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  NatÍ-Kurs der 11. Klasse
  TREIBHAUSEFFEKT
 

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INHALT:

Der Treibhauseffekt
Methandiskussion
CO2 Diskussion
Technologien gegen den Treibhauseffekt
CCS
"künstliche Bäume"


DER TREIBHAUSEFFEKT:
Vor einigen Wochen ging ein Bild durch die Medien: Eine Kuh, die in ihrem Bauch einen gulliähnliches Loch hat. Doch was hat es damit auf sich?


In der Kuh befindet sich ein Loch                       Bildquelle: Milchverarbeitung.de


Eine bekannte deutsche Wissenssendung ist diesem Thema auf die Spur gegangen. Diese Kühe gibt es wirklich – wenn auch nur vereinzelt und bis jetzt nur zu Forschungszwecken. Keine Angst, liebe Kuhliebhaber: Das Loch wird der Kuh via Vollnarkose eingepflanzt und durch es erleiden die Kühe keine Schmerzen.
Es hat einen ganz besonderen Zweck: Es soll den Treibhauseffekt verringern. Doch Treibhauseffekt, was ist das, und was hat das mit Löchern in Kühen zu tun?


Um diese Frage zu beantworten, werde ich erstmal den Treibhauseffekt erklären.

Der Treibhauseffekt bezeichnet den Vorgang der Reflektion der Sonnenstrahlen durch bestimmte Gase in der Erdatmosphäre. Die Sonnenstrahlen dringen im Normalfall erst auf die Erdoberfläche durch und würden, wenn keine Gase in der Atmosphäre vorhanden werden, auch wieder von der Erde komplett „weggestrahlt“ werden. Also gelangen die – von der Erdoberfläche reflektierten – Sonnenstrahlen wieder zurück in die Atmosphäre. Dort wird aber ein Teil der Sonnenstrahlen wiederum durch die sogenannten Treibhausgase wieder auf die Erde reflektiert, so dass diese sich zusätzlich erwärmt.
An sich ist dieser Effekt nicht schlimm – ganz im Gegenteil, gäbe es ihn nicht, würde die Durschnittstemperatur auf der Erde lebensfeindliche –18°C betragen, zum Vergleich: Im Moment beträgt sie 14°C.

Diesen Effekt gibt es selbstverständlich nicht nur auf der Erde, auf der Venus zum Beispiel ist er sogar noch extremer: Ohne Atmosphäre betrüge die Temperatur dort „nur“ 140°C, mit sind es 440°C.

Das Problem dabei sind jedoch die vom Menschen produzierten zusätzlichen Treibhausgase. Obwohl sie zwar einen scheinbar geringen Teil der Treibhausgase ausmachen, reichen diese schon zur Erwärmung der Erde um mehrere Grad. Obwohl CO2 als der Klimakiller schlechthin gilt, ist es jedoch nicht am „klimawirksamsten“: CO2 ist sogar das schwächste Treibhausgas. Lediglich die riesigen Massen an CO2
machen es so gefährlich. Weitere Treibhausgase und ihre Klimawirkung :

Methan (CH4) mit einer 21-fachen Wirkung wie CO2 und einer Bestehensdauer von 9 - 15 Jahre

Lachgas (N2O) mit einer 310-fachen Wirkung wie CO2 und einer Bestehensdauer von 120 Jahre

Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) mit einer 140 - 11.700-fachen Wirkung wie CO2 und einer Bestehensdauer von 1,5 - 264 Jahre


Hinzu kommt noch das Gas Ozon (O3), welches jedoch ganz unterschiedliche Wirkung hat. Diese hängt davon ab, in welcher Höhe der Atmosphäre es vorkommt. Natürlicherweise entsteht es in der obersten Schicht der Atmosphäre durch die Spaltung von Sauerstoff durch UV-Strahlen. Dort ist es für den Menschen sogar lebenswichtig – denn es verhindert, dass krebserregende Sonnenstrahlen auf die Erde gelangen. Von Menschen produziert gelangt es jedoch nur in die untere Schicht der Atmosphäre und wirkt dort als Treibhausgas.

Doch nun zurück zum Thema: Wie jeder weiß produzieren Kühe Methan, welches neben CO2 zu den Treibhausgasen überhaupt zählt. Kühe „rülpsen“ alle 40 Sekunden Methan aus, welches insgesamt 5% des weltweiten Treibhauseffekts ausmacht. Würden also die Kühe in Deutschland kein Methan produzieren, würde das den Treibhauseffekt so stark verringern, als ob 5 Millionen Deutsche kein Auto mehr fahren würden.

Das Methan entsteht bei den Kühen im Magen durch das Zersetzen ihrer Nahrung durch eine bestimmte Bakterienart, die Archaibakterien. Um die Produktion von Methan zu stoppen, müssten also die Bakterien unschädlich gemacht werden. Dies geht mithilfe von sogenannten Taminen, pflanzliche Gerbstoffe, die in Eicheln, Kastanien, Weintrauben und Hornklee vorkommen. Durch diese werden die Archaibakterien unschädlich gemacht und die Methanproduktion um ein vielfaches reduziert. Dabei gibt es jedoch ein Problem: Die Kühe fressen die Tamine nicht, sie schmecken einfach zu bitter. Hier kommt nun das Loch ins Spiel: Durch das Loch kann die Magenaktivität beobachtet werden und je nach Nahrungsmenge im Pansen können Tamine dazugegeben werden. Die methanmindernden Tamine werden zur Zeit weiterentwickelt, sodass sie in Zukunft flächendeckend - auch ohne Loch in der Kuh - mit der Nahrung eingesetzt werden können.  

