Alternative Kraftstoffe. Sven Geitmann

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СКАЧАТЬ style="font-size:15px;">      Kohlendioxid, chemisch korrekt Kohlenstoff-Dioxid genannt, ist ungiftig und ein natürlicher Bestandteil der Erdatmosphäre. Bei der Photosynthese wird es von Pflanzen mit Hilfe der Sonnenenergie und Wasser in energiereichere Kohlenhydrate überführt, wobei Sauerstoff freigesetzt wird, den wiederum Menschen und Tiere zum Leben und Überleben benötigen. Auch die Kohlenhydrate werden von Mensch und Tier für deren Stoffwechsel aufgenommen, zu CO₂ und Wasser abgebaut und durch Atmung an die Außenluft abgegeben beziehungsweise in Biomasse umgewandelt.

      Vor Jahren waren sich die Wissenschaftler noch uneins darüber, ob Kohlendioxid tatsächlich einen Einfluss auf das Klima hat. Mittlerweile stimmen weit über 90 % der Wissenschaftler darin überein, dass die vom Menschen verursachte Emission von Treibhausgasen (inklusive Kohlendioxid) einen globalen Klimawandel bewirkt. Bei der Interpretation dieser Aussage, welche Folgen dies also haben könnte, sind sich die Forscher jedoch noch uneins.

      Aber worum genau geht es eigentlich bei der CO₂-Problematik?

      Die Erdatmosphäre ist weitestgehend durchlässig für einfallendes, sichtbares Sonnenlicht. Die Rückstrahlung von langwelliger Infrarotstrahlung ins Weltall wird hingegen erschwert, weil bestimmte Substanzen in der Atmosphäre dies teilweise verhindern. Damit verhält sich die Atmosphäre ähnlich wie das Glasdach eines Treibhauses, wovon dieses Phänomen seinen Namen bekommen hat: Treibhauseffekt.

      Nach der aktuellen wissenschaftlichen Definition trägt der in hohen Luftschichten befindliche Wasserdampf zu zwei Dritteln die Schuld an dieser verminderten Rückstrahlung. Zu einem Viertel ist daran Kohlendioxid, zu etwa 2 % sind Methan und zu rund einem Zehntel andere klimawirksame Substanzen beteiligt. Diese im eigentlichen Sinne natürliche Eigenschaft der Atmosphäre hebt die durchschnittliche Temperatur der Erdoberfläche um etwa 30 °C an. Ohne dieses Phänomen wäre es also um einiges kälter auf unserem Planeten.

      Wird heutzutage vom Treibhauseffekt gesprochen, ist damit eine über das natürliche Maß hinausgehende Erwärmung der Erde gemeint. Einige Klimamodelle sagen in den nächsten 50 Jahren eine globale Temperaturerhöhung um 1,5 bis 4,5 °C voraus. Diese deutliche Erwärmung wird der Konzentrationszunahme von Kohlendioxid, Methan, FCKW, Distickstoff-Oxid sowie anderer Spurengase zugeschrieben, die auf die Industrialisierung der Menschheit zurückgeführt wird.

      Seit dem ersten Klimagipfel in Rio de Janeiro im Jahr 1992 diskutieren die Teilnehmerstaaten über eine geeignete gemeinsame Vorgehensweise, um diese von den Menschen verursachte Temperaturerhöhung einzudämmen. Zunächst einigte man sich auf die Agenda 21, die keine konkreten Vereinbarungen beinhaltete. Erst im Jahr 1997 verständigten sich insgesamt 160 Staaten in der japanischen Stadt Kyoto auf die Verringerung ihres Schadstoffausstoßes. Die Industrieländer verpflichteten sich, ihre Emissionen an Kohlendioxid und Treibhausgasen bis zum Zeitraum 2008 bis 2012 um durchschnittlich 5,2 % gegenüber dem Vergleichsjahr 1990 zu senken. Offiziell in Kraft getreten ist das Kyoto-Protokoll erst 2005. Die Vereinigten Staaten von Amerika, damals der weltweit größte CO₂-Emittent, distanzierten sich jedoch zunächst ebenso wie einige weitere Nationen von dieser Vereinbarung.

      Die im Protokoll vereinbarten Maßnahmen sollen Anreize schaffen, Emissionen zu reduzieren. Der Beschluss nennt verschiedene Instrumente, mit denen die Emissionsziele erreicht werden können, wie zum Beispiel den internationalen Emissionshandel.

      Die Europäische Union (EU) hat im Zuge dieser Vereinbarung zugesichert, ihre CO₂-Emissionen um 8 % bis zum Zeitraum 2008 bis 2012 zu reduzieren. Wegen der unterschiedlichen Lastverteilung innerhalb der EU hat die Bundesrepublik Deutschland 21 % zugesichert, während anderen europäischen Ländern ein Anstieg ihrer Zahlen zugestanden wurde (z. B. Griechenland: +25 %). Bis zum Jahr 2020 war ursprünglich eine Emissionsreduktion von 30 % und bis 2040 von 70 % angepeilt worden. Diese Zielsetzung wurde jedoch in zahllosen Verhandlungen aufgegeben. Ende 2008 stimmte das EU-Parlament stattdessen dafür, 20 % Treibhausgasemissionsverminderung bis 2020 anzupeilen.

