Wasserstoff und Brennstoffzellen. Sven Geitmann
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Название: Wasserstoff und Brennstoffzellen
Автор: Sven Geitmann
Издательство: Автор
Жанр: Биология
isbn: 9783937863252
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2.4.2 Nichtlimitierte Emissionen
Schwefel-Dioxid (SO2): SO2 ist ein farbloses, stechend riechendes Gas. Es entsteht überwiegend als unerwünschtes Nebenprodukt bei der Verbrennung schwefelhaltiger, fossiler Energieträger wie Kohle oder Öl. Reagiert Schwefel-Dioxid mit dem in der Atmosphäre enthaltenen Wasserdampf, entsteht schwefelige Säure (H2SO3), die zur Bildung von saurem Regen führt, der für das Waldsterben mitverantwortlich ist.
Kohlenstoff-Dioxid (CO2): Farbloses, nicht brennbares, geruchloses und ungiftiges Gas, das mit etwa 0,03 Prozent natürlicher Bestandteil der Erdatmosphäre ist.
Polyzyklische, aromatische Kohlenwasserstoffe (PAH): Einige besitzen karzinogene und auch mutagene Eigenschaften (Krebs und Mutationen auslösend).
Benzol, Toluol, Xylol (BTX): leicht flüchtige, aromatische Einzelkohlenwasserstoffe in ringförmiger chemischer Anordnung, Benzinbestandteile. Benzol gilt als krebserzeugend, Toluol kann in erhöhter Konzentration Schleimhautreizungen, Störungen des Nervensystems sowie Schädigungen an Leber, Niere und Gehirnzellen verursachen.
Formaldehyd (HCHO oder CH2O): wasserlösliches, sehr reaktionsfreudiges, säuerlich-stechend riechendes, farbloses Gas, karzinogen. Es gehört zur Gruppe der Aldehyde und kommt meist in 35%iger wässriger Lösung als Formalin in den Handel. Es entsteht als Nebenprodukt bei fast allen Verbrennungsprozessen.
2.4.3 Schadstofffreisetzung
Je nach Energiewandler und Einsatzgebiet werden unterschiedliche Energieträger verwendet. Folglich unterscheiden sich dementsprechend auch die Menge sowie die Zusammensetzung der Emissionen (Abb. 4).
Für den Straßenverkehr werden vorrangig Otto- und Diesel-Motoren eingesetzt, die Benzin beziehungsweise Dieselöl verbrauchen. In Kraftwerken können je nach Bauart Braun- oder Steinkohle, Erdgas und auch Erdöl in großen Turbinen verfeuert werden. In der Industrie kommt es zu einer Ansammlung verschiedener Energiewandlungsprozesse, während es in privaten Haushalten entweder Kohleöfen gibt oder Brennkessel, die bisher meist mit Öl und inzwischen zunehmend mehr mit Gas befeuert werden.
ABB. 4: EMISSIONEN IN UNTERSCHIEDLICHEN WIRTSCHAFTSZWEIGEN
Emissionen unterteilt nach Sektoren in Deutschland.
Quelle: Bundesministerium für Wirtschaft
Im gesamten Verkehrssektor (Straßen-, Schienen-, Wasser- und Luftverkehr) werden über 60 Prozent der NOx-Emissionen abgegeben. Etwa 20 Prozent werden in Kraftwerken erzeugt und weitere 10 Prozent entstehen durch Industriefeuerung. Der Verkehr ist darüber hinaus für über 55 Prozent der CO-Emissionen verantwortlich.
Etwas mehr als 20 Prozent Kohlenstoff-Monoxid emittieren die privaten Haushalte und etwas weniger als 20 Prozent die Industrie. Mehr als ein Drittel aller Kohlenstoff-Dioxid-Emissionen wird in Kraftwerken erzeugt und jeweils ein Sechstel im Straßenverkehr, in den Haushalten und durch die Industriefeuerung.
2.5 Kohlenstoff-Dioxid
Beim Thema Kohlenstoff-Dioxid gehen die Meinungen auseinander, ob diese Substanz als Schadstoff angesehen wird, als Treibhaus-Gas oder lediglich als ganz natürliches Umweltgas.
