Kohlendioxid (CO₂) ist ein Treibhausgas, welches eine zentrale Rolle bei der Erderwärmung spielt. Verglichen mit anderen Treibhausgasen wie beispielsweise Methan ist Kohlendioxid nicht das effektivste Treibhausgas, allerdings stellt CO₂ die größte Herausforderung für die Menschheit dar. Doch welche Auswirkungen hat CO₂ auf das Klima und wie gelangt es in die Atmosphäre?
Was ist Kohlendioxid?
Kohlendioxid ist wie Methan ein geruchloses sowie farbloses Gas. Es kommt natürlicherweise in der Erdatmosphäre vor. Die Entstehung von CO₂ kann auf natürliche Quellen als auch menschliche Aktivitäten zurückgeführt werden.
Beispiele für natürliche Quellen
Vulkanausbrüche
Vulkane setzen nicht nur Lava und Asche frei, sondern auch große Mengen an Kohlendioxid. Bei einem Vulkanausbruch wird das Gas aus dem Erdinneren in die Atmosphäre geschleudert und trägt zur Gesamtmenge an CO₂ bei, die in der Erdatmosphäre vorhanden ist. Vulkane sind jedoch nicht die einzigen geologischen Prozesse, die Kohlendioxid freisetzen; auch hydrothermale Aktivitäten und Gase, die aus Rissen in der Erdoberfläche austreten, tragen dazu bei.
Zersetzungsprozesse von organischem Material
Ein großer Beitrag zur Freisetzung von Kohlendioxid stammt aus der Zersetzung toter organischer Materialien. Wenn Pflanzen und Tiere sterben, zersetzen sich ihre Überreste durch mikrobiologische Aktivität. Diese Zersetzungsprozesse setzen CO₂ in die Atmosphäre frei, was einen wichtigen Teil des Kohlenstoffkreislaufs darstellt. Besonders in Böden kann die Zersetzung große Mengen an Kohlendioxid freisetzen, weshalb gesunde Bodenökosysteme entscheidend sind.
Atmung von Menschen, Tieren und Pflanzen
Alle lebenden Organismen atmen Kohlendioxid aus. Während der Zellatmung verwandeln Tiere und Menschen Sauerstoff in Energie und geben dabei CO₂ als Abfallprodukt ab. Dieser Prozess findet ständig statt und trägt signifikant zu den natürlichen Kohlendioxidemissionen bei. Auch Mikroorganismen und Pflanzen bei Nacht, wenn die Photosynthese stoppt, setzen Kohlendioxid frei.
Ozeane und Gewässer
Die Ozeane spielen ebenso eine Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf. Meere und große Gewässer absorbieren Kohlendioxid aus der Atmosphäre und speichern es. Gleichzeitig geben die Ozeane Kohlendioxid wieder ab, was ein dynamisches Gleichgewicht schafft. Diese Wechselwirkungen sind besonders wichtig für das Verständnis der Klimadynamik, da die Erwärmung der Ozeane die Fähigkeit der Gewässer verringern kann, Kohlendioxid zu speichern, was zu einer weiteren Erhöhung der CO₂-Konzentrationen in der Atmosphäre führen könnte.
Beispiele für menschenverursachtes Kohlendioxid
Neben den natürlichen Quellen entsteht Kohlendioxid durch die Aktivitäten des Menschen. In Fachkreisen wird menschlich erzeugtes CO₂ auch als anthropogenes Kohlendioxid oder anthropogenes CO₂ bezeichnet.
Industrie und Energieproduktion
Die Industrie und die Energieproduktion sind zwei der größten Quellen für anthropogenes Kohlendioxid. Fossile Brennstoffe wie Kohle, Öl und Erdgas bilden die Grundpfeiler dieser Sektoren. Bei der Verbrennung dieser Materialien zur Energiegewinnung entsteht erhebliche Mengen an CO₂. Laut Berichten der Internationalen Energieagentur (IEA) stammen über 70 % der globalen CO₂-Emissionen aus diesen Bereichen.
Insbesondere Kraftwerke, die auf Kohle setzen, erzeugen hohe Emissionen. Der Prozess der Verbrennung setzt nicht nur Kohlenstoffdioxid, sondern auch andere gefährliche Schadstoffe frei. Um den Ausstoß von Kohlendioxid zu reduzieren, setzen viele Länder auf erneuerbare Energien wie Wind, Solar und Wasserkraft, die nahezu emissionsfrei sind.
Verkehr
Ein weiterer bedeutender Bereich, der zur Erhöhung anthropogenen Kohlendioxids beiträgt, ist der Verkehr. Autos, Lastwagen, Flugzeuge und Schiffe ermöglichen nicht nur die Beförderung von Menschen und Waren, sie sind auch verantwortlich für einen großen Teil der globalen Emissionen. Laut dem Umweltbundesamt (UBA) macht der Verkehrssektor in Deutschland rund 20 % der gesamten Treibhausgasemissionen aus, wobei der PKW-Verkehr den größten Anteil hat.
