Treibhauseffekt und Klimawandel

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Treibhauseffekt und Klimawandel
Die Menschen gehen oft mit der Erde um, als hätten sie noch eine zweite im Keller.
Menschen sind es, die Artensterben verursachen, die Luft, Wasser und Boden
verschmutzen sowie den Klimawandel verursachen. Die Folgen spüren wir überall
auf der Welt immer mehr.
Globale Umweltprobleme
• Hintergründe → Unser Klima spielt verrückt [jedenfalls immer öfter]: Tornados,
Hurrikane, Tsunamis, Stürme, Starkregen, extreme Kälte oder Hitze,
Wüstenbildung und und und. Globale Klimaveränderung, Artensterben, extreme
Bedingungen durch unsere eigene Schuld. Besonders betroffen ist Afrika, wo
immer schlimmere Dürreperioden und Wüstenbildung ganze Völker bedrohen.
Hungerkatastrophen, Krankheiten und Armut werden dadurch noch
verschlimmert. Auch Asien erwischt es immer mehr, wo Monsunregen immer
schlimmere Überschwemmungen hervorrufen.
• Probleme auch bei uns → Auch hierzulande sind die Folgen des globalen
Klimawandels nicht mehr wegzudiskutieren: Überschwemmungen, extreme
Hitze oder Kälte, sich häufende Stürme und gar Tornados etc. Und
Wissenschaftler glauben, das ist erst der Anfang, wenn wir nicht bald
vernünftiger mit unserem Heimatplaneten umgehen.
• globale und/oder regionale Umweltprobleme → sind u.a. ...
! Abholzung und Brandrodung der [Regen]Wälder
! Raubbau an Bodenschätzen [oft zusätzlich mit Giftfreisetzungen
verbunden]
! Verschmutzung von Luft, Böden und Gewässern
! Abgase von Kraftfahrzeugen und Industrie
! Treibhauseffekt, globale Erwärmung, Abnahme der Eisvorräte
! Veränderung der Meeresströmungen
! Müll, Umweltgifte
! saurer Regen
! Aussterben von Tier- und Pflanzenarten
! Überfischung der Meere
! intensive Landwirtschaft und so Belastungen durch künstliche
Düngemittel, Pflanzenschutz- und Insektenbekämpfungsmittel
! Radioaktivität und Kernkraft
! etc. [um nur einige zu nennen]
Kohlenstoffdioxid
Dieses Gas ist durchschnittlich gerade einmal mit ca. 0,039% in
unserer Luft vorhanden. Da es ständig von tierischen Lebewesen
ausgeatmet wird, ist es eigentlich auch auf natürliche Weise in
der Atmosphäre. Pflanzen wandeln es dann per Fotosynthese
wieder in Traubenzucker [also organische Substanz] um.
Eigentlich ein Kreislauf also. Gäbe es das Gas nicht in der
Atmosphäre, hätten wir in unseren Breiten nahezu ganzjährig
Dauerfrost.
• Eigenschaften → farbloses, geruchloses Gas; nicht brennbar, erstickend; viel
größere Dichte als Luft; gute Löslichkeit in Wasser [reagiert begünstigt durch
Druck mit Wasser zu Kohlensäure], lässt sich unter Druck leicht verflüssigen
• Struktur → 3-atomige Moleküle
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Bedeutung → Ausgangsstoff der Fotosynthese, Produkt der Zellatmung und
einiger Gärungen [z.B. alkoholische]; beteiligt an Verwitterung und
Treibhauseffekt
Verwendung → gasförmig als Getränkezusatz; flüssig bzw. fest als Kühlmittel
[fest: Trockeneis] und Feuerlöschmittel
natürliche Vorkommen → z.B. Luft, Mineralquellen
künstliche Kohlenstoffdioxid-Quellen → u.a. die Verbrennung von Holz oder
Biogas [theoretisch aufkommensneutral - so viel wie die Pflanzen
aufgenommen hatten, wird bei Verbrennung frei], Verbrennung
kohlenstoffhaltiger Energieträger [z.B. Erdöl, Erdgas, Benzin, Diesel, Kohle, Koks;
erhöhen den CO2-Anteil in der Atmosphäre künstlich und verursachen so den
Treibhauseffekt mit]
Kohlenstoffdioxid-Emissionen absolut [Liste der 10 größten Produzenten; aus
energetischer Nutzung wie z.B. Verkehr, Industrie, Stromerzeugung, Heizungen]
↓
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Land
Emission in Millionen
Tonnen 2011 [gerundet]
Anteil an Weltemission
2011
China
8979
26,4%
USA
6017
17,7%
Indien
1798
5,3%
Russland
1675
4,9%
Japan
1307
3,8%
Deutschland
803
2,4%
Südkorea
738
2,2%
Kanada
624
1,8%
Saudi-Arabien
602
1,8%
Iran
594
1,7%
Kohlenstoffdioxid-Emission aus energetischer Nutzung auf der Welt 2011
gesamt → über 34 Milliarden Tonnen [Tendenz immer noch steigend oder
stagnierend auf hohem Niveau]
Kohlenstoffdioxid-Emission, Anteil der EU jährlich → ca. 13,4 %
Kohlenstoffdioxid-Emission pro Einwohner in Deutschland pro Jahr → ca. 12
Tonnen [wobei: Jeder US-Amerikaner bringt es auf das Doppelte]
Kohlenstoffdioxid im Meereswasser → Kohlenstoffdioxid löst sich gut in
Meereswasser; nur ein kleiner Teil davon wird per Fotosynthese gebunden Folgen ...
