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CO2-Haushalt (global) / Treibhauseffekt

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Inhaltsverzeichnis:

Beginn:

Seite 3                            Einleitung
Seite 3                            Begriffe aus der Chemie und was sie bedeuten

Hauptteil:

Seite 3                            Kreislauf des Kohlenstoffs
Seite 4                            Der natürliche Treibhauseffekt
Seite 5                            Woher kommt der zusätzliche Kohlenstoff?
Seite 7                            Der anthropogene (künstliche) Treibhauseffekt

2.
Seite 8                            Es wird wärmer - na und ?

3.
Seite 8                            Alternativen zu den fossilen Brennstoffen (Kohle, Erdgas, Erdöl und dessen Produkte)
Seite 9                            Einige Zahlen
Seite 9                            Wieviel CO2 produziere ich im Jahr ?

Schluss:

Seite 11                           Fazit
Seite 11                           Mein Umgang mit den Quellen
Seite 11                           Quellennachweis

Beginn

Einleitung

Im Rahmen der Geografieepoche schrieb ich dieses Referat, in dem ich den globalen CO2-Haushalt beschreibe, der ausschlaggebend für den globalen Treibhauseffekt ist. Der natürliche und besonders der künstliche Treibhauseffekt wird hier erklärt, um die Bedeutung des CO2-Gehalts in der Luft zu verdeutlichen. Letztendlich habe ich dieses Referat nur mit sich nicht widersprechenden Informationsquellen erstellt. Es gab aber Quellen, die grundlegend anderer Meinung waren. (siehe "Mein Umgang mit den Quellen")
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Begriffe aus der Chemie und was sie bedeuten

[1]

C ist die Abkürzung für das lateinische Wort Carbon (Kohle; Kohlenstoff); O ist die Abkürzung für das griechische Wort Oxygenium (oxys = sauer; gennan = bilden, erzeugen / Oxygenium = Sauerstoff). H ist die Abkürzung für das griechische Hydrogenium (hydro = Wasser und gennan ist immer noch bilden, erzeugen Hydrogenium = Wasserstoff).Verbrennt man Kohlenstoff entsteht CO2 (Kohlendioxid). Es ist die Verbindung von Kohlenstoff und Sauerstoff. Wird Wasserstoff verbrannt, so verbindet es sich mit dem Sauerstoff und es entsteht H2O (Wasser).
Sogenannte fossile Brennstoffe sind Verbindungen aus Kohlenstoff und Wasserstoff. Beim Verbrennen verbindet sich der Kohlenstoff mit dem Sauerstoff der Luft zu Kohlendioxid und der Wasserstoff mit dem Sauerstoff zu Wasser.
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Hauptteil

Kreislauf des Kohlenstoffs

[2]

Als Ausgangspunkt ist der Kohlenstoff in Form von Kohlendioxid in der Luft. Pflanzen nehmen das Kohlendioxid auf und trennen es während der Photosynthese in Sauerstoff und Kohlenstoff. Die nötige Energie liefert die Sonne. Der Sauerstoff wird an die Luft abgegeben Der Kohlenstoff wird zum Aufbau der Zellulose verwendet. Menschen und Tiere ernähren sich von den Pflanzen (Fleisch ist ja letztlich auch aus Pflanzen, da die Nahrungskette immer bei den Pflanzen beginnt ). Sie nutzen den Kohlenstoff aus der Zellulose der Pflanzen zum Aufbau eigener Zellen und zur Energiegewinnung durch Oxidation mit dem Sauerstoff der Luft. Die Energie wird zum Bewegen, Denken, Wärmen usw. benötigt. Als Endprodukt aus Kohlenstoff und Sauerstoff entsteht Kohlendioxid, das wir ausatmen. Pflanzen nehmen das Kohlendioxid wieder auf... ein endloser Kreislauf.

Abbildung Nr. 1 "Kreislauf des Kohlenstoffs"
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Der natürliche Treibhauseffekt

[3]

Bei dem oben genannten "Kreislauf des Kohlenstoffs" befindet sich immer ein großer Teil des Kohlenstoff in Form von Kohlendioxid in der Luft. Das Kohlendioxid verursacht mit Wasserdampf und anderen Spurengasen den natürlichen Treibhauseffekt. Das Prinzip ist recht einfach: Fast das gesamte Licht, welches auf die Erde strahlt, kann die Gase ungehindert durchdringen. Es erwärmt den Erdboden und wird teilweise als Wärmestrahlung reflektiert. Wärme kann jedoch kaum noch diese Gase durchdringen. So kann zwar das Licht herein, aber die entstehende Wärme nicht mehr hinaus (eben genau das Prinzip eines Treibhauses). Der natürliche Treibhauseffekt ermöglicht das Leben auf der Erde. Im Weltraum herrscht eine Temperatur nahe des absoluten Nullpunkts von - 273,15 � C. Durch Sonneneinstrahlung wird die Erde auf - 18 � C erwärmt; noch zu wenig um Leben entstehen zu lassen, denn das lebensnotwendige Wasser wäre nicht flüssig. Erst durch den Treibhauseffekt herrscht eine Durchschnittstemperatur von ca. 15 � C auf der Erde.