Die Verbrennung von Benzin und Diesel setzt beim Fahren große Mengen Kohlendioxid frei. Obwohl Elektrofahrzeuge und alternative Antriebstechnologien zunehmend populär werden, ist der derzeitige Ölverbrauch im Verkehrssektor nach wie vor hoch. Die Förderung des öffentlichen Nahverkehrs, Fahrradinfrastruktur und innovative Mobilitätskonzepte sind entscheidend, um den CO₂-Ausstoß in Zukunft zu verringern.
Landwirtschaft
Während die Industrie und der Verkehr oft im Mittelpunkt der Diskussion um menschengemachtes Kohlendioxid stehen, sind die CO₂-Emissionen der Landwirtschaft nicht zu unterschätzen. Landwirtschaftliche Praktiken tragen nicht nur zur CO₂-Emission bei, sondern beeinflussen auch das gesamte Treibhausgasklima.
Die Umwandlung von Wäldern in landwirtschaftliche Flächen führt zur Zersetzung von organischem Material, wodurch Kohlendioxid in die Atmosphäre freigesetzt wird. Darüber hinaus sind Düngemittel und Pestizide, die in der modernen Landwirtschaft verwendet werden, ebenfalls Faktoren, die zur Emission von CO₂ beitragen.
Abfall
Ein weniger offensichtlicher, aber dennoch nicht unbedeutend in Bezug auf anthropogenes Kohlendioxid ist die Abfallwirtschaft. Müllhalden sind Quellen für Treibhausgase, insbesondere Methan, welches ein viel stärkeres Treibhausgas als Kohlendioxid ist. Wenn organische Abfälle verrotten, entstehen jedoch nicht nur Methan, sondern auch CO₂-Emissionen.
Die Rolle von Kohlendioxid als Treibhausgas
Kohlendioxid wirkt als Treibhausgas, indem es Wärme in der Erdatmosphäre speichert. Dies geschieht durch den sogenannten Treibhauseffekt, der es der Erde ermöglicht, eine lebensfreundliche Temperatur aufrechtzuerhalten. Ohne diesen Effekt wäre die Erde ein deutlich kälterer Ort, an dem Leben, wie wir es kennen, nicht existieren könnte.
Allerdings führt ein Übermaß an Kohlendioxid in der Atmosphäre zu einer Verstärkung des Treibhauseffekts, was wiederum zu einer globalen Erwärmung führt. Seit Beginn der Industrialisierung ist der CO₂-Gehalt in der Atmosphäre stark angestiegen, von etwa 280 ppm (parts per million) auf 425 ppm im Jahr 2024.
Diese Zunahme hat verheerende Auswirkungen auf das globale Klima, einschließlich der Erhöhung der Durchschnittstemperaturen, des Anstiegs des Meeresspiegels und der Zunahme extremer Wetterereignisse.
Auswirkungen von Kohlendioxid auf das Klima
Die Auswirkungen von Kohlenstoffdioxid auf das Klima sind zahlreich und komplex. Eine der sichtbarsten Folgen ist die globale Erderwärmung. Die steigenden Temperaturen führen zu schmelzenden Gletschern und Polkappen, was den Meeresspiegel anhebt und Küstenregionen bedroht. Darüber hinaus beeinflusst die Erwärmung die Wettermuster auf der ganzen Welt, was in vielen Regionen zu Dürre, Überschwemmungen und anderen extremen Wetterbedingungen führt.
Ein weiterer bedeutsamer Aspekt ist die Versauerung der Ozeane. Pflanzen und Tiere im Meer nehmen Kohlendioxid aus der Atmosphäre auf, was zur Bildung von Kohlensäure führt. Diese Versauerung hat negative Auswirkungen auf marine Ökosysteme, insbesondere auf Korallenriffe und Muscheltierpopulationen, die auf bestimmte pH-Werte angewiesen sind, um gedeihen zu können.
Nicht zuletzt hat der Anstieg des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre auch erhebliche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit. Höhere Temperaturen begünstigen die Ausbreitung von Krankheiten, die durch Insekten wie Zecken übertragen werden, und verschlechtern die Luftqualität, was zu Atemwegserkrankungen führen kann. Höhere Temperaturen wirken sich zudem negativ auf schwangere Frauen aus. Laut einer Studie des Hamburger Universitätsklinikums steigt durch Hitzestress die Gefahr von Frühgeburten.
Nicht zu vergessen sind die Auswirkungen auf die Tierwelt an Land. Im Sommer gibt es immer mehr Hitzetage mit Temperaturen über 30 Grad Celsius. Gleichzeitig werden die Winter immer milder. Dadurch werden kälteliebende Tierarten zunehmend zurückgedrängt. Ein Beispiel hierfür ist der Schneehase. Gleichzeitig sind in verschiedenen Regionen Europas Tierarten zu finden, die sonst nur in wärmeren Ländern beheimatet sind.
