Alternative Kraftstoffe. Sven Geitmann

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      2.4 Umweltbelastung

      Die Diskussion über den Einsatz fossiler oder erneuerbarer Energieträger geht weit über deren zeitliche Verfügbarkeit und den globalen Energieverbrauch hinaus. Sie beinhaltet darüber hinaus auch das überaus wichtige Thema der Umweltbelastung. Aber was genau bedeutet eigentlich Umweltbelastung?

      Mit der Umwelt ist neben den Menschen auch die gesamte Tier- und Pflanzenwelt gemeint – inklusive der Luft, die wir atmen, und des Bodens, auf dem wir gehen. Alle Einflüsse, die diese Umwelt negativ beeinflussen, können als Umweltbelastung bezeichnet werden.

      Am offensichtlichsten sind die Einschnitte in die Natur beim Braunkohleabbau, wie er beispielsweise in der Lausitz oder auch im Ruhrgebiet betrieben wird. Der Obertageabbau von Braunkohle ist zwar finanziell sehr viel günstiger als der Untertageabbau von Steinkohle, hat aber auch beträchtliche Umweltschäden zur Folge:

      · großräumige Grundwasserabsenkungen

      · Erschwerung der Trinkwassergewinnung

      · Bodenabsenkungen

      · Schäden an Pflanzen- und Tierwelt

      Auch für die Menschen hat dies drastische Auswirkungen, da ganze Siedlungen umgesetzt werden müssen. Allein bei Garzweiler II mussten zwölf Dörfer mit 8.000 Menschen umgesiedelt werden. Im Saarland wurde mittlerweile der Kohleabbau bis zum Jahr 2012 befristet, da es in der Vergangenheit durch wiederholte und immer häufiger werdende Bodenabsenkungen zu einer ernsthaften Gefährdung von Gebäuden und auch Menschen kam.

      ABB. 10: RIESIGE BAGGER BEACKERN RIESIGE BRAUNKOHLEFELDER

      Etwas subtiler und nicht ganz so offensichtlich geht es bei den Umweltbeeinträchtigungen zu, die durch die Nutzung der Primärenergieträger verursacht werden. Bei der Verbrennung (Oxidation) fossiler Energieträger werden unweigerlich Schadstoffe freigesetzt, weil sich bei dieser Reaktion deren chemische Struktur verändert. In der Theorie muss es sich dabei allerdings nicht gezwungenermaßen um Schadstoffe handeln. Solange eine vollständige Verbrennung von Kohlenwasserstoffen stattfindet (s. Formel), werden theoretisch nur Reaktionsprodukte erzeugt, die für die Umwelt unbedenklich sind: Kohlendioxid und Wasser. Inwieweit Kohlendioxid als schädlich oder unschädlich bezeichnet werden kann, wird im nachfolgenden Kapitel behandelt.

      C_nH_m + (n + m/4) O₂ → n CO₂ + m/2 H₂O

      Weil in der Realität aber nicht nur die Kohlenwasserstoffe als Reaktionspartner für Sauerstoff zur Verfügung stehen, sondern auch große Mengen Stickstoff (79% der Umgebungsluft sind Stickstoff), entstehen auch Stickoxide (NO_x), die als Schadstoffe angesehen werden. Noch problematischer wird es, wenn es zu einer unvollständigen Verbrennung infolge Sauerstoffmangels kommt, so dass Kohlenmonoxid, unverbrannte Kohlenwasserstoffe, Schwefeloxid und beim Dieselmotor auch Ruß entstehen.

      In der Praxis findet eigentlich nie eine vollständige Verbrennung statt. Demzufolge entstehen tatsächlich bei jedem Verbrennungsprozess, bei dem fossile Energieträger beteiligt sind, gewisse Mengen Schadstoffe: limitierte und nicht limitierte Emissionen.

       „Ob etwas giftig ist, entscheidet allein die Dosierung!“

       2.4.1 Limitierte Emissionen

      Bei den limitierten Emissionen handelt es sich um die gesetzlich reglementierten Schadstoffe. Dass andere Substanzen ebenfalls die Umwelt belasten können, ist selbstverständlich.

      · Kohlenwasserstoffe (C_nH_m): Allgemeine Bezeichnung für organische Verbindungen, die aus verschiedenen Anteilen Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen. Treten Kohlenwasserstoffe im Abgas auf, ist dies ein Zeichen für eine unvollständige Verbrennung mit entsprechend geringerem Wirkungsgrad. Aromatischen Kohlenwasserstoffverbindungen werden krebserregende Eigenschaften zugeschrieben.

      · Kohlenmonoxid (CO): Reiz-, farb- und geruchsloses Gas, das bei der unvollständigen Verbrennung von organischen Verbindungen entsteht. Es wirkt gesundheitsgefährdend, da es die Sauerstoffaufnahme des Blutes behindert.

      · Stickoxide (NO_x): NO_x umfasst Stickoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO₂). Sie entstehen insbesondere bei hohen Verbrennungstemperaturen. NO greift die Schleimhäute der Atmungsorgane an und begünstigt Atemwegserkrankungen. In Luft reagieren die Oxide in Verbindung mit Wasser zu Salpetersäure (HNO₃) und sind für den sauren Regen mitverantwortlich. Stickoxide tragen außerdem zur Smogbildung bei.

      · Ruß (C): Reiner, unverbrannter Kohlenstoff. Er wird vornehmlich in Dieselaggregaten erzeugt. An den Kohlenstoffpartikeln können polyzyklische, aromatische Kohlenwasserstoffe angelagert sein, denen eine karzinogene (krebserzeugende) Wirkung nachgesagt wird.

       2.4.2 Nichtlimitierte Emissionen

      · Schwefeldioxid (SO₂): Farbloses, stechend riechendes Gas. Es entsteht überwiegend als unerwünschtes Nebenprodukt bei der Verbrennung schwefelhaltiger, fossiler Energieträger wie beispielsweise Kohle oder Öl. Reaktionsprodukte von Schwefeldioxid führen vermischt mit Wasser und Salpetersäure zur Bildung sauren Regens, der für das Waldsterben mitverantwortlich ist.

      · Kohlendioxid (CO₂): Farbloses, nicht brennbares, geruchloses und ungiftiges Gas, das mit ca. 0,03 % natürlicher Bestandteil der Erdatmosphäre ist (s. auch Kap. 2.4.3 CO₂-Problematik).

      · Polyzyklische, aromatische Kohlenwasserstoffe (PAH): Einige besitzen karzinogene und auch mutagene Eigenschaften (Krebs und Mutationen auslösend).

      · Benzol, Toluol, Xylol (BTX): Leicht flüchtige, aromatische Einzel-Kohlenwasserstoffe 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 CO₂-Problematik

      Beim Thema Kohlendioxid scheiden sich die Geister, wie diese Substanz am treffendsten tituliert werden kann:

      · als Schadstoff

      · als Treibhausgas

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