Klimawandel: Kleine Moleküle – große Wirkung!

 

In der Reihe Fact Sheets veröffentlicht die Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) allgemeinverständliche Informationen zu relevanten Themengebieten. Erstellt werden die Fact Sheets von dem Expertengremium "ChemFacts for Future", in dem sich Wissenschaftler*innen der GDCh aus verschiedenen Fachgebieten gemeinsam um relevante Themen kümmern. 

Klimawandel: Kleine Moleküle – große Wirkung! (Fact Sheet 3)

Fakten

Durch den Menschen verursachte Emissionen verstärken den natürlichen Treibhauseffekt und führen zu einer globalen Temperaturerhöhung. Besonders die Zunahme des CO2−Anteils in der Atmosphäre aus der Verbrennung fossiler Energieträger und Methan tragen hier bei. Es können auch kohlenstoffhaltige Aerosolpartikel beitragen, während Sulfatpartikel eher einen kühlenden Effekt haben. Nach den Sachstandsberichten des IPCC ist diese Klimaentwicklung eine Tatsache. Bestimmte Lobbygruppen stellen den Einfluss des Menschen auf das Klimasystem mitunter immer noch in Frage, dieses entspricht aber nicht dem Stand der Wissenschaft.

Problem

Der globale Temperaturanstieg hat viele Folgen, von denen sich einige bereits manifestiert haben, z.B. die Änderung von Niederschlagsmustern, die besonders starke Erwärmung der Arktis, das Abschmelzen von Gletschern und Festlandeis, der Anstieg des Meeresspiegels und die Zunahme meteorologischer Extremereignisse. Alle diese Effekte haben Auswirkungen auf die Infrastrukturen, die Städte, die Ökosysteme mit Flora und Fauna und die Sozialstrukturen. 

Problemlösung

Die Emissionen klimarelevanter Spurengase und Partikel müssen weltweit reduziert werden, um den globalen Temperaturanstieg und seine Folgen zu begrenzen und diese nicht zu unkalkulierbaren Risiken für die genannten Bereiche werden zu lassen. Dazu muss die globale Wirtschaft mit all ihren Komponenten im Wesentlichen „decarbonisiert“ werden, sollte also auf die Verbrennung fossiler, Kohlenstoff-basierter Energieträger verzichten. Chemisch gesehen sollte Kohlenstoff mit seinen Verbindungen zur Herstellung dringend benötigter Stoffe verwendet und nicht nur zu CO2 verbrannt werden. Um den globalen Temperaturanstieg bis 2100 auf unter 2°C zu begrenzen (Ziele des Pariser Klimaabkommens vom 12.12.2015, ratifiziert von 195 Ländern), müssen nach den deutschen Klimazielen von 2010 die CO2-Emissionen für Deutschland bis 2020 und 2030 um 40% bzw. 55% im Vergleich zum Wert von 1990 verringert werden. Zum Ende 2019 wurde eine Reduktion von 35,7% erreicht. Global müssten die Emissionen in jeder kommenden Dekade um die Hälfte gesenkt werden, was einer großen − und im Wesentlichen noch vor uns stehenden − Kraftanstrengung der gesamten Menschheit bedarf.

Die Graphik unten zeigt den natürlichen weltweiten Kreislauf des Kohlenstoffs in stark vereinfachter Weise. Gezeigt werden die Kohlenstoffspeicher Atmosphäre, Ozean und Landbiosphäre. In weißer Schrift sind die Vorräte des Kohlenstoffs in Petagramm dargestellt. Ein Petagramm (Pg) sind 1015g. Dies sind 1012 kg, d.h. 1 Billion Kilogramm. In der Atmosphäre liegt der Kohlenstoff vorwiegend als CO2 vor, im Ozean vorwiegend als anorganischer gelöster Kohlenstoff in Form von Hydrogencarbonat- und Carbonat-Anionen (HCO3- bzw. CO32-) und in der Landbiosphäre vorwiegend in Form organischer Verbindungen in der Vegetation und im Boden.

Die Pfeile und die schwarzen Ziffern daneben zeigen den Austausch des Kohlenstoffs zwischen den verschiedenen Medien an. Die Einheiten sind hier in Petagramm pro Jahr (also eine Billion kg pro Jahr) dargestellt. Zum Beispiel verbrauchen Pflanzen für Ihre „Atmung“ und ihr Wachstum CO2 (Photosynthese), welches sie aus der Atmosphäre entnehmen. Unsere moderne Industrie verbrennt fossile Rohstoffe wie Erdöl, Erdgas oder Kohle, wodurch der darin gespeicherte Kohlenstoff vom Boden in die Atmosphäre entweicht. Neben diesen beiden gibt es eine Vielzahl weiterer Austauschprozesse, von denen nur einige in der Graphik dargestellt sind.

