Treibhausgase

 

Dem am 21. April 2023 veröffentlichten Bericht der World Meteorological Organization (WMO) zufolge ist die Konzentration von Kohlendioxid, das vor allem bei der Verbrennung von Kohle, Öl und Gas freigesetzt wird, im Jahr 2022 mit 415,7 ppm (Teile pro Million Teile) auf den anderthalbfachen Wert des vorindustriellen Niveaus (280 ppm) angewachsen. Laut einem am 15. November 2023 in Genf veröffentlichten Bericht der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) hat die Konzentration des Treibhausgases Kohlendioxid (CO₂) im Jahr 2022 einen Rekordwert erreicht und erstmals um 50 Prozent höher gelegen als in der vorindustriellen Zeit.

Laut dem am 5. Dezember 2023 veröffentlichten Bericht zum „Global Carbon Budget 2023“ werden die weltweiten CO₂-Emissionen im Jahr 2023 40,9 Milliarden Tonnen betragen. Durch das neu in die Atmosphäre entlassene Kohlendioxid wird die CO₂-Konzentration in der Luft dieses Jahr voraussichtlich um weitere 2,4 ppm auf den neuen Rekordwert von 419,3 ppm ansteigen.

Die menschengemachte Klimaveränderung, die größte Bedrohung der Menschheit, die es je gegeben hat, ist kein Phänomen des 20. und 21. Jahrhunderts, sondern begann bereits in den 1830er Jahren während der Anfangsphase der industriellen Revolution. Dies hat ein Team von 25 Forschern aus Australien, den USA, Europa und Asien unter der Leitung der Australian National University in Canberra herausgefunden. Ihre im Jahr 2016 in der Fachzeitschrift „Nature“ erschienene Studie ist Teil des Projekts „Past Global Changes“. Das Klima reagiert demnach schon auf geringe Mengen an Treibhausgasen.

Eine Statistik der weltweiten CO₂-Emissionen von 1960 bis 2021 finden Sie hier.

Laut Daten der Weltbank lagen die Pro-Kopf-Emissionen im Jahr 2019 in den USA bei 14,7 Tonnen Kohlendioxid pro Person und Jahr, in Deutschland bei 7,9, in China bei 7,6 Tonnen; Indien steht bei etwa 1,8 Tonnen pro Person, in vielen afrikanischen Ländern liegen sie unter einer Tonne. Klimaverträglich darf jeder Mensch auf der Erde nicht mehr als 2500 Kilogramm Kohlendioxid pro Jahr erzeugen; soviel kann von den Pflanzen absorbiert werden, der Rest führt zur Klimaveränderung. Der gesamte afrikanische Kontinent verursacht weniger als vier Prozent der weltweiten Treibhausgasemissionen. „Bis 2021 hat Afrika lediglich 2,8 Prozent der kumulierten CO₂-Emissionen der Welt produziert, die USA dagegen 25 Prozent“, sagte Kristalina Georgieva, Chefin des Internationalen Währungsfonds (IWF), im Juli 2023 (Quelle). „Die Kohlenstoffdioxid-Emissionen (CO₂) betragen in Afrika durchschnittlich rund eine Tonne je Einwohner:in im Jahr 2021. Der weltweite Durchschnittswert liegt im Vergleich dazu mit rund 4,69 Tonnen pro Kopf mehr als viermal so hoch und in Deutschland mit rund 8,1 Tonnen pro Kopf mehr als achtmal so hoch.“ (Quelle)

Dem unter dem Titel „Gesunde Umwelt, Gutes Leben für alle“ am 13. März 2019 in Kenias Hauptstadt Nairobi vorgestellten aktuellen 6. Report „Global Environment Outlook“ (GEO-6) des UN-Umweltprogramms (Unep) zufolge könnten die Treibhausgas-Emissionen bis 2060 um 40 Prozent ansteigen, wenn die Trends nicht gedreht werden. Die CO₂-Uhr des Berliner Klimaforschungsinstituts MCC (Mercator Research Institute on Global Commons and Climate Change) veranschaulicht, wieviel CO₂ in die Atmosphäre abgegeben werden darf, um die globale Erwärmung auf maximal 1,5°C beziehungsweise 2°C zu begrenzen. Mit wenigen Klicks kann man die Schätzungen für beide Temperaturziele vergleichen und sehen, wieviel Zeit im jeweiligen Szenario bleibt.

Laut dem am 20. April 2023 veröffentlichten Bericht des europäischen Klimadienstes Copernicus lag die Konzentration der wichtigsten Treibhausgase in der Atmosphäre in EUROPA im Jahr 2022 auf einem neuen Rekordniveau.