Abbildung Nr. 2 "Treibhaus und Treibhauseffekt"

Immer wieder hört man von erhöhtem CO2-Ausstoß. Man braucht Sauerstoff um CO2, oder Kohlendioxid wie es auch genannt wird, zu erzeugen und Kohle (= Kohlenstoff). Um den Anteil der Treibhausgase in der Luft zu erhöhen muss man Kohlenstoff verbrennen, also mit Sauerstoff verbinden. Sauerstoff gibt es in riesigen Mengen in der Atmosphäre, bleibt noch eine Frage:
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Woher kommt der zusätzliche Kohlenstoff ?

[3] u. [4]

Vor Millionen von Jahren war die Erde von einer sehr kohlendioxidreichen Atmosphäre umgeben, heutige Tiere und Menschen hätten damals nicht leben können, da sie in dieser Luft nicht genügend Sauerstoff bekommen hätten. Um es zu veranschaulichen - die Venus ist heute noch von einer Atmosphäre umgeben, die zu 97 % aus Kohlendioxid besteht. Sie lässt den Planeten durch den Treibhaus-Effekt auf der Oberfläche eine Temperatur von etwa 500 Grad erreichen, genug um Blei zu schmelzen. Die dichte Gashülle dieses Planeten erzeugt einen Bodendruck von über 90 (Erd-)Atmosphären. Auf der Erde war es nicht so extrem, so dass sich zumindest eine reiche Pflanzenwelt entwickeln konnte. Die Pflanzen trennten das Kohlendioxid in Sauerstoff und Kohlenstoff. Aus dem Kohlenstoff stellten sie Zellstoff her. Pflanzen bestehen aus Zellstoff, und mit dem aus der Luft gewonnenen Zellstoff wachsen sie. Starb die Pflanze verrottete sie, für den Chemiker bedeutet das, dass der Kohlenstoff der Pflanze sich wieder mit dem Sauerstoff der Luft verbindet. Der Ausgangszustand ist wiederhergestellt. Aber nicht alle Pflanzen verrotteten, zum Beispiel fiel ein toter Baum ohne haltbare Wurzeln in sumpfigem Gebiet (damals extrem häufig) in den Sumpf. Durch unvorstellbar langen, hohen Druck und dadurch entstehende Wärme bildeten sich immer reinere Formen von Kohlenstoff bis zur Kohle. Man schätzt, dass weltweit ca. 10.000.000.000.000 t (10 Billionen Tonnen) Kohlenstoff durch ähnliche Umstände als Kohle im Boden gebunden sind und zum Teil waren. Weit größere Mengen (2.000-mal soviel) wurden von Meeresschalentieren gebunden, die Schalen schichteten sich zu den Kalkgebirgen auf (siehe Fossilien von Meerestieren in diesen Gebieten). Man schätzt es auf 20.000.000.000.000.000 t (20 Billiarden Tonnen). Und unter den noch heutigen Ozeanen sollen sogar 39.000.000.000.000.000 t (39 Billiarden Tonnen) lagern! Man nennt es Meeressediment. Hier lagert also eindeutig der größte Teil des Kohlenstoffs. Durch Plankton wurden gewaltige Mengen Kohlenstoff zu Erdöl; hier schätzt man die Kohlenstoffmenge zusammen mit Erdgas auf 2.500.000.000.000 t (2,5 Billionen Tonnen). Heute sind daher "nur noch" 720.000.000.000 t (720 Milliarden Tonnen) Kohlenstoff in der Atmosphäre verblieben, > 0,002 % der Menge, die man insgesamt auf der Erde vermutet. Durch lesen ist es fast unmöglich ein wirkliches Bild von diesen Zahlenverhältnissen zu bekommen. Folgendes Diagramm veranschaulicht vielleicht ein wenig die Verhältnisse: In einem Balkendiagramm, in dem der Balken "Atmosphäre" 1 mm lang ist, ist der Balken "Meeressediment" über 54 m ( 54.166 mm) lang!!!!!!