Quelle: Schema des globalen Kohlenstoffkreislaufs aus „Chemie über den Wolken“ Hrsg. R. Zellner und GDCh, Kapitel „CO2 und der Klimawandel“ von M. Heimann und C.-D. Schönwiese, Wiley-VCH, 2011
(Original bearbeitet; Daten aus IPCC, 2007. Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.).

Autor:
Prof. Dr. Hartmut Herrmann, TROPOS – Leibniz-Institut für Troposphärenforschung, Abt. Chemie der Atmosphäre – Atmospheric Chemistry Dept. (ACD)

Das Fact Sheet Klimawandel: Kleine Moleküle – große Wirkung als pdf zum Ausdrucken

Alle Fact Sheets

Nr. 12 (10. Mai 2022) Chemie und Endlagerung
Nr.11 (13. Oktober 2021) Die Geschmäcker sind verschieden – ein molekularer Blick auf Bier 
Nr.10  (26. Juli 2021): Zitronensäure und Menthol: Natürlich, Synthetisch, Biotechnologisch!
Nr. 9   (23. Juni 2021): Wie kommt der Impfstoff in die Zelle?
Nr. 8   (26. März 2021): Insekten-Proteine: eine nachhaltige Ernährung! 
Nr. 7   (23. März 2021): Biomasse: das „neue Rohöl"
Nr. 6   (4. Dezember 2020): Schwefelsäure – gefährlich aber unverzichtbar
Nr. 5   (12. August 2020): Ammoniumnitrat (AN)
Nr. 4   (1. Juli 2020): Brauchen wir Lebensmittelverpackungen?
Nr. 3   (22. Juni 2020): Klimawandel: Kleine Moleküle – große Wirkung
Nr. 2   (11. Mai 2020): Chemie gegen Viren: Händewaschen oder Desinfektion
Nr. 1   (28. April 2020): Chemie gegen Viren: Antivirale Wirkstoffe 

Über das Gremium "ChemFacts for Future"

Die bedeutendsten Probleme, mit denen unser Planet und die meisten seiner Bewohner*innen derzeit konfrontiert werden, sind anthropogener Natur. Es ist daher auch die Aufgabe der Menschen, die Probleme zu erkennen und sie effizient zu lösen. Effizient bedeutet zeitnah und problemorientiert – jenseits von politischen und (rein) ökonomischen Interessen. 

Ein Großteil der Probleme kann (nur) unter Heranziehen chemischer Fachkenntnis sinnvoll bearbeitet werden. Die Herstellung und Verbreitung sachlich falscher Zusammenhänge, die zum Teil als Grundlage für politische Entscheidungen – und Fehlentscheidungen – herangezogen werden, sind für Naturwissenschaftler generell und uns Chemiker*innen im Speziellen daher besonders beunruhigend. 

Besonders der chemische Aspekt in Problemfeldern wie CO2-Emission und CO2-Bindung, Luftschadstoffbelastung oder Mikroplastikverbreitung führt dazu, dass wir uns als Chemiker*innen in der Pflicht sehen, belastbare, nicht von Lobbyismus getriebene Fakten zusammenzutragen und diese zu veröffentlichen. Wir sehen es auch als unsere Aufgabe an, in Kooperation mit Experten angrenzender Disziplinen (Medizin, Biologie, Physik) wissenschaftlich sinnvolle und ökonomisch wie ökologisch umsetzbare Lösungsvorschläge zu entwerfen und diese zu publizieren. 

Wir möchten uns als ein Gremium verstanden wissen, welches das Expertenwissen der Spitzenforscher*innen in den relevanten Themengebieten zusammenführt und es sowohl für die wissenschaftliche Community als auch die breite Öffentlichkeit auf verschiedenen Kanälen verfügbar macht. 

Dem Gründungsstab gehören neben dem Präsidenten der GDCh zunächst Vorsitzende verschiedener Fachgruppen und Arbeitsgruppen der GDCh an, die im nächsten Schritt Expertinnen und Experten benennen, die das Team der Verantwortlichen ergänzen werden. Mitglieder des Gremiums.

Kommentare

  • Ulrich Hevelke
    am 24.06.2020
    Antworten
    Die Factsheets sind ein sinnvoller Beitrag der GDCH zur Aufklärung der Öffentlichkeit über wichtige Entwicklungen, welche wissenschaftlich begleitet werden.