Wie der Thinktank Agora Energiewende am 2. Januar 2024 mitteilte, lag der deutsche CO₂-Ausstoß im Jahr 2023 bei 673 Millionen Tonnen. Das ist der tiefste Stand seit 70 Jahren und im Vergleich zu 1990 ein Rückgang von 46 ProGegenüber dem Vorjahr ist das ein Rückgang um 73 Millionen Tonnen, also um fast zehn Prozent. Gemäß der Vorgabe des Klimaschutzgesetzes hätte Deutschland 2023 rund 722 Millionen Tonnen CO₂ ausstoßen können. Die Marke wurde also um fast 50 Millionen Tonnen oder rund sieben Prozent unterschritten.

Jedes Jahr zum 15. März stellt das Umweltbundesamt (UBA) die Emissionsbilanz des Vorjahres vor. Laut der Pressemitteilung des UBA vom 15. März 2024 wurden im Jahr 2023 in Deutschland insgesamt rund 674 Millionen Tonnen Treibhausgase freigesetzt – 76 Millionen Tonnen oder 10,1 Prozent weniger als 2022, der stärkste Rückgang seit 1990. Gründe seien der gestiegene Anteil erneuerbarer Energien, ein Rückgang der fossilen Energieerzeugung und eine gesunkene Energienachfrage bei Wirtschaft und Verbrauchern.

Im Rahmen der Deutschen ⁠Anpassungsstrategie⁠ an den ⁠Klimawandel⁠ (⁠DAS⁠) legt die Bundesregierung alle vier Jahre einen Monitoringbericht zur deutschen Anpassungsstrategie an den Klimawandel vor. Am 28. November 2023 ist der dritte Monitoringbericht veröffentlicht worden.

 

KOHLENDIOXID (CO₂)

Kohlendioxid (CO₂) ist anerkanntermaßen das wichtigste und langlebigste Treibhausgas. Die globale Erwärmung wächst nahezu linear mit der Gesamtmenge der seit Beginn der Industrialisierung veursachten CO₂-Emissionen.

Der erste, der der darauf hinwies, dass die CO₂-Emissionen durch Kohleverbrennung das Klima ändern könnte, war der schwedische Physiker und Chemiker Svante Arrhenius, der darüber am 11. Dezember 1895 der schwedischen Wissenschaftsakademie berichtete und seine Untersuchungen im „Philosophical Magazine and Journal of Science“ veröffentlichte.

Zwischen 1750 und 2019 wurde die Erdatmosphäre mit insgesamt 1,65 Billionen Tonnen CO₂ (= 1650 Gigatonnen) aus der Nutzung fossiler Brennstoffe und Zementherstellung (Landnutzung nicht miteinbezogen) belastet, Deutschland liegt mit rund 92 Milliarden Tonnen auf Platz 4 nach den USA (410), China (220) und Russland (114); Quelle: Our World in Data based on the Global Carbon Project 2020.

Derzeit befinden sich insgesamt etwa 850 Gigatonnen des von Menschen durch Verbrennen von Kohle, Öl und Gas, die Zementproduktion und andere Industrieprozesse sowie im Zuge von Waldzerstörung verursachten Kohlendioxids (eine Gigatonne entspricht einer Milliarde Tonnen) in der Atmosphäre, fast 50-mal mehr, nämlich etwa 40.000 Gigatonnen CO₂, sind im Meerwasser gelöst, und 20-mal mehr, nämlich etwa 2000 Gigatonnen, an Land in Böden und Vegetation gespeichert.

Pro Jahr gelangen derzeit durch den Menschen etwa elf Gigatonnen Kohlenstoff in die Lufthülle der Erde, wie Forscher im September 2021 im Fachblatt „Earth System Science Data“ mitteilten. Davon nimmt die Vegetation durch Photosynthese demnach 3,4 Gigatonnen auf, die Ozeane weitere 2,4 Gigatonnen. Übrig bleiben gut fünf Gigatonnen Kohlenstoff, die sich Jahr für Jahr in der Atmosphäre anreichern.

