Suche / Infoleiste öffnen

3 Die größten Verursacher

Es gibt eine Vielzahl von Treibhausgasen, die direkt emittiert werden und einen Einfluss auf den Treibhauseffekt und somit auf das Klima haben. Die wichtigsten Treibhausgase Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4), Lachgas (N2O) und die halogenierten Kohlenwasserstoffe sollen im Folgenden in ihrer relativen Relevanz, ihren Konzentrationsentwicklungen und Emissionsquellen dargestellt werden.

Den drei Gasen Kohlendioxid, Methan und Lachgas ist gemeinsam, dass ihre Konzentrationen in der Atmosphäre seit der Industrialisierung stark zugenommen haben (vgl. Abbildung 7). Für die halogenierten Kohlenwasserstoffe ist das Bild differenzierter.

Abbildung 7: Konzentrationen der drei Treibhausgase CO2, Methan und Lachgas (Nitrous Oxide) in den vergangenen zweitausend Jahren
Einheiten ppm = parts per million, ein Teil von 1.000.000; ppb = parts per billion, ein Teil von 1.000.000.000; 
Quelle: IPCC2007b, S. 135.

So hat sich im Zeitraum zwischen 1750 (Beginn der Industrialisierung) und 2011 die Konzentration von CO2 in der Atmosphäre von 278 ppm auf 390,5 ppm erhöht, die von Methan von 722 ppb auf 1803 ppb und die von Lachgas ist von 270 ppb auf 324 ppb gestiegen (IPCC 2013b, S. 11, 167, 168 & 467).

3.1 Kohlendioxid
Abbildung 8: Atmosphärische CO2 Konzentrationen im Zeitraum von 1960 und bis 2010
als Trockenluftmengenanteilen in ppm = parts per million (dt. Teile pro Millionen), rot = monatliche Messungen (Durchschnitt) auf Hawaii und am Südpol ; blau = wöchentliche Auswertung;
Quelle: IPCC 2013b, S. 167.

Auch wenn CO2 im Vergleich zu vielen anderen Gasen ein weniger starkes Treibhauspotenzial hat, ist es durch die großen in der Atmosphäre enthaltenen Mengen maßgeblich für den Treibhauseffekt verantwortlich. Die anthropogene Erhöhung der CO2-Konzentration (vgl. Abbildung 8) dominiert daher die öffentliche Diskussion über den Klimawandel.

CO2 entsteht insbesondere bei Verbrennungsprozessen von fossilen und biogenen Rohstoffen, wird aber auch bei Stoffwechselprozessen freigesetzt. Die fossilen und biogenen Rohstoffe enthalten Kohlenstoffverbindungen, bei deren Verstoffwechselung oder Verbrennung Energie entsteht. Vereinfacht dargestellt verbindet sich bei deren Abbau oder Verbrennung der enthaltene Kohlenstoff mit Sauerstoff unter Freisetzung von Energie.

Unter den fossilen Energieträgern verursacht die Verbrennung von Kohle die höchsten CO2 Emissionen pro zur Verfügung gestellter Energiemenge: Obschon Kohle im Jahr 2011 „nur“ 28,8 % der weltweit genutzten Primärenergie lieferte, entfielen 44 % der CO2 Emissionen aus der Energieerzeugung auf Kohle.7

Neben der Verbrennung fossiler Energieträger führt Landnutzungsänderung zu einer beträchtlichen anthropogenen CO2-Emission. Durch Änderung der Landnutzung kann das Vermögen des Bodens, Kohlenstoff in Form von organischer Substanz zu speichern, vermindert werden. Dieser wird bei der Zersetzung in Form von CO2 oder Methan frei gesetzt. Auch wird bei einer Landnutzungsänderung in der Regel die bestehende Pflanzendecke entfernt (z. B. Rodung von Regenwäldern). Diese Pflanzen werden verbrannt, verrotten vor Ort oder werden in kurzlebige Produkte eingebunden. Hierdurch entstehen ebenfalls CO2 Emissionen.

7 IEA 2013 Key world energy statistics.

3.2 Methan

Methan entsteht durch biologische sowie geologische Prozesse. Biologisch entsteht es bei der mikrobiellen Zersetzung von Biomasse unter sauerstoffarmen (anaeroben) Bedingungen. Diese Bedingungen herrschen natürlicherweise u. a. in Mooren und Feuchtgebieten, aber auch in Teilen der Ozeane vor.