! dadurch liegt der Anteil in der Luft bei nur 0,4% [sonst wäre dies mehr]
! durch mehr CO2 in der Luft löst sich aber auch mehr im Meer
! aus Kohlenstoffdioxid und Wasser bildet sich Kohlensäure, die mit
Kalkschalen und -gerüsten noch mehr Kohlenstoffdioxid bildet - dadurch
steigt auch der Luft-Gehalt an CO2 weiter an
! also: Ein Teufelskreis
! zudem sinkt die Wasserlöslichkeit mit zunehmender Temperatur und so
entweicht noch mehr CO2 in die Luft
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Methan
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Auch dieses Gas entsteht auch auf natürliche Art und Weise. Es
wird zum Beispiel bei Fäulnisprozessen frei sowie bei
bestimmten Gärungen. So geben Pflanzenfresser CH4 in die Luft
ab. Erdgas besteht ebenso aus überwiegend Methan, genauso
wie Sumpfgas ["Irrlichter“], Grubengas [oft Ursache von
Bergwerksunglücken] und Biogas. Eigentlich wirkt Methan noch
intensiver beim Treibhauseffekt als Kohlenstoffdioxid.
Vorkommen → z.B. in Erdgas, Sumpfgas, Grubengas [„schlagende Wetter“],
Biogas, bei Eiweißfäulnis, bei Verdauungsprozessen von Tieren [besonders bei
Pflanzenfressern]
[siehe Celluloseabbau durch Methan bildende Bakterien unter
Sauerstoffabschluss]
Eigenschaften von Methan → farbloses, geruchloses Gas; leichter als Luft;
wasserunlöslich; brennbar [im Gemisch mit Luft explosiv]
Struktur → 5-atomige Moleküle mit tetraedrischer räumlicher Atomanordnung
Verbrennung von Methan → bei der vollständigen Verbrennung [z.B. in Form
von Biogas, Erdgas, LPG-Autogas] entstehen Kohlenstoffdioxid [also ein
anderes Treibhausgas] und Wasserdampf
Gefahren → bei unvollständiger Verbrennung [wenig Sauerstoffzufuhr] entsteht
allerdings das schwere Atemgift Kohlenstoffmonooxid und Wasserdampf - dies
kann also zum Tod führen, beispielsweise bei defekten
Erdgasverbrennungsanlagen bzw. unzureichende Belüftung; in jedem Falle sind
Methan sowie Kohlenstoffmonooxid brennbar und daher besteht
Explosionsgefahr bei fahrlässigem Umgang mit Gas und Gasanlagen
Verwendung von Methan → z.B. Energieträger; Herstellung von Lösungsmitteln,
Acetylen, Kohlenstoffmonooxid und Wasserstoff für Methanolsynthese],
Gewinnen von Wasserstoff für die Ammoniaksynthese
Ist Biogas gut für die Umwelt? → Pro: Ja, es wird aufkommensneutral
produziert und es werden zusätzliche pflanzliche Abfälle bzw. nachwachsende
Rohstoffe genutzt. Es ist sicher ökologisch sinnvoller, aus landwirtschaftlichen
Abfällen Biogas zu erzeugen und daraus wiederum elektrische Energie bzw.