Das zeigt sich in der steigenden CO₂-Konzentration:

Diese erreichte im Juni 2021 nach Angaben der US-Wetterbehörde NOAA knapp 419 ppm (parts per million). Bis zum Beginn der Kohlenutzung in großem Maßstab im 19. Jahrhundert in Großbritannien lag der Wert bei 280 ppm. Damit ist der CO₂-Gehalt in der Atmosphäre seit vorindustrieller Zeit um rund 50 Prozent angestiegen. Wie die Weltwetterorganisation (WMO) am 25. Oktober 2021 in ihrem jährlichen Treibhausgas-Bulletin mitteilte, erreichte die CO₂-Konzentration im Jahr 2020 mit 413,2 ppm (Teilchen pro Million Teilchen) einen neuen Höchstwert. Das entspricht 149 Prozent des vorindustriellen Niveaus (die WMO datiert den Beginn der Industrialisierung für diese Berechnungen auf das Jahr 1750). Die WMO hat auch schon CO2-Messungen aus dem Jahr 2021, die nichts Gutes verheißen: an der Station Mauna Loa auf Hawaii in den USA lag die Konzentration im Juli 2021 bei 416,96 ppm, nach 414,62 ppm im Jahr zuvor. Die WMO bildet für das Jahresniveau immer einen Mittelwert aus den Messungen mehrerer Stationen. CO₂ ist nach Angaben der WMO für etwa 66 Prozent des Erwärmungseffekts verantwortlich. Um „mit hoher Sicherheit“ deutlich unter zwei Grad Erderhitzung zu bleiben, wie es im Paris-Abkommen steht, darf die Konzentration laut Weltklimarat nicht über 450 ppm steigen.

Im Jahr 2015 überschritt die Durchschnittskonzentration von Kohlendioxid an der renommierten Messwarte am Mauna Loa auf Hawaii laut NOAA erstmals die Marke von 400 ppm (parts per million) und erreichte 400,8 ppm. Hinter der Zahl verbirgt sich die Konzentration von Kohlendioxid in der Atmosphäre. Sie wird angegeben in Molekülen pro Million Luftteilchen, in der Einheit ppm (parts per million). Vor der industriellen Revolution betrug er im Durchschnitt 280 ppm. Die Hälfte des Anstiegs ist nach 1980 hinzugekommen.

Eine am 25. Februar 2021 von der Umwelt- und Menschenrechtsorganisation Urgewald zusammen mit Reclaim Finance (Frankreich), Rainforest Action Network (USA), 350.org Japan und 25 weiteren NGO-Partnern aus aller Welt veröffentlichte Finanzrecherche zeigt erstmals das volle Ausmaß, in dem globale Investoren und Banken trotz eigener Klimaschutzaussagen weiterhin die Kohleindustrie unterstützen.

Insgesamt sind die durchschnittlichen Pro-Kopf CO₂-Emissionen der deutschen Bevölkerung zwischen 1990 und 2015 von durchschnittlich 14,7 auf 10,8 Tonnen gesunken. Allerdings liegt der Durchschnittsverbrauch eines Deutschen immer noch viel zu hoch. Um das globale Emissionsbudget bis 2030 nicht zu sprengen, wäre ein globaler Durchschnitt von 2,1 Tonnen nötig. Die Emissionen der Reichsten zehn Prozent in Deutschland betrugen im Jahr 2015 fast 15-mal so viel.

Die Klimaveränderung hat heute schon deutliche Auswirkungen auf Europa. Zu diesem Schluss kommt der neue Klimabericht „Climate change, impacts and vulnerability in Europe 2016” der Europäischen Umweltagentur (EEA), der am 25. Januar 2017 in Kopenhagen veröffentlicht wurde. Der EEA-Bericht wird alle vier Jahre aktualisiert.

Der Klimaschutz-Index (Climate Change Performance Index, CCPI) analysiert und bewertet seit 2005 jährlich die Bemühungen von 59 Ländern und der EU, die zusammen für mehr als 90 Prozent der weltweiten Treibhausgasemissionen verantwortlich sind. Der am 14. November 2022 beim Klimagipfel in Scharm el-Scheich (Ägypten) von der Umwelt- und Entwicklungsorganisation Germanwatch und dem NewClimate Institute vorgestellten aktuellen Rangliste zufolge ist nach wie vor Dänemark der große Vorreiter in Sachen Klimaschutz auf Platz 4, was die Spitzenposition ist; die ersten drei Plätze vergeben die Fachleute aus Prinzip nicht, weil kein Land in Sachen Klimaschutz gut genug sei. Deutschland hat sich im Vergleich zum Vorjahr um drei Plätze verschlechtert (Rang 16, noch knapp im Bereich „gut“). Die größten Emittenten China (Rang 51) und die USA (Rang 52) finden sich in der Kategorie „sehr schlecht“ wieder. Die Schlusslichter im Gesamt-Index sind die ölreichen Länder Iran (63.), Saudi-Arabien (62.) und Kasachstan (61.).

