Ursachen des Klimawandels

CO2-Ausstoß im Straßenverkehr, Foto: BMU

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Der vermehrte Ausstoß von klimawirksamen Gasen durch die Lebens- und Verhaltensweisen von Menschen überall auf der Welt wird heute allgemein als die wesentliche Ursache für die seit Jahren spürbaren Veränderungen des Erdklimas gesehen. Zwar wird das Klimagas CO2 immer frei, wenn Menschen, Tiere und Pflanzen atmen, wenn Wälder gerodet oder wenn Holz, Torf oder Kohle verbrannt werden, wie es Menschen seit Jahrtausenden tun. Doch erst die Industrialisierung veränderte wohl Leben und Wirtschaften auf der Welt so stark, dass die damit einhergehenden Klimagasemissionen das Erdklima spürbar veränderten: Mit der Erfindung der mechanischen Spinnmaschine „Spinning Jenny“ im England des Jahres 1764 war es plötzlich möglich, sehr viel mehr Garn in kürzerer Zeit und mit weniger menschlicher Arbeitskraft herzustellen. Ab 1784 setzte sich zunächst sehr langsam, dann rasant der Einsatz von mechanischen Webstühlen durch und revolutionierte die Produktionsbedingungen in der Textilindustrie. Die zunehmende Weiterentwicklung der Dampfmaschine nach ihrer Erfindung im Jahre 1712 eröffnete unter vielen anderen auch die Möglichkeiten, Kohle in tiefer gelegenen Schichten der Erde abzubauen, weite Wege in kürzerer Zeit zurückzulegen und Maschinen zur Herstellung von Gütern zu betreiben. Industrielle Produktion unter hohem Energie- und Rohstoffeinsatz, weitgehende Mobilität zu Land, zu Luft und auf der See, auf Wachstum und Expansion ausgerichtete Wirtschaftsweisen in Industrie und Landwirtschaft gehen auf diese Anfänge zurück und prägen die Wirtschaft und das Leben in den Industriestaaten der Erde bis heute. Sie gehen jedoch mit einem hohen und fatalen Ausstoß von klimarelevanten Gasen einher:

Kohlendioxid (CO2)

Immer wenn Kohlenstoffhaltige Materie verbrennt, wird dabei CO2 frei. Kohle, Holz, Erdöl oder Torf werden überall auf der Welt verbrannt, um zu heizen, Strom zu gewinnen oder Maschinen anzutreiben. Billionen Tonnen CO2 gehen jedes Jahr auf diese Weise in die Atmosphäre. Werden die fossilen Energieträger Erdöl, Kohle, Torf und Erdgas verbrannt, wird Kohlendioxid frei, das vor vielen Millionen Jahren eingeschlossen wurde. Aber auch wenn Menschen, Tiere und Pflanzen atmen, entweicht Kohlendioxid in die Atmosphäre. Grüne Pflanzen brauchen das Gas jedoch auch für die Photosynthese, sie sind also in der Lage, CO2 aus der Atmosphäre aufzunehmen und in Biomasse umzuwandeln. Wälder, Wiesen und Algen sorgen also dafür, dass weniger CO2 frei in die Atmosphäre gelangt – fehlen Pflanzen, fehlt auch dieser Ausgleicheffekt. Werden Wälder gerodet, um Acker- oder Weidefläche zu gewinnen, werden Sümpfe trockengelegt, um dort Häuser zu bauen, werden Grün- in Ackerflächen umgewandelt, so hat dies stets hohe CO2-Emissionen zur Folge, die im Anschluss nicht ausgeglichen werden können: Sojafelder binden weit weniger CO2, als es Wälder konnten, eine Gartenbepflanzung kann eine intakte Wiese nicht ersetzen. Besonders dramatische Auswirkungen auf das Erdklima hat daher die Vernichtung der nördlichen und südlichen Regenwälder. Im Falle der tropischen Regenwälder gibt es zudem deutliche Hinweise, dass auch ihre Zerschneidung durch Straßen oder Wirtschaftsschneisen dauerhaft schwere Schäden verursacht. Forscher des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) weisen darauf hin, dass durch die Zerschneidung großer zusammenhängender Waldflächen nicht lediglich eine bestimmte Zahl von Pflanzen vernichtet wird. Es entstehen zudem plötzlich Waldränder, wo vorher keine waren. An den Rändern herrschen jedoch andere Wind- und Lichtverhältnisse, finden Tiere und Pflanzen ein anderes Mikroklima als im Waldinneren. Entsteht durch Rodung plötzlich Rand, wo vorher keiner war, so sterben dort Bäume – nach Erkenntnissen der Helmholtz-Forscher über tropische Regenwälder vor allem alte, große Exemplare. Noch ist unklar, ob und in wieweit sich die neu zugeschnittenen Waldflächen regenerieren können, fest steht aber schon heute: kleine Waldstücke speichern verhältnismäßig weniger Biomasse als große Flächen – nicht nur im Sinne der Artenvielfalt und des Erhalts wertvoller Lebensräume, sondern auch für das Klima unseres Planeten sind daher 100 ha zusammenhängenden Waldes günstiger als 10 mal 10 ha.