    In diesem Fall sollte nicht nur die Herkunft der Graphik genannt werden, sondern eine kurze Erklärung gegeben werden, was gezeigt wird und was die Zahlen bedeuten, Pg(C) etc. - allgemeinverständlich. Sonst fühlt sich der Leser allein gelassen.
    • kjs (Redaktion)
      am 25.06.2020
      Antworten
      Sehr geehrter Einsender, vielen Dank für den Hinweis. Der Einwand ist berechtigt und wir haben über der Graphik zwei Absätze zur Erläuterung eingefügt.
  • Bertram Schmidkonz
    am 09.07.2020
    Antworten
    Welcher Beweis liegt vor, daß der Temperaturanstieg tatsächlich auf die menschengemachten CO2-Emissionen zurückzuführen sind?
  • Hermann Pütter
    am 09.07.2020
    Antworten
    Ich bezweifle, dass effiziente Problemlösungen "jenseits von politischen und (rein) ökonomischen Interessen" möglich sind. Beispiel Wasserstoff: Die Wasserstoffstrategie der EU und Deutschlands erkennen an, dass eine Wirtschaft, auf "grünem" Wasserstoff basierend, erheblich teurer ist als die heutige. Als ehemaliger Koordinator "Chemie und Energie" der GDCh weiß ich, dass der Unterschied gewaltig ist. Eine nachhaltige Wasserstoff-Ökonomie wird ein völlig neues Wirtschaften erfordern. Die Aufgabe der GDCh und anderer Wissenschaftsorganisationen muss es sein, energisch auf das Problem hinzuweisen, da sowohl politische als auch ökonomische Interessen breiter Bevölkerungsschichten betroffen sind.
    • kjs (Redaktion)
      am 10.07.2020
      Antworten
      Danke für diese Anmerkungen. Wir haben tatsächlich noch einen langen Weg vor uns.
  • Helmut Sinner
    am 09.07.2020
    Antworten
    Ich bin entsetzt! Die GDCh springt nun auch auf den Klimaschutz-Zug auf und ist sich nicht zu schade, sich mit den modischen For-Future-Hüpfern auf deren vermeintliches Gutmenschen-Niveau herabzulassen.

    Es ist mitnichten ein Fakt, dass anthropogene Emissionen eine globale Temperaturerhöhung zur Folge haben. Fakt ist:

    (alle Zahlen geschätzt)

    - Es gibt bislang keinen Beweis für einen Treibhauseffekt des CO2 bzw. überhaupt für irgendeinen Atmosphäreneinfluss
    - Globaler CO2-Eintrag in Atmosphäre und Ozeane: 700 Mrd t/a
    - Davon anthropogen: 35 Mrd t/a, also nur 5 %
    - Natürlichen Ursprungs: 665 Mrd t/a, aus über 1000 aktiven Vulkanen und unterseeischen Schloten
    - Von der anthropogenen Emission hat Deutschland einen Anteil von ca. 2,5 %, ist somit global vernachlässigbar.
    - Der CO2-Anteil der Atmosphäre liegt aktuell bei ca. 0,04 % und vor 100 Jahren bei 0,03 %, also CO2-Zunahme: 1 Teil auf 10 000 Teile in 100 Jahren
    - Die Konstruktion einer Globaltemperatur ist statistischer Unfug, weil die Messstellenauswahl willkürlich ist.
    - Die Temperaturzunahme in D liegt in den letzten 100 Jahren bei ca.1 K; wo ist da die Klima-Katastrophe?
    - Mitte der 70er Jahre gab es eine Abnahme trotz steigender CO2-Konzentration (Rudi Carrell sang: Wann wird's mal wieder richtig Sommer?)
    - Seit ca. 20 Jahren gibt es aktuell keine Erwärmung mehr, trotz stetiger CO2-Zunahme
    - Prähistorische und historische, sog. Proxy-Klima-Daten zeigen, dass es auch früher schon wärmer war als heute: Ötzi passierte nahezu unbekleidet einen hohen Alpenpass, Hannibal konnte mit Elefanten schneefrei die Alpen überqueren, die Heere des Augustus konnten sich in Germanien ohne zu frieren umtun, in Grönland wurde Wein angebaut. Und andererseits ist in diesem Winter ist die „Polarstern“ im Arktiseis so sehr eingefroren, dass russische Eisbrecher nicht problemlos bis zu ihr vordringen konnten, um sie zu versorgen wie vereinbart.
    - Das Pariser Abkommen vom Dez. 2015 ist das Papier nicht wert, auf dem es gedruckt ist. Es ist keine Basistemperatur festgelegt für die ominöse 2-Grad-Maximalzunahme, es ist kein Startzeitpunkt fixiert, außer der Nebel-Angabe „in der vorindustriellen Zeit“

    Weitere Argumente spare ich mir, es gäbe noch mehr.

