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Klimawandel - Hintergrundinfo

Treibhausgase

Wasserdampf, Kohlendioxid, Methan, Distickstoffmonoxid und Flourkohlenwasserstoffe sind die für den Treibhauseffekt verantwortlichen Gase in der Atmosphäre.

Wasserdampf H2O

Wasserdampf ist als 3-atomiges Molekül am Treibhauseffekt beteiligt. Die Verweildauer in der Atmosphäre ist sehr gering. Wasserdampf führt in weiterer Folge zur Wolkenbildung, wodurch die Sonneneinstrahlung auf die Erdoberfläche verringert wird.

Ob die Zunahme des Wasserdampfes in der Atmosphäre treibhausverstärkend oder durch die Wolkenbildung dämpfend wirkt, ist noch nicht endgültig geklärt.

Kohlendioxid CO2

Das mengen- und wirkungsmäßig wichtigste Treibhausgas ist Kohlendioxid. Der zusätzliche Ausstoß von Kohlendioxid ist für rund 70 % des Treibhauseffektes verantwortlich. Die Verweildauer von CO2 in der Atmosphäre beträgt ungefähr 120 Jahre.

Der vorindustrielle CO2-Gehalt der Luft betrug ungefähr 280 ppm (parts per million), bei der langjährigen Beobachtung des CO2-Gehalts in der Atmosphäre wurde 2015 erstmals der Jahresdurchschnittswert von 400 ppm überschritten.

Die wichtigste Emittentenquelle von CO2 ist die Verbrennung fossiler Rohstoffe seit der industriellen Revolution.

Die Abbildung zeigt den Anstieg beim Verbrauch von fossilen Energieträgern und gleichzeitig der Konzentration von CO2 in der Atmosphäre.

Abbildung: Stromerzeugung in Deutschland 2014

Quelle: eigene Darstellung, Daten nach www.earth-policy.org/datacenter/xls/indicator8_2013_all_fahrenheit.xlsx

Methan CH4

Methan trägt zu 20 % zum zusätzlichen Treibhauseffekt bei. Es entsteht vor allem beim Reisanbau, bei der Rinderhaltung und auf Mülldeponien. Durch menschliches Handeln wird das Treibhausgas Methan in größeren Mengen freigesetzt, als dies natürliche Quellen wie Sümpfe, Ozean und andere tun. Methan ist 25-mal so treibhausgaswirksam wie Kohlendioxid, die Verweildauer in der Atmosphäre beträgt 12 Jahre.

Etwa ein Drittel der Methan-Emission stammt aus natürlichen Quellen. Bestimmte Bakterien, die in feuchtem Milieu leben (Moore, Gewässer, Verdauungstrakt von Tieren) produzieren bei ihrem Stoffwechsel Methan.
Ein weiteres Drittel ist unmittelbar anthropogen, d.h. es wird vom Menschen freigesetzt. Zu den Hauptquellen zählen Bergbau, Kohle-, Gas- und Ölförderung, Verbrennungsprozesse und Müllhalden. Der Rest wird indirekt vom Menschen verursacht. Wiederkäuer (vor allem Rinder) nutzen bei der Verdauung methanproduzierende Bakterien, andere Bakterien sind beim (feuchten) Reisanbau nötig.

Distickstoffmonoxid (Lachgas) N2O

Es gibt natürliche und anthropogene Quellen für Distickstoffmonoxid.

Natürliche Quellen für N2O sind Ausgasungen aus Ozeanen und Böden. Anthropogene Quellen von Lachgas sind die Stickstoffdüngung in der Landwirtschaft, die Tierhaltung, Verbrennungsprozesse und Prozesse in der chemischen Industrie. Die Treibhauswirkung von Lachgas ist 298-mal so hoch wie jenes von Kohlendioxid (Treibhauspotenzial = 298), sein Anteil am Treibhauseffekt liegt bei rund 8 %. Die Konzentration in der Atmosphäre hat seit Beginn der Industrialisierung um rund 20 % zugenommen. Die Verweildauer von N2O in der Atmosphäre beträgt 114 Jahre.

Im Boden entsteht Lachgas beim Abbau von mineralischem oder organischem Stickstoffdünger. Weltweit ist es das wichtigste Treibhausgas, das von der Landwirtschaft freigesetzt wird. Durch eine mengenmäßig und zeitmäßig angepasste Ausbringung von Kunstdünger und Gülle auf die Felder lassen sich Lachgasemissionen reduzieren.

Flourkohlenwasserstoffe (H-FKW und FKW)

Bei den Fluorkohlenwasserstoffen wird zwischen den teilhalogenierten Fluorkohlenwasserstoffen (H-FKW) und den vollständig halogenierten Fluorkohlenwasserstoffen (FKW) unterschieden.

HFKW und FKW sind Gase, die - als Ersatz für die Ozon-schädigenden FCKW (Fluorchlorkohlenwasserstoffe) - zur Herstellung von Schaumstoff, in Kühlanlagen, als Feuerlöschsubstanzen und als Lösungsmittel eingesetzt werden. Teilweise wird ein Flourkohlenwasserstoffgas (Treibhausgaspotenzial kleiner 300) auch bei der Herstellung von Dämmstoffen (XPS-Platten) verwendet.

Das Treibhauspotenzial der einzelnen fluorierten Kohlenwasserstoffe ist sehr unterschiedlich und liegt zwischen 140 (Fluormethan, CH3F) und 14.800 (Trifluormethan, CHF3).

Schwefelhexafluorid SF6 und Stickstofftrifluorid NF3

Schwefelhexafluorid SF6 wird vor allem als Kühl- und Isolationsgas eingesetzt. Ein Hauptanwendungsgebiet findet sich insbesondere in der Elektrotechnik. Es wird als Schutzgas in Hochspannungsanlagen und in der Halbleiterindustrie als Ätz- und Reinigungsgas eingesetzt. Aufgrund der guten Schallschutzeigenschaften wurde SF6 früher als Isoliergas in Schallschutzfenstern verwendet.

SF6 ist ein sehr starkes Klimagas mit einer atmosphärischen Verweildauer von ca. 3.200 Jahren. SF6 hat ein Treibhauspotenzial von 22.800. Sein Anteil in der Atmosphäre und damit sein Anteil am Treibhauseffekt sind jedoch sehr gering.

Stickstofftrifluorid ist ein besonders klimaschädliches Treibhausgas, dessen Treibhauspotenzial rund 17.200-mal größer ist als jenes von Kohlendioxid. Seine Lebensdauer in der Atmosphäre beträgt bis zu 740 Jahre.

Stickstofftrifluorid wird vornehmlich in der Halbleiterindustrie, zum Beispiel bei der Herstellung von Flachbildschirmen und Solarzellen, eingesetzt, um Rückstände bei der Bedampfung zu entfernen.