Diagramm Nr. 1 "Kohlenstoff der Atmosphäre / Meeressediment"

Oder anders ausgedrückt: Im Meeressediment lagert über 54.166-mal mehr Kohlenstoff als in der Atmosphäre vorhanden ist. Da Mensch und Tier in vielerlei Hinsichten auf die heutige Zusammensetzung der Atmosphäre angewiesen sind, ist es fatal, dass immer mehr des im Boden gebundenen Kohlenstoffs wieder zu Kohlendioxid verbrannt wird.
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Der anthropogene (künstliche) Treibhauseffekt

[5]

Viele Kraftstoffe enthalten Kohlenstoff (Kohle: Braun- und Steinkohle, Anthrazit; Erdgas; Erdöl --> Benzin, Diesel, Kerosin, Heizöl...), es sind Kohlenwasserstoffverbindungen, man nennt sie auch fossile Brennstoffe. Beim Verbrennen entsteht neben Wasser hauptsächlich Kohlendioxid. Wie oben in dem Kreislauf deutlich wird, ändert sich der Gehalt des Kohlendioxids in der Luft nicht, wenn alle Faktoren stabil bleiben, was grob gesehen der Fall ist. Die Wirkung des danach erwähnten Treibhauseffektes bleibt also ebenfalls gleich. Bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen und gleichzeitiger Dezimierung der Regenwälder erhöht sich der Kohlendioxidgehalt, weil die langsamen und auch noch geschwächten Pflanzen nicht annähernd hinter der beispiellos großen Verschwendung der fossilen Brennstoffe hinterher kommen. Je dicker das Glas des Treibhauses ist, um so stärker erwärmt sich das Innere. Erhöht man den Gehalt der Treibgase in der Luft, erwärmt sich die Erde entsprechend. Da alle Lebewesen in vielerlei Hinsichten auf die heutige Zusammensetzung der Atmosphäre angewiesen sind, ist es fatal, dass immer mehr des im Boden gebundenen Kohlenstoffs wieder zu Kohlendioxid verbrannt wird. Ein Ende wird es aber wohl erst geben, wenn die weltweiten Vorräte knapp werden und man sich nach anderen Energiequellen umsehen muss. Nicht nur Kohlendioxid verursacht den künstlichen Treibhauseffekt: Anteil am anthropogenen Treibhauseffekt:

Diagramm Nr. 2 "Zusammensetzung der anthropogenen Treibhausgase"
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Es wird wärmer - na und?

[6]

Die Temperaturdifferenz der durchschnittlichen Jahrestemperatur von heute zur letzten Eiszeit waren lediglich 5 � C. Wenn dieser geringe Temperaturunterschied von 5 � C zwischen Eis- und Warmzeit entscheidet, wird klar weshalb 1,5 - 4,5 � C Wärmeanstieg in den nächsten 50 - 100 Jahren durchaus nicht auf die leichte Schulter zu nehmen sind. Die Klimagrenzen würden sich verschieben, z. B. erhielte Österreich ein warmes Mittelmeerklima Neben solchen positiven Effekten, würde es hauptsächlich negative Folgen haben, wie Dürreperioden in den nordamerikanischen Kornkammern. Andere fruchtbare Gebiete könnten versteppen oder zu Wüsten werden, eine Ernährungskatastrophe. Auch die Polkappen würden abschmelzen und der Meeresspiegel damit um 5 - 7 m steigen - Gebiete nur wenig über dem Meeresspiegel wie Florida, Holland und Bangladesch sowie viele flache Inseln würden wahrscheinlich einfach überschwemmt werden. Eventuell würden auch Naturkatastrophen wie schwere Stürme, Überschwemmungen oder Dürren häufiger auftreten.
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Alternativen zu fossilen Brennstoffen (Erdgas, Kohle, Erdöl und dessen Produkte)

[4]

A T O M K R A F T

Atomkraft als Alternative zu fossilen Brennstoffen vorzuschlagen ist wirklich lächerlich. Erstens sind sie ebenso nicht regenerativ, d. h. Uranknappheit wird die Menschheit wieder zwingen Alternativen zu suchen. Zweitens erwärmen Atomkraftwerke das Klima, was ja gerade verhindert werden soll. Ganz abgesehen von der Gefahr durch die Strahlung beim Betrieb und vor allem durch den hochradioaktiven Abfall, sowie einem möglichen Super-GAU. Es gibt noch viele Nachteile wie z. B. die Kosten, das Entstehen von bombenfähigen Plutonium usw. Diese Alternative scheidet gleich aus.