Methan ist der wesentliche Bestandteil von Erdgas und kommt zudem assoziiert mit Öl und Kohle vor. Die Förderung, der Transport und die Nutzung von Erdgas, aber auch die Förderung von Erdöl und Kohle geht mit Verlusten von Methan an die Atmosphäre einher.

Der Mensch schafft zudem Bedingungen, unter denen Methanproduktion durch den Stoffwechsel der Mikroorganismen ablaufen kann. Dies geschieht z. B. in Biogasanlagen (Vergärung von Biomasse wie Mais, Speiseabfälle, Gülle) oder in Faultürmen (Klärschlamm). Auch Mülldeponien, in denen auch organische Substanzen eingebracht wurden, bieten Bedingungen zur Methanbildung.

Landwirtschaft und Viehzucht ist eine weitere Methanquelle. Insbesondere im Reisanbau herrschen zeitweise anaerobe Bedingen, die zu Methanemissionen führen. Methanproduktion erfolgt natürlicherweise auch im Verdauungstrakt von Wiederkäuern.

Für Methan besteht ein positiver Rückkopplungsmechanismus: Durch die Erwärmung des Klimas taut der zuvor dauerhaft gefrorene Permafrostboden in hohen Breiten auf. Die durch die erhöhten Bodentemperaturen nun mögliche mikrobielle Zersetzung der Kohlenstoffvorräte der Permafrostböden setzt verstärkt Methan frei, das wiederum als Treibhausgas zur Erhöhung der Lufttemperatur beiträgt.

Ferner liegt Methan in sehr großer Menge auf dem Meeresgrund bei niedrigen Temperaturen und hohem Druck als sog. Methanhydrat gebunden vor. Methanhydrat ist gefrorenes Wasser, in dessen Kristallstruktur Methan eingebunden ist. Langfristig könnte sich durch die Klimaerwärmung auch das Meerwasser in großen Tiefen der Ozeane erwärmen, was zu einer Freisetzung von Methan in den Ozean und partieller Ausgasung an die Atmosphäre führen würde.

3.3 Lachgas

In die Atmosphäre frei gesetztes Lachgas (Distickstoffmonoxid, N2O) hat sowohl natürliche als auch anthropogene Quellen.

Natürliche Quellen sind die Ozeane, feuchte Wälder, Grasland und Böden in tropischen Regionen. Hierbei bildet sich das N2O durch biologische Umwandlungsschritte des natürlichen Stickstoffkreislaufes (Nitrifikation und Denitrifikation). Auch entsteht N2O durch Blitzeinschlag.

Anthropogene Quellen sind die Landwirtschaft, Verbrennungsprozesse (Kraftwerke & Fahrzeuge) und chemischen Synthesen. Bei der Herstellung von Kunstdünger wird nicht reaktiver Luftstickstoff in eine reaktive Stickstoffverbindung umgewandelt. Im Laufe der Umsetzungsprozesse in der Landwirtschaft (im Boden, bei der Tierhaltung, Ausbringung von Wirtschaftsdünger) entsteht daraus dann u. a. Lachgas. Chemische Synthesen, bei denen in denen N2O als Nebenprodukt auftritt, sind die Herstellung von Salpeter- und Adipinsäure.

3.4 Halogenierte Kohlenwasserstoffe

Kohlenwasserstoffe, bei denen ein oder mehrere Wasserstoffatome eines Kohlenwasserstoffes durch ein Halogenatom (Fluor, Chlor, Brom, Iod) ersetzt ist, bilden die Gruppe der halogenierten Kohlenwasserstoffe.

Halogenierte Kohlenwasserstoffe werden als Industriechemikalien für die verschiedensten Anwendungen benötigt (z. B. als Lösemittel, Kältemittel, Isolationsmittel). In den 1980er Jahren zeigte sich eine ozonschädigende Wirkung der bis dahin viel eingesetzten Chlorfluorkohlenwasserstoffe (CFKW). Als Ersatzstoffe kamen zunächst Fluorchlorkohlenwasserstoffe (H-FCKW) und zunehmend Fluorkohlenwasserstoffe (FKW) zum Einsatz. Auch wenn diese Ersatzstoffe die Ozonschicht weniger oder gar nicht schädigen, zeichnen sie sich durch z. T. sehr großes Treibhauspotenzial aus.8

8 Dies gilt insbesondere für die derzeit noch viel verwendeten Fluorkohlenwasserstoffe. Folgerichtig ist die Diskussion um die ozonschädigende Wirkung von Chemikalien mit der Wirkung als Treibhausgas zu verknüpfen.

Suche schließen