Ein weiteres Beispiel ist die Varroamilbe, welche sich durch die gemäßigteren Temperaturen im Winter ausbreitet. Die Varroamilbe tötet ganze Bienenvölker. Dadurch steht weniger heimischer Honig zur Verfügung. Ein weiterer Nebeneffekt ist mit dem Anstieg der Preise für Honig gegeben.
Die erhöhte CO₂-Konzentration in der Atmosphäre und der daraus resultierende Klimawandel hat vielerlei Auswirkungen auf Mensch, Tier und Ökosysteme. Dies waren nur einige von vielen Beispielen, die auf den erhöhten Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre zurückzuführen sind.
Die wesentliche Problematik von CO₂ in der Atmosphäre
Es gibt einen wesentlichen Grund, warum Kohlendioxid in den kommenden Jahren, Jahrzehnten und Jahrhunderten die größte Herausforderung für die Menschheit sein wird. Dies liegt an der langen Verweildauer von CO₂ in der Atmosphäre. Laut Wissenschaftlern dauert es 1.000 Jahre oder länger, bis das Kohlendioxid in der Atmosphäre komplett abgebaut wird. Somit wird die heutige CO₂-Konzentration auch noch in 500 Jahren zum Teil in der Atmosphäre sein. Dementsprechend wird der Klimawandel den Menschen noch viele Jahre beschäftigen.
Durch Verkehrsemissionen, Industrie, Energieproduktion, Landwirtschaft usw. wird der CO₂-Gehalt in der Atmosphäre auch in den kommenden Jahren nicht geringer. Selbst wenn weltweit eine CO₂-Neutralität gegeben ist, werden die klimatischen Bedingungen, welche wir aus Kindheitstagen kennen, nicht so rasch zur Normalität übergehen. Das bedeutet, dass sich Menschen durch die lange Verweildauer von Kohlendioxid in der Atmosphäre an überdurchschnittlich heiße Sommertage oder milde Winter gewöhnen müssen.
Maßnahmen zur Reduzierung von Kohlendioxid-Emissionen
Erneuerbare Energien
Der Übergang zu erneuerbaren Energiequellen wie Solar-, Wind- und Wasserkraft kann den Bedarf an fossilen Brennstoffen erheblich verringern. Diese sauberen Energieformen setzen bei ihrer Nutzung kein Kohlendioxid frei.
Energieeffizienz
Die Verbesserung der Energieeffizienz in Wohngebäuden, Industrie und Verkehr kann den Gesamtenergieverbrauch senken und somit auch die CO₂-Emissionen reduzieren. Beispielsweise verbraucht eine Inverter-Klimaanlage deutlich weniger Strom als eine klassische Klimaanlage.
Nachhaltige Mobilität
Der Umstieg auf öffentliche Verkehrsmittel, Fahrräder oder Elektrofahrzeuge kann die CO₂-Emissionen im Verkehrssektor deutlich senken.
Waldschutz und Aufforstung
Wälder spielen eine wichtige Rolle im Kohlendioxid-Kreislauf, da sie Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre aufnehmen. Der Schutz bestehender Wälder und Aufforstungsprojekte wird dabei helfen, die CO₂-Emissionen zu senken.
Carbon Capture und Storage (CCS)
Techniken zur Abscheidung und Speicherung von Kohlendioxid können dazu beitragen, Emissionen aus Industrieanlagen und Kraftwerken zu reduzieren, indem das CO₂ direkt an der Quelle erfasst und sicher gelagert wird.
Innovative Methoden, um CO₂ zu binden
Zudem wurden zwei Projekte, die Kohlendioxid binden, bei Klimawandel-info vorgestellt. Dazu gehört die Pyrolyseheizung. Die Pyrolyseheizung wird mit Holz betrieben. Das Holz wird jedoch nicht verbrannt, sondern zersetzt. Dadurch entsteht beim Zersetzungsvorgang Pflanzenkohle, welche das Kohlendioxid bindet.
Mit Gesteinsmehl gibt es eine weitere Methode. Gesteinsmehl bindet CO₂. Dazu wird das Gesteinsmehl auf großen Flächen wie beispielsweise Ackerflächen verteilt. 10 Millionen Tonnen Gesteinsmehl binden circa 2 Millionen Tonnen CO₂.
Fazit
Für den Klimawandel ist im Wesentlichen das anthropogene CO₂ verantwortlich. Die natürlichen Quellen gab es auch vor Tausenden von Jahren und diese führten zumindest in den vergangen Jahrzehnten und Jahrhunderten nicht zu einem globalen Temperaturanstieg. Hauptsächlich verantwortlich sind Industrie, Verkehr und Landwirtschaft. Doch mit erneuerbaren Energien oder nachhaltiger Mobilität gibt es auch Möglichkeiten, der Klimakrise in einem gewissen Maße entgegenzuwirken.