S O N N E N E N E R G I E
Hier ist nicht nur von der direkten Sonnenenergie, wie Solarzelle und Spiegelkraftwerk die Rede, sondern allen regenerativen Energiequellen, die durch Sonnenenergie entstehen:

Man wird sich wahrscheinlich nicht für eine Energiequelle entscheiden können, sondern man muss für den riesigen Energiehunger der Weltbevölkerung, vor allem der Industrieländer, wohl mehrere Techniken einsetzen. Man könnte beispielsweise auf windigen Berghügeln Windräder aufstellen, in der Wüste Sonnenfarmen bauen und Blockheizkraftwerke in Verbindung mit einer sinnvollen Forstwirtschaft einrichten. Sie würden Elektrizität, Wärme und / oder Wasserstoff herstellen. Der könnte mit Schiffen oder Pipelines in die Ballungszentren gebracht werden, in denen Brennstoffzellen gespeist werden könnten, die wiederum Elektrizität oder Wärme produzieren würden. Als Abgas würde nur Wasserdampf entstehen, der wieder in Wasserstoff umgewandelt werden könnte. Es gibt noch recht viele andere regenerative Energiequellen, die genutzt werden könnten. Z. B. Wasserkraftwerke (Staudämme, Gezeiten, Flüsse), Geothermikkraftwerke... Aber das ist alles nur eine Seite: Der Energieverbrauch darf nicht weiter so rasant ansteigen, weil es sonst mit regenerativen Energiequellen nicht mehr möglich sein wird die Energiemenge zu decken.
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Einige Zahlen

[7]

Pro Sekunde werden ca. 860 t CO2 in die Atmosphäre gestoßen. Allein die Verbrennung der fossilen Brennstoffe, also Erdgas, Kohle und Erdöl, verursacht jährlich eine Menge von 18.3 Milliarden Tonnen CO2. Auch die Zerstörung des für das Klima so wichtigen Regenwaldes hat massiven Anteil am derzeitigen CO2-Überschuß, es werden dadurch etwa 8.8 Milliarden Tonnen CO2 im Jahr nicht reduziert. Ein Mensch erzeugt durchschnittlich 4.5 Tonnen CO2 / Jahr. Ein Industrielandbewohner trägt zu diesem Durchschnitt durch den teilweise übertriebenen Lebensstandard 25 t und ein Entwicklungslandbewohner 0,7 t CO2 jährlich bei.
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Schluss:

Wieviel CO2 produziere ich im Jahr?

[8]

Hier geht's zum Originalformular (ohne Javascript).

Nach der oben aufgeführten Tabelle produziert pi's Familie ca. 95.750 kg CO2. 1/7 dieses Werts, also der Durchschnitt einer Person unseres Haushalts, beträgt ca. 13.680 kg Nochmal zum Vergleich: Pro Person / Industrieland: ca. 25.000 kg CO2; pro Person / Entwicklungsland: ca. 700 kg CO2; und der Weltdurchschnitt liegt bei ca. 4500 kg CO2.

Fazit

Das eigentliche Problem ist das Verbrennen der fossilen Brennstoffe. Aber nicht nur aus klimapolitischer Sicht ist es verwerflich die fossilen Brennstoffe blind zu verfeuern. Denn Ressourcenschonung zugunsten einer sinnvolleren Verwendung ist wirklich angebracht (Kunststoffe aus Erdöl zum Beispiel).
Doch kaum einer setzt sich wirklich für den einzig vernünftigen Weg ein; die folgende Grafik ist Beispiel aus der Automobilindustrie in Deutschland:

Diagramm Nr.3 Zum Inhaltsverzeichnis

Mein Umgang mit den Quellen

Bei meiner Quellensuche im Internet stieß ich des öfteren auf die Behauptung, dass es den anthropogenen Treibhauseffekt gar nicht gebe, bzw. dass der CO2-Ausstoß völlig belanglos für das globale Klima wären u. ä. Diese Angaben sind von seriösen Quellen längst vielfach widerlegt. Ich habe keine Inhalte dieser unglaubwürdigen Internetseiten in mein Referat einfließen lassen und will hiermit jedem abraten sie ernst zu nehmen.

eventuell zurück zur Einleitung
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Quellennachweis:

[1]                            Christen, Hans R.: "Einführung in die Chemie",Sauerländer,1975
[2]                            Deutscher Bundestag, Referat Öffentlichkeitsarbeit (Hrsg.): "Klima Bäume und das Geld"; aus dem Internet (www.germanwatch.org); 1988
[3]                            Dr. Bahrnemann, Detlef; Pujiula, Francisco; Berge, Christopher "Experimentieranleitung KOSMOS Brennstoffzelle"; KOSMOS;2000
[4]                            Tributsch, Helmut "Rückkehr zur Sonne Wasserstoff - die Energie unserer Zukunft" Safari,
[5]                             "www.krref.krefeld.schulen.net"
[6]                            "www.spiegel.de/spiegel/0,1518,146248,00.html"
[7]                            "www.TREIBHAUSEFFEKT.com"
[8]                            TAZ, 18./19.April 1998

Abbildung Nr.1        pi
Abbildung Nr.2        pi

Diagramm Nr. 1       pi
Diagramm Nr. 2       "www.krref.krefeld.schulen.net"
Diagramm Nr. 3       UPI-Bericht 33 "CO2-Bilanz der Bundesrepublik Deutschland"