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TECHNOLOGIEN GEGEN DEN TREIBHAUSEFFEKT:


Selbstverständlich wird, um den Treibhauseffekt zu verringern, ständig versucht, die Techniken der Energiegewinnung umweltfreundlicher zu gestalten. Das am Treibhauseffekt am meisten beteiligte Gas, CO2, stellt dabei das Hauptproblem dar. Vor allem durch Kohlekraftwerke gelangt es in extrem großen Zahlen in die Atmosphäre, pro Kilo verbrannte Kohle entstehen beinahe drei Kilo Kohlenstoffdioxid.

CCS:

Schlaue Köpfe haben sich dementsprechend überlegt, wie man verhindern kann, dass dieses Gas in die Atmosphäre gerät. Und anstatt einfach klimafreundliche Energiegewinnung zu unterstützen, kam man auf die extrem schlaue Idee, das CO2 einfach in die Erde zu pumpen, wo ja scheinbar genug Platz ist. Dies nennt sich Carbon Dioxide Capture and Storage (kurz: CCS).

Zuerst werden dabei die aus der Verbrennung der Kohle entstehenden Rauchgase entschwefelt und in einem aufwendigen Verfahren wird das CO2 von den restlichen Gasen getrennt, worauf es verflüssigt wird. Dabei wird einer der größten Nachteile der Methode offenbart: Die zusätzliche Energie, die dafür benötigt wird, macht das Kohlekraftwerk extrem ineffizienter: Es verliert dabei beim Wirkungsgrad etwa 10%, weswegen etwa 16-26% mehr Kohle benötigt würde, um die fehlende Leistung auszugleichen. Verflüssigt wird das Gas dann via Pipeline zu den Speicherplätzen transportiert, wo es dann in die Formation gepresst wird. Obwohl dies als eine plausible Lösung des CO2-Problems erscheint, erschallen Contras besonders vonseiten der Wissenschaft. Denn die benötigte Energie zur Verflüssigung von CO2 würde den technischen Fortschritt von mehreren Jahrzehnten zunichte machen.
Dementsprechend halte auch ich diese Technologie für noch nicht ausgereift und wenig praktisch anwendungsfähig.



KÜNSTLICHE BÄUME:

Aufgrund der in den Medien allgegenwärtigen Auswirkungen des Treibhauseffekts werden verzweifelt Technologien entwickelt, um jenen zu stoppen. Kein Wunder, dass man sich also zunehmend mit dem sogenannten „Geo-Engineering“ beschäftigt, also gezielt in die Atmosphäre eingreift, um die gefährlichen Treibhausgase zu tilgen.

Eine Vereinigung von diesen „Geo-Engineers“, die britische „Institution of Mechanical Enginners“ hat aus diesem Grunde eine Studie mit verschiedenen Ideen zum Mildern des Treibhauseffekts veröffnet. Die Spektakulärste dieser Ideen ist dabei wohl die der „künstlichen Bäume“. Am Straßenrand und in Großstädten aufgestellt sollen diese eine große Menge CO2 tilgen – doch wie?

Den künstlichen Bäumen liegt das sogenannte Air-Capture-Verfahren zugrunde. Dabei wird die Luft über künstliche Chemikalien, in den meisten Fällen Natriumhydroxid, geleitet. Bei der Reaktion von dem Kohlendioxid und dem Natriumhydroxid entsteht dann Natriumkarbonat, welcher durch zugeben von Kalk (Kalziumoxid) dies dann zu Kalziumkarbonat wandelt. Dieses Kalziumkarbonat kennt jeder von uns – es ist Kalkstein. Dieser Kalkstein kann dann entweder weiterverwendet werden, oder durch Erhitzen kann das CO2 wieder freigesetzt werden, damit es mit dem CSS-Verfahren in der Erde vergraben werden kann.


Aussehen der künstlichen Bäume (Zum Vergrößern klicken)   
© Institution of Mechanical Engineers

Ein künstlicher Baum ist jedoch alles andere als günstig – 20.000 Euro kostet ein Baum, zuviel, um einen direkten großflächigen Nutzen zu haben. Allerdings schluckt einer dieser Bäume pro Tag 10 Tonnen CO2, im Gegensatz dazu verbraucht ein normaler Baum lediglich bis zu 100 Gramm CO2 pro Tag. Dies darf jedoch nicht zu hoch gewertet werden – in Großbritannien bräuchte man 100.000 künstliche Bäume, um alleine den Verkehr der Insel zu neutralisieren.
Experten behaupten allerdings, dass die Air-Capture-Methode keine wirkliche Lösung für das Klimaproblem wären. Die Kosten sind einfach zu hoch, als dass sich diese Methode wirklich lohnen würde. Das lukrativere CSS-Verfahren kostet nämlich 20-30 Dollar pro Tonne vergrabenem CO2, das Air-Capture-Verfahren jedoch weit über 100 Dollar.

Eine endgültige Lösung für das Klimaproblem bilden aber alle diese Maßnahmen nicht. Die Klimaforscher wollen mit diesen Technologien nur Zeit schinden, um sinnvoll auf den Klimawandel reagieren zu können. Außerdem sind die Folgen des Geoenginnerings noch nicht hinreichend bekannt, und auch die Auswirkung gewisser Faktoren wie die Sonne ist noch ungeklärt. Allerdings: Forschung ist die beste Medizin – auch gegen den Klimawandel.

 

Thema von Jan

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