Wärme, als zusätzlich den Strom aus Kohlekraftwerken zu nutzen.
Ist Biogas gut für die Umwelt? → Contra: Der Umstieg auf Erdgas und Biogas
ist nicht die Lösung des Grundproblems der globalen Klimaerwärmung, sondern
verstärkt diese noch. Ein landwirtschaftlicher Betrieb, der z.B. Stallbeheizungen
per Sonnenenergie bewerkstelligen kann, ist absolut umweltfreundlicher. Die
Gasgewinnung auf Pflanzenbasis ergibt zwar bei der Gasverbrennung nur soviel
CO2, wie die Pflanzen einst aufgenommen hatten [also aufkommensneutral],
aber dies kann sich die Erde angesichts des Klimawandels eigentlich auch nicht
mehr leisten.
Sind Fahrzeuge mit Flüssiggas gut für die Umwelt? → Auch diese
verbrennen den Energieträger [LPG-Autogas oder Erdgas] zu CO2 und
Wasserdampf. Es ist zwar weniger Kohlenstoffdioxid, als bei Benzin oder Diesel,
aber dennoch entsteht das Treibhausgas. Also: Keine wirkliche Alternative,
selbst wenn es aus nachwachsenden Rohstoffen erzeugt wird.
Weitere Ursachen des Treibhauseffekts
• Beteiligung von Wasserdampf → der größere Teil des Treibhauseffekts [bis zu
70%] wird allerdings durch Wasserdampf in der Atmosphäre verursacht
• andere Ursachen → auch Stickstoffoxide, die immer noch in Mengen
vorhandenen FCKWs [Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe] tragen zum Effekt bei,
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ebenso deren Ersatzstoffe [z.B. Propan-Butan-Gemische in Sprays], außerdem
Aerosolpartikel [z.B. Seesalz in der Luft, Feinstäube wie Ruß, Vulkanstaub,
Pollen]
Da immer weniger FCKW in die Atmosphäre gelangen, scheint sich das
Ozonloch immer mehr zu schließen. Die Ozonschicht schützt uns vor UVStrahlung. Aber die Ersatzstoffe wie Propan oder/und Butan tragen leider zum
Treibhauseffekt bei.
Treibhauseffekt
• Kohlenstoffdioxid → Problem ist eher nicht das natürliche Entstehen des
Gases, sondern der künstliche Ausstoß von CO2 durch Kraftfahrzeuge, Industrie,
Kraftwerke etc., d.h. durch alle Verbrennungsvorgänge von fossilen
Brennstoffen [Kohle, Erdgas, Erdöl, Kohle, Benzin, Diesel, Heizöl u.a.] zur
energetischen Nutzung
• Methan → problematisch sind besonders die riesigen Viehherden der großen
Lebensmittel- und Fastfood-Konzerne, vor allem in Südamerika, die Methan
abgeben Zugleich wird für die Viehweiden auch noch sehr viel Regenwald
gerodet. Da der Boden nährstoffarm ist, sind die Weiden nur kurze Zeit nutzbar.
• Wasserdampf → verursacht den Treibhauseffekt zum größten Teil [natürliche
Ursache]
• Kohlenstoffdioxid und Methan → durch die Treibhausgase steigt die Dichte
der Luft; dadurch wird Wärmestrahlung vermehrt zur Erde zurückreflektiert
[anstatt ins Weltall abgestrahlt zu werden] - langfristige Folge ist die globale
Klimaerwärmung durch diesen Treibhauseffekt
• Grundprinzip ↓
Der Treibhauseffekt.
Durch die mit steigendem Gehalt an
Treibhausgasen zunehmend größere
Dichte der Atmosphäre bewirkt das
Zurückreflektieren de zur
Erdoberfläche Wärmestrahlung, so
dass weniger Strahlen zurück ins
Weltall reflektiert werden - es
erwärmt sich immer mehr [wie unter
einer Käseglocke].
•
•
natürlicher Treibhauseffekt → Ein gewisser Treibhauseffekt ist durchaus
erwünscht, da er das Klima auf dem Planeten milder macht, was ein Garant für
das Leben auf der Erde überhaupt ist. Ohne den Effekt läge die
Durchschnittstemperatur auf der Erde um ca. 30 Grad niedriger [statt bei +15 nur
noch bei -18°C].