Kohlenstoff-Dioxid (CO2) ist ein ungiftiges Gas und natürlicher Bestandteil der Erd-Atmosphäre. Für die Pflanzenwelt ist es unverzichtbar. Es wird von den Pflanzen bei der Photosynthese in energiereichere Kohlenhydrate umgewandelt, wobei Sauerstoff frei wird. Für diesen Vorgang sind lediglich Sonnenenergie und Wasser notwendig. Der auf diese Weise produzierte Sauerstoff bildet die Lebensgrundlage für alle Säugetiere (inkl. Mensch).
Die außerdem bei der Photosynthese erzeugten Kohlenhydrate werden von tierischen Organismen bei deren Stoffwechsel aufgenommen (Pflanzenfresser essen Grünzeug). Während des Verdauungsvorganges werden die Pflanzen wieder zu CO2 und Wasser abgebaut und anschließend über die Atmung an die Außenluft abgegeben beziehungsweise in Biomasse umgewandelt.
Somit schließt sich ein Kreislauf, in dem Kohlenstoff-Dioxid nichts weiter ist als ein lebensnotwendiges Umweltgas.
Kohlenstoff-Dioxid hat jedoch auch Auswirkungen auf das Klima und wird in diesem Zusammenhang als Klimagas bezeichnet: Die Erd-Atmosphäre ist weitestgehend durchlässig für einfallendes, sichtbares Sonnenlicht. Die Rückstrahlung von langwelliger Infrarot-Strahlung wird hingegen teilweise verhindert. Dafür sind verschiedene Klimagase verantwortlich, von denen Wasserdampf in hohen Luftschichten den größten Einfluss hat.
TAB. 5: WIRKPOTENTIAL VERSCHIEDENER KLIMAGASE
Damit verhält sich die Atmosphäre ähnlich wie das Glasdach eines Treibhauses, woher dieses Phänomen auch seinen Namen bekommen hat. Diese natürliche Eigenschaft der Erd-Atmosphäre hebt die durchschnittliche Temperatur der Erdoberfläche um etwa 30 °C. Ohne diese Eigenschaft wäre es also um einiges kälter auf diesem Planeten.
Wird allerdings heute von „Treibhaus-Effekt“ gesprochen, ist eine weitergehende Erwärmung gemeint, die der Konzentrationszunahme von Kohlenstoff-Dioxid, Methan, FCKW, Distickstoff-Oxid sowie anderen Spurengasen zugeschrieben wird. Einige Klimamodelle sagen in den nächsten 50 Jahren eine globale Temperaturerhöhung um 1,5 bis 4,5 °C voraus.
Seit dem Klimagipfel in Rio de Janeiro im Jahr 1992 diskutieren die Teilnehmer-Staaten über ein gemeinsames Vorgehen, um eine menschengemachte Temperaturerhöhung und fortschreitende Klimaveränderung einzudämmen. Nachdem es damals neben wichtigen verabschiedeten Dokumenten (Agenda 21) noch keine konkreten Vereinbarungen gegeben hatte, einigten sich im Jahr 1997 insgesamt 160 Staaten in der japanischen Stadt Kyoto auf eine Verringerung ihres Schadstoff-Ausstoßes. Die Industrieländer verpflichteten sich, ihre Emissionen an Kohlenstoff-Dioxid und Treibhaus-Gasen bis zum Zeitraum 2008 bis 2012 um 5 Prozent gegenüber dem Vergleichsjahr 1990 zu senken. Von dieser Vereinbarung distanzierten sich jedoch die Vereinigten Staaten.
Im Sommer 2001 wurde in Bonn ein weiterer Versuch unternommen, das so genannte Kyoto-Protokoll dennoch in Kraft treten zu lassen. Dies gelang unter erheblichen Zugeständnissen, allerdings ohne die Beteiligung der USA.
Die Europäische Union hat im Rahmen dieser Vereinbarung zugesichert, ihre Emissionen zukünftig um 8 Prozent zu reduzieren. Wegen der unterschiedlichen Lastverteilung innerhalb der EU wird die Bundesrepublik 21 Prozent beisteuern, während anderen europäischen Ländern ein Anstieg ihrer Zahlen zugestanden wurde. Mittelfristig (bis zum Jahr 2020) ist eine Emissionsreduktion von 20 bis 40 Prozent angepeilt, langfristig (bis 2040) von 70 Prozent.
