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Ein Umweltphysiker im Klimawandel

Umweltgifte vom Gabentisch der Natur

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Hauptaugenmerk in der Debatte um das Ozonloch und dem Treibhauseffekt wird den FCKWs und dem CO2 geschenkt.

Dabei wird oft übersehen, dass ozonschädigende Gase und sog. Treibhausgase auch natürliche Quellen haben und darüber hinaus auch in der Landwirtschaft und Forstwirtschaft freigesetzt werden.

Im Folgenden möchte ich einige Auszüge aus wissenschaftlichen Veröffentlichungen vorstellen.

Umweltgifte vom Gabentisch der Natur

Von Prof. Gordon W. Gribble

In der öffentlichen Meinung gelten Halogenverbindungen (ozonabbauende Stoffe) als Schadstoffe, mit denen die chemische Industrie unsere Umwelt verseucht. Doch die Natur produziert viele dieser und ähnlicher Substanzen auch selbst.

Sie tragen die Hauptschuld am schlechten Image der chemischen Industrie: synthetische, chlorhaltige Chemikalien wie DDT (Dichlor-diphenyl-trichlorethan), Dioxin, PCBs (polychlorierte Biphenyle) und FCKWs (Fluorchlorkohlenwasserstoffe). Die einen wurden in großem Umfang als Insektizide ausgebracht, andere sind bei Unfällen ausgetreten und wieder andere schleichend entwichen – etwa bei der Verschrottung von Kühlschränken. Einmal in die Umwelt gelangt, haben sie sich dort festgesetzt und lokal, regional oder global große Schäden angerichtet – von der Verseuchung der Muttermilch bis zum Ozonloch.

Wer die chemische Industrie als Schöpfer dieses Teufelszeugs anprangert, übersieht allerdings, dass auch die Natur ähnliche und bisweilen identische Verbindungen in großen Mengen herstellt. Selbstverständlich kann dies kein Freibrief für eine ungehemmte Umweltverschmutzung sein. Doch die Erkenntnis, dass alles Natürliche nicht per se immer gut und harmlos sein muss, mag ein allzu schematisches Schwarz-Weiß-Denken relativieren, wie es heute in weiten Teilen der Öffentlichkeit vorherrscht. Sie kann zugleich dazu beitragen, manche von den Medien hochgespielte Umweltgefahr durch die Chemie realistischer einzuschätzen.

Selbst vielen Wissenschaftlern ist nicht bekannt, dass bei natürlichen Prozessen zahlreiche organische Verbindungen entstehen, die Chlor oder ein anderes Halogen enthalten (ozonabbauende Stoffe). Was die Vielfalt der Synthesewege und die Komplexität der erzeugten Substanzen betrifft, ist die Natur den menschlichen Chemikern sogar weit überlegen. Ihre Produktpalette reicht vom einfachen Methylchlorid bis zu dem hoch komplizierten Antibiotikum Vancomycin. Bisher wurden 2320 natürlich vorkommende organische Chlor-, 2050 Brom-, 115 Iod- und 34 Fluorverbindungen tabelliert. Ob Bakterien, Pilze, Pflanzen oder Tiere – sie alle produzieren Halogenkohlenwasserstoffe, wir Menschen eingeschlossen. Es gibt aber auch abiotische Quellen wie Waldbrände, Vulkaneruptionen oder andere geothermische Vorgänge.

klimagase01

Gleich zwei natürliche Quellen für Methylhalogenide sind hier zu sehen: Rapspflanzen und Nadelbäume. Rapspflanze setzen Methylbromid (=Brommethan) frei. (Info: Brom löst ähnlich wie Chlor eine Reaktionskette aus und ist sogar noch 50 mal effektiver im Ozonabbau). Raps allein erzeugt weltweit 6600 Tonnen Methylbromid im Jahr, was 15 Prozent der industriell produzierten Menge entspricht (Gribble 2005). Nadelbäume stoßen erhebliche Mengen an Methylchlorid (=Chlormethan) aus.

Insgesamt gelangen durch Verbrennung von Biomasse jährlich 900000 Tonnen Methylchlorid (=Chlormethan) und 10000 bis 50000 Tonnen Methylbromid (=Brommethan) in die Luft. Rechnet man alle natürlichen Methylchlorid-Emissionen zusammen, kommt man auf schätzungsweise 4 Millionen Tonnen pro Jahr. Dagegen nehmen sich die 10000 Tonnen aus der Industrie fast harmlos aus (Gribble 2005). Natürlich gebildetes Chlormethan ist heutzutage für 20 Prozent des stratosphärischen Chlorgehaltes verantwortlich (Keppler, Schöler 2002).

