkt. Es handelt sich daher um eine recht effiziente Lösung, die dieses Problem beseitigt [Gutt18].

Bei Dieselmotoren ist eine Abgasnachbehandlung wie beim Ottomotor mittels Drei-Wege-Katalysator nicht möglich [Gutt18]. In modernen Dieselfahrzeugen wird daher ein SCR-Katalysator (AdBlue Einspritzung) oder ein NOx-Speicherkatalysator verbaut. Bei Nachrüstsystemen liegt der Kraftstoffmehrverbrauch bei bis zu sechs Prozent aufgrund der Energie, die zum Heizen und Betrieb des Katalysators notwendig ist [ADAC19].

Ruß entsteht, wenn das Kraftstoff-Luft-Gemisch inhomogen ist und bei niedrigeren Brennraumtemperaturen. In diesem Fall verbrennt der Kraftstoff nicht vollständig und ein Teil wird als Ruß mit den Abgasen ausgeleitet. Man kann die Motoreinstellung so wählen, dass mehr Hitze entsteht und so durch die vollständigere Verbrennung nicht einmal mehr Treibstoff verbraucht wird, sondern weniger, so dass auch der CO2-Ausstoß niedriger ist. Durch die höheren Temperaturen entsteht dann allerdings wieder mehr NOx. Der sich daraus einstellende Zielkonflikt wird als Ruß-NOx-Schere bezeichnet. Eine Motoreinstellung mit hohem Rußausstoß führt zu einer geringen Stickoxidmenge; eine Einstellung mit niedrigem Rußanteil hingegen erhöht die Menge der Stickoxide [Schrei17].