Vergleich: Die Atmosphäre der Venus besteht zu 95% aus Kohlenstoffdioxid und
ist so enorm dicht. Daher herrschen dort auch Temperaturen von weit mehr als
400 °C.
Geschichte und Zukunft → seit Beginn der Industrialisierung hat der
Treibhauseffekt stetig zugenommen; das Treibhausgas Kohlenstoffdioxid CO2
hat seitdem um 40%, Distickstoffmonooxid [Lachgas N2O] um 10%, Methan CH4
gar um 120% zugenommen - bis zum Ende dieses Jahrhunderts [schätzt der
Weltklimarat] wird sich die Erde um weitere 6°C erwärmt haben.
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Eisvorräte der Erde und Klimawandel
• Eisvorräte der Erde → besonders z.B. in Form der Gletscher und natürlich an
den Polen der Erde
• Das Eis schmilzt → immer mehr ..
! Ursachen → vermehrter Ausstoß von Treibhausgasen und somit der
Treibhauseffekt
! Folgen → Gefährdung der Lebensräume von Tieren und Pflanzen [z.B. am
Süd- und Nordpol sowie in den Hochgebirgsregionen]; ansteigende
Meeresspiegel bedrohen Küstenregionen
• Treibhauseffekt und Golfstrom → durch abschmelzende Eisvorräte kann die
warme Atlantikströmung abreißen - in einigen Gebieten kann es also auch zu
kälteren Temperaturen kommen [anstatt zur Erwärmung], z.B. in Form von
längeren Dauerfrostperioden, ebenso mit Einfluss auf die Lebensräume von
Organismen
Globale Alternativen gegen Treibhauseffekt und Klimawandel
• alternative [regenerative] Energiequellen → keine Brennstoffe nutzen, die
bei Verbrennung Kohlenstoffdioxid CO2 liefern, sondern regenerative
Energiequellen verwenden wie Brennstoffzellen, Solarenergie, Wind- oder
Wasserkraft, Geothermie
• neue Antriebskonzepte → für Kraftfahrzeuge ohne Schadstoffemissionen [z.B.
Elektrofahrzeuge, die regenerative Energien benutzen, Brennstoffzellen etc.]
• Mobilität verändern → Umstieg auf Busse und Bahnen, mehr Wege per
Fahrrad oder zu Fuß
• weniger Südfrüchte → um unnötige Transportwege zu vermeiden [stattdessen
einheimisches Obst der Saison]
• Fleischkonsum reduzieren → um weniger Methan zu produzieren, verzichten
wir am besten immer öfter auf Fleisch und Wurst, besonders auf Fast Food,
damit nicht für Viehherden der Regenwald weichen muss sowie nicht mehr so
viel Methan in die Atmosphäre abgegeben wird
• Wälder schützen → Regenwälder und auch alle anderen Wälder nicht mehr
abholzen, sondern schützen, damit das Treibhausgas Kohlenstoffdioxid
gebunden werden kann
• energie- und rohstoffintensive Verfahren reduzieren → Industrieverfahren
meiden, die viel Energie oder/und Ressourcen verschlingen [z.B. Produktion von
Aluminium oder von Kunststoffen]; Ersatz durch Stoffe, für deren Herstellung
wenig Energie benötigt wird bzw. nachwachsender Produkte [z.B. Einsatz von
Holz für Fensterrahmen statt Kunststoff oder Aluminium]
• keine Sprays → auch wenn heute keine FCKW mehr drin sind [die die
schützende Ozonschicht der Erde vernichten], aber die heute benutzten
Treibgas wie Propan, Butan oder Lachgas begünstigen den Treibhauseffekt
zusätzlich [am besten Pumpsprays oder Deoroller verwenden]
• etc.
Selbst etwas tun
• Hintergrund → Jeder von uns kann selbst einiges dafür tun, damit weniger
Energie verbraucht wird und auch weniger Kohlenstoffdioxid oder Methan
gebildet wird.
