Umweltbundesamt
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Fachbegriffe wie Kohlendioxid oder Methan werden inzwischen so häufig genannt, dass sie kaum noch erklärt werden. Doch welche Verbindungen verbergen sich tatsächlich hinter den Begriffen? Woher stammen Stickstoffoxide und Kohlenwasserstoffe? Was bewirkt Lachgas und wie wirken sich die Emissionen einzelner Substanzen auf das Klima aus?
Das Kyoto-Protokoll nennt folgende Treibhausgase: Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4), und Lachgas (N2O) sowie die fluorierten Treibhausgase (F-Gase): wasserstoffhaltige Fluorkohlenwasserstoffe (HFKW), perfluorierte Kohlenwasserstoffe (FKW), und Schwefelhexafluorid (SF6). Seit 2015 wird Stickstofftrifluorid (NF3) zusätzlich einbezogen. In Deutschland entfallen 87,1 Prozent der Freisetzung von Treibhausgasen auf Kohlendioxid, 6,5 Prozent auf Methan, 4,6 Prozent auf Lachgas und rund 1,7 Prozent auf die F-Gase (im Jahr 2020). Die Emissionen von Stickstofftrifluorid sind verschwindend gering.
Die Beiträge verschiedener Treibhausgase zum Klimawandel direkt zu vergleichen, ist keine einfache Angelegenheit: Einige Treibhausgase wie Kohlendioxid verweilen mitunter hunderte Jahre in der Atmosphäre, während andere schon nach wenigen Jahren wieder aus der Atmosphäre verschwunden sind. Jede Substanz wirkt zudem in der Atmosphäre unterschiedlich stark, je nachdem wie viel Wärmestrahlung sie absorbiert bzw. reflektiert.
Ein Weg, um die Klimawirkung der Treibhausgase zu vergleichen, ist das Konzept der Treibhausgaspotenziale (engl. Global Warming Potentials, kurz GWP): Dabei wird die Klimawirkung innerhalb eines festgelegten Zeithorizonts (20, 100, 500 Jahre) auf Kohlendioxid bezogen, so dass alle Emissionen in so genannten Kohlendioxid-Äquivalenten vorliegen. Dies ermöglicht die Angabe nationaler Gesamtemissionen an Treibhausgas, auf denen dann zum Beispiel Reduktionsziele und -verpflichtungen beruhen und die die Angaben unterschiedlicher Länder vergleichbar machen.
Für die internationale Treibhausgas-Emissionsberichterstattung wurde verbindlich festgelegt, die GWP-Werte mit 100 Jahren Zeithorizont zu verwenden (GWP100). Derzeit gelten die GWP100-Werte des Vierten Sachstandsberichtes des Weltklimarats IPCC (2007), ein Wechsel auf die aktualisierten GWP100-Werte des Fünften Sachstandsberichts des IPCC (2014/2015) ist für die Berichterstattung 2024 vorgesehen.
Ein Beispiel: Methan hat gemäß dem Vierten Sachstandsbericht des Weltklimarats einen GWP100 von 25. Eine Tonne emittiertes Methan geht folglich als 25 Tonnen CO2-Äquivalente in die internationale Berichterstattung ein. Die emittierte Tonne Methan ist, auf 100 Jahre gesehen, so klimaschädlich wie 25 Tonnen Kohlendioxid.
Würde man mit dem GWP20 aus dem gleichen Vierten Sachstandsbericht des Weltklimarats einen kürzeren Zeithorizont von 20 Jahren wählen, so wäre das stark aber nur recht kurz in der Atmosphäre wirkende Methan in den ersten 20 Jahren 72 Mal so klimaschädlich wie Kohlendioxid. Die Nutzung des GWP20i unterschätzt aber die Wirkung des Kohlendioxids, da das Kohlendioxid nach den 20 Jahren noch Jahrhunderte weiter in der Atmosphäre wirkt. Da Kohlendioxid das weitaus häufigste Treibhausgas ist und für den Vergleich von CO2-Äquivalent-Emissionen innerhalb einer Berichterstattung für alle Treibhausgase derselbe Zeithorizont zu wählen ist, ist der GWP100 auch weiterhin als sinnvoll anzusehen.
Kohlendioxid ist ein geruch- und farbloses Gas, das aus sehr stabilen Molekülen besteht. Anthropogenes Kohlendioxid entsteht unter anderem bei der Verbrennung fossiler Energieträger (Kohle, Erdöl, Erdgas) und macht den Großteil des vom Menschen zusätzlich verursachten Treibhauseffektes aus. Quellen sind vor allem die Strom- und Wärmeerzeugung, Haushalte und Kleinverbraucher, der Verkehr und die industrielle Produktion. Zusätzlich in die Erdatmosphäre anthropogen emittiertes Kohlendioxid wird durch die natürlichen physikalischen und biogeochemischen Prozesse im Erdsystem nur sehr langsam abgebaut. Nach 1000 Jahren sind davon noch etwa 15 bis 40 Prozent in der Atmosphäre übrig. Der gesamte Abbau dauert jedoch mehrere hunderttausend Jahre.
Methan ist ein geruch- und farbloses, hochentzündliches Gas. Die durchschnittliche Lebenszeit in der Atmosphäre beträgt um die 12,4 Jahre, wesentlich kürzer als die von CO2. Trotzdem macht es einen substanziellen Teil des menschgemachten Treibhauseffektes aus, denn das Gas ist 25-mal so wirksam wie Kohlendioxid. Methan entsteht immer dort, wo organisches Material unter Luftausschluss abgebaut wird. In Deutschland vor allem in der Land- und Forstwirtschaft, insbesondere bei der Massentierhaltung. Eine weitere Quelle sind Klärwerke und Mülldeponien.
Lachgas ist ein farbloses, süßlich riechendes Gas. Die durchschnittliche Lebenszeit in der Atmosphäre beträgt etwa 121 Jahre. Es gelangt vor allem über stickstoffhaltigen Dünger und die Massentierhaltung in die Atmosphäre, denn es entsteht immer dann, wenn Mikroorganismen stickstoffhaltige Verbindungen im Boden abbauen. In der Industrie entsteht es vor allem bei chemischen Prozessen (u.a. der Düngemittelproduktion und der Kunststoffindustrie). Das Gas kommt in der Atmosphäre zwar nur in Spuren vor, ist aber 298-mal so wirksam wie CO2 und macht daher einen auf die Menge bezogen überproportionalen Teil des anthropogenen Treibhauseffektes aus.
Viele fluorierte Kohlenwasserstoffverbindungen (F-Gase) sind selbst im Vergleich zu Methan und Lachgas extrem treibhauswirksam. Auch ihre Verweildauer in der Atmosphäre ist enorm lang. Im Gegensatz zu den übrigen Treibhausgasen kommen Fluorkohlenwasserstoffe in der Natur nicht vor. F-Gase werden produziert um als Treibgas, Kühl- und Löschmittel oder Bestandteil von Schallschutzscheiben (insbesondere SF6) eingesetzt zu werden. Emissionen können im Wesentlichen durch Vermeidung, sachgerechte Entsorgung und durch Wiederverwendung gemindert werden.
„Für Mensch und Umwelt“ ist der Leitspruch des UBA und bringt auf den Punkt, wofür wir da sind. In diesem Video geben wir Einblick in unsere Arbeit.