    Ich bin auch entsetzt über die apodiktische Art, sich im Recht zu fühlen, wenn geschrieben wird, „…die Herstellung und Verbreitung sachlich falscher Zusammenhänge…“, gerade so, als ob man bei ChemFacts wüsste, was die richtigen sind. Kein Wunder, es sind ja alle Spitzenforscher*innen... Diskussion darüber wird verweigert. Und wenn jemand an der Sinnhaftigkeit jeglicher "Klimaschutz"-Politik zweifelt, wird er „politischen Lobbygruppen“ zugeordnet.

    Letztlich kann ich ein Paper, dass nicht sorgfältig geschrieben und redigiert ist, nicht für voll nehmen, also wenn einfache Schreibfehler vorkommen wie „...Besonders der der chemische Aspekt...“ oder „...als ein Gremium verstanden wissen, dass das Expertenwissen…“ Dieses Niveau ist der GDCh nicht würdig!

    Fazit: es gibt keine/n Klimaschutz, Klimaziele, Klimaneutralität, Klimakollaps, Klimagerechtigkeit und was dergleichen Nonsens-Schlagwörter noch in den Mainstream-Medien herumgeistern! Auch die angebliche Zunahme der Extremwetterereignisse ist längst widerlegt. Das IPCC ist keine wissenschaftliche, sondern eine politische Organisation, was auch in ihrer Satzung festgeschrieben ist. Es wird dort nicht geforscht, sondern es werden nur Argumente gesammelt, die den „Treibhauseffekt“ des CO2 belegen sollen; bei seiner Gründung stand des Ergebnis also schon fest. Die GDCh sollte sich von dergleichen distanzieren.

    Zum Schluss noch ein Vorschlag: Organisieren Sie doch mal in den „Blauen Blättern“ ein Online-Umfrage zur Klimafrage unter den Mitgliedern. Das müsste mit kleinem Etat hinzukriegen sein. Ich bin sicher: 80 bis 90 % würden meinen Argumenten - mehr oder weniger - folgen. Nur Mut!
  • Christian Steidl
    am 09.07.2020
    Antworten
    Ich bezweifle, dass dieses "Fact Sheets" reale Fakten anspricht. Diese Fakten widersprechen den Thesen des GDCh-Papiers: 1. Nach dem Paris Klimaabkommen dürfen China und Indien in den nächsten Jahren so viel CO2 zusätzlich ausstoßen, dass die CO2-Einsparungen in Deutschland irrelevant sind - selbst unter der Annahme, CO2 würde das Klima beeinflussen. 2. Die CO2-Klimatheorie basiert auf der Betrachtung der Klimaveränderungen der letzten 150 Jahren. Was man sieht, ist die Erholung der Erde von der "Kleinen Eiszeit". Mit CO2 hat das nichts zu tun. 3. Zur Zeit der Römer war die Erde um 0,6°C wärmer. In England war Weinbau möglich. Ohne einen einzigen SUV. 4. Für die Klimaschwankungen ist die Sonne verantwortlich - incl. veränderlicher Erd-Sonnen-Abstand und Sonnenflecken - moduliert durch Ozeanzyklen. Vergl. "False Alarm, Rex J. Fleming, 2020". 5. CO2 absorbiert nicht nur IR-Strahlung, sondern strahlt auch IR-Strahlung ab - und zwar in alle Richtungen: Auch ins Weltall. Dadurch kühlt CO2 die Erde (erstmal 1969 publiziert!). Selbst wer diesen Effekt für schwächer hält, müsste ihn zumindest gegenrechnen gegen den angeblichen "Wärmestau durch IR-Rückstrahlung". 6. Seit dem Ende der letzten Eiszeit vor 12.000 Jahren gasen die Weltmeere CO2 aus wie ein Glas Cola im Sonnenschein. Auch während des globalen Lockdowns im März & April stieg der CO2-Gehalt der Atmosphäre unverhindert weiter an. 7. CO2 ist die Nahrung der Pflanzen. Viele Pflanzen zeigen stärkeres Wachstum bei höherem CO2-Gehalt. Zur Ernährung der steigenden Weltbevölkerung ist ein höherer CO2-Gehalt in der Luft hilfreich. 8. CO2-Zertifikate (teuer in Deutschland, billig in Schwellenländern) schaden dem Wirtschaftsstandort Deutschland und damit den GDCh-Mitgliedern. Jetzt in der Corona-Lockdown-Wirtschaftskrise sollten wir diesen Unsinn wieder abschaffen! => Es wäre toll, wenn die GDCh einen breiten Dialog mit ihren Mitgliedern und mit der Gesellschaft insgesamt über die Bedeutung des CO2 führen würde. Besten Dank für Ihre Bemühungen!
  • kjs (Redaktion)
    am 10.07.2020
    Antworten
    Nach Überzeugung der ganz großen Mehrheit von Klimaexpertinnen und –experten ist der Klimawandel, also die jetzt schon zu beobachtende globale Temperaturerhöhung, durch den Menschen verursacht. Die in den Kommentaren aufgeführten Argumente halten einer wissenschaftlichen Überprüfung nicht stand und sind von seriösen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern bereits widerlegt worden.

