Alternative Kraftstoffe. Sven Geitmann

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

      · als natürliches Umweltgas

      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,