      Momentan emittieren fast alle Länder eher mehr als weniger Kohlendioxid gegenüber 1990. Dass Russland gemäß Abbildung 11 zumindest von 1990 zu 2003 eine löbliche Ausnahme bildete, lag vorrangig am Zusammenbruch der Industrie nach dem Zerfall der Sowjetunion, von dem sich die dortige Wirtschaft nur allmählich erholte. Speziell die Vereinigten Staaten von Amerika, die für einen Großteil des weltweiten CO₂-Ausstoßes verantwortlich sind, steigerten ihren Anteil in der Vergangenheit deutlich. Mittlerweile gibt es allerdings auch von Seiten der US-Regierung deutliche Signale der Einsicht. Selbst dort wird der Klimawandel inzwischen als ernst zu nehmendes Problem angesehen. 2008 löste China offiziell die USA als Haupt-CO₂-Emittent ab.

ABB. 11: ENTWICKLUNG DER KOHLENDIOXIDEMISSIONEN WELTWEIT [Mio. t CO₂]

      Deutschland bildet bei der CO₂-Reduzierung fast schon eine Ausnahme und verfügt im Bereich der erneuerbaren Energien sowie bei der Klimadebatte über eine gewisse Vorreiterrolle. Die Bundesregierung erklärte 2007 in einer Regierungserklärung, der Ausstoß von Kohlendioxid solle in Deutschland bis zum Jahr 2020 gegenüber dem Vergleichsjahr 1990 um 40 % reduziert werden. Diese Vorgabe wird nach einhelliger Meinung als sehr ambitioniert bewertet. 2009 lag die Absenkung bei 28,7 %.

      Gemeinsame Schritte zur Eindämmung der Kohlendioxidemissionen speziell im Fahrzeugsektor kommen nur langsam voran. Lange Zeit konnte europaweit keine Einigung bei der Beschränkung des CO₂-Ausstoßes von Neuwagen erzielt werden. Eine Festlegung des Kohlendioxidausstoßes auf 120 g/km scheiterte an der Lobbyarbeit insbesondere deutscher Automobilkonzerne, so dass sich der EU-Umweltministerrat 2008 auf einen Grenzwert von 130 Gramm CO₂ pro Kilometer verständigte. Ein Grenzwert von 120 g CO₂ pro Kilometer soll erst ab 2015 gelten.

       2.4.4 Schadstofffreisetzung

      Je nach Energiewandlung und Einsatzgebiet werden verschiedene Energieträger verwendet. Dementsprechend unterschiedlich sind die Mengen sowie die Zusammensetzungen der jeweiligen Emissionen (Abb. 12). Für den Straßenverkehr werden vorrangig Otto- und Diesel-Motoren eingesetzt, die Benzin beziehungsweise Dieselöl verbrennen. In Kraftwerken können je nach Bauart Braun- oder Steinkohle, Erdgas und auch Erdöl verfeuert werden.

      Im gesamten Verkehrssektor (Straßen-, Schienen-, Wasser- und Luftverkehr) werden über 60 % der insgesamt anfallenden NO_x-Emissionen abgegeben. Der Verkehr ist darüber hinaus für über 55 % der CO-Emissionen verantwortlich, wobei der maßgebliche Anteil im Straßenverkehr von Pkw freigesetzt wird. Außerdem kommt mehr als ein Sechstel aller Kohlendioxidemissionen aus dem Fahrzeugsektor.

      Staubemissionen sind nicht erst seit der Feinstaubdebatte von 2005 ein Problem. Im Kfz-Sektor wird mittlerweile zwar gegen den weiteren Partikelausstoß vorgegangen, indem beispielsweise einige Städte Umweltzonen eingerichtet haben. Der Hauptemittent von Feinstaub ist jedoch die Industrie mit ihrer Vielzahl an chemischen und thermodynamischen Prozessen. Staub kann daher die unterschiedlichsten chemischen Zusammensetzungen aufweisen. Er sollte jedoch nicht mit Ruß verwechselt werden, der beispielsweise in Dieselaggregaten freigesetzt wird und an dem karzinogene polyzyklische Kohlenwasserstoffe haften können.

      Die im Verkehrssektor seit Jahren gültigen EURO-Abgasnormen (s. Tab. 3) spiegeln recht gut wieder, wie neue Techniken zu einer schrittweisen Eindämmung der Emissionen beigetragen haben. Die Regulierung der Schadstoffgrenzwerte, die es seit 1970 gibt, hat entscheidend daran mitgewirkt, dass die meisten Neufahrzeuge heute verglichen mit der Zeit СКАЧАТЬ