    Wir begrüßen Diskussionen auf diesen Seiten, etwa über die Maßnahmen gegen den Klimawandel und ihre Auswirkungen.
    Aber eine Diskussion, ob es den Klimawandel überhaupt gibt, werden wir als Gesellschaft, die sich der seriösen, auf Fakten basierenden Wissenschaft verpflichtet fühlt, auf diesen Seiten nicht führen.
  • Udo Wendel
    am 08.01.2022
    Antworten
    Ich bin heute auf das Papier "Feuerlöscher oder Klimakiller?" gestoßen (https://www.gdch.de/fileadmin/downloads/Publikationen/Weitere_Publikationen/PDF/co2.pdf) . Auch wenn es bereits aus dem Jahre 2010 stammt, halte ich es für eine hervorragende Darstellung aller Aspekte des Komplexes Co2 und Klimawandel. Besonders positiv empfand ich, dass hier nicht - wie allgemein üblich - nur der aus fossilen Brennstoffen resultierende CO2-Ausstoß verteufelt wird, sondern dass auch andere durch den Menschen verursachte Einflüsse, die Auswirkungen auf den CO2-Anstieg haben, aufgezeigt werden, z.B. die Beeinflussung der Biosphäre (Zerstörung der Humusschicht durch intensive Landwirtschaft, Bodenversiegelung, Rodung der Regenwälder uvm.).

    Im Kapitel "Potenziale zur stofflichen Nutzung von Kohlendioxid" bzw. "Carbon Capture and Storage" habe ich nur einen Aspekt vermisst: Die Zurückführung von Kohlenstoff in die Humusschicht in Form von Pflanzenkohle aus Totholz und anderer Biomasse mittels Pyrolyse gewonnen werden kann. Damit kann CO2 langfristig der Atmosphäre entnommen werden und nicht "nur" CO2-neutral genutzt werden wie bei der einfachen Verbrennung. (Stichwort Terra Preta). Das erscheint mir billiger, nützlicher, sinnvoller risikoärmer und kurzfristiger umsetzbar als das CO2 in geologischen Formationen zu verstecken. Vereinzelt wird das ja auch bereits umgesetzt (Gülle-Kohle, Futterkohle, Terra Preta).

    Ich halte es für fatal sich nur auf die Ächtung des direkten CO2-Ausstoßes zu konzentrieren und die anderen Aspekte dabei zu vernachlässigen. Wenn wir dabei bleiben, werden wir uns am Ende wundern, dass die immensen Anstrengungen und Investitionen in Elektromobilität und Wasserstofftechnologie am Ende das Ziel verfehlen die Erderwärmung zu stoppen. Es gibt in der Natur nie eine Ursache für eine Wirkung sondern es ist immer ein Zusammenspiel vieler Aspekte. Und was die Henne und was das Ei ist lässt sich in der Regel nicht immer eindeutig sagen. Vom Einfluss der Wärmeabstrahlung von bebauten Flächen(Hausdächer, Asphalt Straßen und Plätzen, gerodeten Waldflächen, trockengelegten Mooren u.ä habe ich noch nirgends etwas gehört oder gelesen. Der Irrsinn fängt ja schon da an wo sich Leute große Baugrundstücke auf dem Land zulegen um sie dann mit schwarzem Schotter abzuddecken statt sie zu bepflanzen. Auch das trägt sicher zur Erwärmung bei, was wiederum die Wasserhaltekapazität der Luft erhöht und die Ausgasung von CO2 der Ozeane begünstigt, was wiederum den Treibhauseffekt begünstigt.

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