Weiter

Bzgl. der Emissionen von Methylbromid (=Brommethan) durch Rapspflanzen möchte ich auch auf folgende Veröffentlichung hinweisen:

An estimation of the global emission of methyl bromide from rapeseed (Brassica napus) from 1961 to 2003, QBAL MEAD M. ; WHITE Iain R.; NICKLESS Graham; WANG Kuo-Ying; SHALLCROSS Dudley E., Atmospheric environment ISSN 1352-2310, 2008, vol. 42, no2, pp. 337-345 [9 page(s) (article)] (1 p.1/4)

Während die Emissionsmengen für synthetische Halogenverbindungen oftmals bekannt sind, gibt es in der Natur noch große Fragezeichen. Vor allem bei den ozonzerstörenden Verbindungen Chlor- und Brommethan fehlen die Quellen für die in der Atmosphäre gemessenen Konzentrationen. Mindestens vier Millionen Tonnen Chlormethan werden jährlich in der Natur produziert. Davon kann nur die Hälfte durch bekannte Quellen (Waldbrände (u.a. durch Brandrodung & das Verbrennen von Biomasse), Algen- und Pilzproduktion) erklärt werden. Am Ende fehlen zwei Millionen Tonnen.

Dasselbe Dilemma zeichnet sich bei Brommethan ab. Im Jahr 2000 wurde das Problem der fehlenden Quellen im Fachjournal Nature mit der Schlagzeile „The mystery of the missing gases“ belegt.

Die fehlende Quelle meint eine Arbeitsgruppe um Dr. Frank Keppler und Prof. Dr. Heinz Friedrich Schöler im Boden gefunden zu haben.

klimagase02

Welchen Quellen rund zwei Millionen Tonnen der ozonschädigenden Verbindung Chlormethan in der Atmosphäre entstammen (Grafik oben), war bislang ein Rätsel. Diese noch fehlende Quelle ist möglicherweise der Boden (Keppler, Schöler 2002).

Siehe auch hier.

Interessant zu wissen ist auch, das fast alle ozonschädigenden Gase auch sog. Treibhausgase sind. (IdR. mit viel stärkeren Potential als CO2!). (Zu den Treibhausgasen zählen u.a. auch das oben genannte Chlormethan CH3Cl und Brommethan CH4Br).

Die Infrarotspektren der Klimagase finden sich auf dieser Internetseite.

Zu den sog. Ozonkillern und Treibhausgasen zählen auch Stickstoffverbindungen wie Stickstofftrifluorid und Distickstoffoxid.

Das Gas Stickstofftrifluorid (auch NF3 genannt), welches nicht einmal im Kyoto-Protokoll von 1997 Erwähnung findet, wird z.B. in der Halbleiterindustrie zum Plasmaätzen, zum Ätzen von Silicium und Siliciumnitrid, Wolfram-Silicium-Verbindungen und Wolfram-Schichten sowie zum Reinigen von CVD-Kammern verwendet. Dieses Gas wird künstlich hergestellt (kommt nicht natürlich vor) und hat ein bis zu 17.000 Mal stärkeres Treibhauspotential als CO2.

Außerdem wird NF3 als Brennstoff in chemisch getriebenen Fluorwasserstoff-Lasern und als Oxidator von einigen Raketentreibstoffen eingesetzt. Darüber hinaus wird es bei der Produktion von Flachbildschirmen und Solarzellen verwendet, um damit Rückstände bei der Bedampfung zu entfernen.

Die jährliche Menge der weltweiten NF3-Emissionen beläuft sich derzeit auf die Gesamtmenge aller Treibhausgas-Emissionen Österreichs.

Im Gegensatz zu NF3 wird Distickstoffoxid (Lachgas, N2O) vor allem in der Natur produziert. Eine der Hauptquellen von N2O ist die Landwirtschaft. Durch Stickstoffdüngung entsteht viel N2O, welches ein bis zu 300-fach stärkeres Treibhauspotential als CO2 hat.

Eine weitere Quelle von N2O sind Wälder. Ein deutsch-dänisch-österreichisches Forschungsteam hat herausgefunden, dass vor allem Laubwälder immer mehr N2O abgeben.

Die Liste ließe sich beliebig fortsetzen.

Bemerkenswert dabei ist, dass den Klimagasen offensichtlich weniger Bedeutung beigemessen wird, wenn sie aus der Natur und Landwirtschaft stammen, als wenn sie aus der Industrie kommen. Das diese Annahme nicht immer richtig sein muss, zeigen z.B. die Berechnungen des Chemie-Nobelpreisträger Paul Crutzen.

Wegen der starken Treibhauswirkung von Stickoxid (N2O) sind die Folgen fürs Klima erheblich: Für Raps-Sprit wäre demnach die relative Erwärmung 1,7-mal höher als der Kühlungseffekt durch die Einsparung von CO2 aus fossilem Treibstoff. Ethanol aus Mais, der vor allem in den USA hergestellt wird, wäre den Berechnungen zufolge bis zu 1,5-mal klimaschädlicher als Benzin oder Diesel. Ethanol aus Zuckerrohr, das auch in seiner energetischen Bilanz besser abschneidet als Raps und Mais (dessen Anbau allerdings zugleich den Regenwald gefährdet) kommt auf einen Faktor 0,5.

Written by admin

Dienstag, 25 November, 2008 um 13:08

Veröffentlicht in Klimawandel, Nicht kategorisiert

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