Methan (CH4)

21mal wirksamer als das berühmte CO2 ist Methan. Der Kohlenwasserstoff macht ungefähr ein Sechstel der Gesamtmenge an Klimagasen aus, die durch menschliches Handeln auf der Erde freiwerden; die Wissenschaftler des UN-Klimaprogramms schätzen den Methan-Anteil inzwischen sogar auf rund 20 %. Das Gas entsteht, wenn bestimmte Bakterien pflanzliches Material abbauen, ohne dass dabei Sauerstoff zur Verfügung stünde. So entweichen etwa aus Mooren und Sümpfen große Mengen Methan. Hören und Riechen kann man diesen Prozess auch in Rinderställen: Die Verdauung der Kühe funktioniert nur mit Hilfe verschiedener Bakterien, wobei unter anderem Methan entsteht, das den Kühen vorn und vor allem hinten entweicht. Etwa 100 kg Methan entlässt eine Milchkuh durchschnittlich jährlich in die Atmosphäre. Wie in der Haltung von Schweinen, Geflügel und andere Tieren fallen zudem noch gewaltige Mengen Kot an. Gelangen Mist und Gülle als Dünger auf die Felder, wird das Methan frei.

Die Tierhaltung insgesamt ist einer der wichtigsten Verursacher der klimaschädlichen Emissionen. Eine andere Methanquelle liegt im Anbau von Reis auf überfluteten Feldern. Das Wasser sorgt dafür, dass die Böden arm an Sauerstoff sind und so schlägt auch dort die Stunde der methanbildenden Bakterien, die die Pflanzenreste nach der Ernte abbauen. Auch bei der Gewinnung und Verbrennung von Erdgas, dem Abbau von Kohle sowie auf Mülldeponien werden gewaltige Mengen Methan freigesetzt. Seit einiger Zeit blicken Klimaforscher zudem besorgt auf den Meeresboden: Auch dort sorgen Bakterien dafür, dass tote Tiere, abgestorbene Pflanzenteile und alles andere organische Material zersetzt wird. Ein Teil davon bleibt im Boden und dient besonderen Bakterien wiederum als Nahrung, ein anderer Teil steigt auf und entweicht an der Wasseroberfläche in die Atmosphäre, der weitaus größte Teil des Methans aber wurde durch Druck und Kälte zu einem festen Stoff: „Methanhydrat“. Unter den Druck- und Temperaturbedingungen des Meeresbodens blieb dieses „feste Methan“ seit Jahrtausenden dort gebunden und lagerte sich im Boden ab. Steigt jedoch, wie derzeit zu beobachten, die Temperatur der Meere an, wird es sich wieder lösen, als Gas in die Atmosphäre entweichen und dort dazu beitragen, die Erde noch wärmer werden zu lassen.

Lachgas (N2O)

Wenn die Teile abgestorbener Pflanzen in einer sauerstofffreien oder –armen Umgebung verfaulen, wird dabei Distickstoffmonoxid frei, das eher unter seinem Trivialnamen „Lachgas“ bekannt ist. Die Stickstoffverbindung wird zum Beispiel bei Verbrennungsprozessen zum Antrieb von Maschinen oder Verkehrsmitteln frei, ein wesentlicher Teil der weltweit gemessenen Lachgas-Emissionen geht allerdings auf die Landwirtschaft zurück: Künstliche Stickstoffdünger werden in großen Mengen auf die Felder der Welt aufgebracht, wo sie sich im Boden lösen. Häufig sind das deutlich größere Mengen, als die Pflanzen aufzunehmen vermögen, so dass ein Großteil des nun gelösten Stickstoffs in Nitrat, Stickstoffmonoxid oder eben Lachgas umgewandelt wird. Das gleiche passiert, wenn Gülle oder Mist zur Düngung auf die Felder gebracht werden. Auch in Seen und Ozeanen entsteht Lachgas, wenn pflanzliches Material abgebaut wird und das umso mehr, je mehr Nitrat im Wasser ist. Durch Regen, übers Grundwasser oder durch Überschwemmungen werden die Nitratüberschüsse landwirtschaftlicher Flächen in Flüsse, Seen und schließlich Ozeane gespült - die starke Düngung landwirtschaftlicher Flächen kommt so doppelt zum Tragen. Da Lachgas nicht nur den Treibhauseffekt selbst verstärkt sondern auch die Ozonschicht zerstört, ist es ein besonders starkes Klimagas.

Weitere Klimagase

Kohlendioxid, Lachgas, Methan sind nicht die einzigen aber die mengenmäßig bedeutsamsten Klimagase. Daneben sorgen auch Fluorierte Kohlenwasserstoffe (H-FKW und FKW). Schwefelhexafluorid, Stickstofftrifluorid und Tetrafluorethan für Sorgenfalten auf den Stirnen der Klimaforscher. Die fluorierten Kohlenwasserstoffe H-FKW und FKW ersetzen die seit 1995 EU-weit verbotenen FCKW-Verbindungen, die als Kühlmittel und Treibgase bekannt wurden. Zwar sind H-FKW und FKW weniger klimaschädlich als die alten „Ozonschichtzerstörer“, aber ungefährlich sind sie keineswegs. Sie gelangen aus der Aluminium- und Halbleiterherstellung, aus Kälte- und Klimaanlagen oder auch über die Herstellung von Montageschäumen in die Umwelt. Schwefelhexafluorid wird für die Herstellung von Schallschutzfenstern und Autoreifen genutzt. All diese Verbindungen gelangen im Vergleich zu CO2, Methan und Lachgas nur in sehr kleinen Mengen in die Atmosphäre – ihre klimaschädigende Wirkung ist jedoch erheblich größer.