• Wasser vom Gemüsewaschen auffangen und zum Blumengießen nutzen
• Reinigungsmittelbestand reduzieren [das Abkochen mit Backpulver reinigt
eine Pfanne auch, ebenso kann man Zitronensaft bzw. -säure, Essig und Soda
zum Reinigen verwenden]
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zum Entkalken Essig oder Zitronensäure nehmen [statt chemischer Mittel]
feste Zitronensäure [Apotheke] mit ganz wenig Wasser entfernt Flecke von
Oberflächen und wirkt bleichend
Waschnüsse für die Wäsche nutzen [natürlicher Rohstoff; auch im Eine Welt
Laden oder Biomärkten erhältlich]
einen Ökostrom-Anbieter nutzen
Standby-Betrieb vermeiden [z.B. durch abschaltbare Steckdosenleisten]
Stromfresser [alte Kühlschränke etc.] durch moderne Geräte ersetzen
eine Wärmflasche nehmen [anstatt die Heizung vor dem Schlafengehen noch
einmal richtig aufzudrehen]
Jute statt Plastik [auf Tragetaschen aus Kunststoff verzichten]
Artikel aus Kunststoff vermeiden, stattdessen Gegenstände aus
Naturmaterialien, Glas oder Porzellan verwenden [z.B. Spielzeug, Geschirr]
Mehrwegflaschen/-gläser aus Glas statt Einwegverpackungen
statt Mülltüte im Mülleimer einen Bogen Zeitungspapier nehmen [und so
mehrfach nutzen]
einheimisches Obst und Gemüse der Saison verwenden, statt aus Holland,
Spanien, Argentinien etc.
Alufolie nur sparsam einsetzen [da sehr energieintensive Herstellung]
Wasserhahn beim Einseifen kurz zudrehen [nicht laufen lassen und erst zum
Abspülen wieder öffnen; ähnlich kann man das beim Rasieren und Zähneputzen
machen] - denn auch die Trinkwassergewinnung und -aufbereitung erfordert
Energie [und in vielen Ländern ist Wasser ein knappes Gut]
in nicht genutzten Räumen Licht aus [und bei längerer Nichtnutzung Heizung
auf Sternchen]
zum Lesen keine Deckenleuchte sondern eine kleine Lese- oder
Schreibtischlampe nutzen
Fernseher aus, wenn keiner hinschaut
Glühlampen durch LED-Lampen ersetzen [nicht durch Energiesparlampen, da
diese schadstoffhaltig sind; LED-Lampen sind inzwischen schon oft recht hell
und verbrauchen nur sehr wenig Strom - leider sind sie viel teurer, halten aber
auch länger]
keine Benzinrasenmäher [Elektromäher lassen sich zumindest theoretisch mit
Öko-Strom betreiben]
Bäume pflanzen
usw.
Hinweise und einige Fachbegriffe
• LPG → Autogas [Flüssiggas], Liquefied Petroleum Gas
• regenerativ → erneuerbar
• Geothermie → Energieerzeugung auf Erdwärme-Basis
• Fotosynthese [Photosynthese] → aus Kohlenstoffdioxid und Wasser werden
mit Hilfe von Lichtenergie in den Chloroplasten mit Chlorophyll organische
Stoffe [Glucose] erzeugt, wobei außerdem Sauerstoff entsteht;
Nettoreaktionsgleichung ..
6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2 ; exotherm
Kohlenstoffdioxid + Wasser → Glucose + Sauerstoff
• Tipp → Mehr zu Treibhauseffekt, saurem Regen und Smog etc. findest Du auch
auf der Homepage des Eine Welt Ladens Weißwasser unter
eineweltladen.info/sam/klima.html und eineweltladen.info/sam/energy.html.
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Quellenangaben und Hinweise
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Wissen sowie Erfahrungen genutzt. Bilder und Grafiken sind ausschließlich selbst angefertigt.
Für die Gestaltung dieser Internetseite verwendeten wir zur Information, fachlichen Absicherung
sowie Prüfung unserer Inhalte auch folgende Internetangebote: wikipedia.de, regenwald.org,
schuelerlexikon.de, seilnacht.com, darüber hinaus das Schroedel-Lehrbuch Erlebnis Biologie Klassen 7
und 10 [Ausgaben 2005/2008, Sachsen], das Begleitheft zur Folienserie Luft des Fonds der
Chemischen Industrie, Frankfurt am Main 1987; Naturwissenschaften im Unterricht Chemie [Heft 129,
2012]; M. Latif, Klimawandel und Klimadynamik, UTB Ulmer Verlag 2009. Zitate oder Kopien sind
entsprechend gekennzeichnet.