Die CO₂-Betrachtung legt natürlich nur einer von vielen Aspekten unseres Fehlverhaltens offen. Viele fordern daher mit Recht, stattdessen bzw. zusätzlich den Ressourcenverbrauch in den Blick zu nehmen. Viele ressourcen-intensive Prozesse sind zugleich energieintensiv. Der weltweite Energiemix aber wird zu ca. 68 Prozent aus fossilen Energieträgern gespeist, und die erzeugen natürlich CO₂. Insofern ist Ressourcenverbrauch zuverlässig an CO₂-Emission gekoppelt. Sie ist ein Indikator, der sich proportional mit dem Ressourcenverbrauch entwickelt und also schon eine gewisse Aussagekraft über unseren gesamten ökologischen Fußabdruck besitzt. Dies umso mehr, als in diesen Prozessen bis hinunter zu den einfachsten (z.B. Tierhaltung) parallel zu CO₂ oft andere und noch viel kritischere Treibhausgase freigesetzt werden.  So sehr es also falsch wäre, sich einzig und selektiv auf CO₂-Werte zu versteifen, so richtig ist es zugleich, in ihnen einen gewissen Sammel-Indikator zu sehen. Insofern ist es sinnvoll, die CO₂-Werte zu betrachten. Und nun kommt das große Plus dieser Werte: sie erlauben wie keine anderen den Zusammenhang zum persönlichen Verhalten umfassend darzustellen. Dazu gibt es im Internet den CO₂-Rechner des Umweltbundesamtes. Mit ihm kann man die eigenen CO₂-Emissionen erfassen und ausrechnen, wie sich die Emission mit dem Verhalten ändert.

Laut Internationalem Währungsfonds werden klimaschädliche Subventionen für fossile Energieträger auf weltweit 5,9 Billionen Dollar geschätzt. In Deutschland waren es im Jahr 2018 laut Umweltbundesamt (UBA) mehr als 65 Milliarden Euro jährlich, wovon nahezu die Hälfte auf den Verkehrsbereich entfiel.

 

KOHLE

Kohle ist der schmutzigste fossile Brennstoff, und ihr Verbrauch nimmt weltweit gesehen bislang immer noch zu. Wie die Internationale Energieagentur (IEA) in ihrem am 15. Dezember 2023 veröffentlichten Jahresbericht „Coal 2022“ mitteilte, ist weltweit noch nie so viel Kohle verbraucht worden wie im Jahr 2023. Der Gesamtverbrauch sei gegenüber dem Vorjahr, aus dem der bisherige Höchstwert stammt, noch einmal um 1,4 Prozent auf 8,5 Milliarden Tonnen angestiegen. China verbraucht mehr als die Hälfte der weltweiten Kohleproduktion. In Europa ging der Kohleverbrauch um 23 Prozent zurück, in den USA sank er um 21 Prozent. Für das kommende Jahr erwartet die IEA weltweit einen geringeren Kohleverbrauch. Sie geht davon aus, dass sich ab 2024 ein Trend zu einer sinkenden weltweiten Kohlenachfrage abzeichnet.

 

METHAN

Methan ist eines der schädlichsten Treibhausgase. Nach UN-Angaben ist es etwa für ein Drittel der bisherigen Erderwärmung verantwortlich. Es heizt das Weltklima 25-mal stärker an als Kohlendioxid (allerdings ist seine Lebenszeit in der Atmosphäre mit durchschnittlich 12,4 Jahren viel kürzer als Kohlendioxid, das sich mehrere tausend Jahre stabil in der Atmosphäre hält) und ist für etwa 23 Prozent der globalen Erwärmung verantwortlich (Kohlendioxid für rund zwei Drittel). Der Großteil der Methan-Emissionen geht, anders als bei Kohlendioxid, auf den Menschen zurück (60 Prozent) – vor allem durch die Landwirtschaft, den Energiesektor und die Industrie, darüber hinaus waren in den letzten Jahren Müllkippen Quellen für riesige Mengen von Methanemissionen.  Die Viehzucht schlägt mit einem Drittel der anthropogenen Methan-Emissionen zu Buche, ein weiteres Drittel des anthropogenen Methan-Ausstoßes wird bei der Förderung von Öl, Kohle und Gas freigesetzt. Die Internationale Energieagentur beziffert die insgesamt vom Menschen verursachte Menge auf jährlich 570 Millionen Tonnen, Hauptquellen seien Lecks in Erdgasanlagen, Kohlegruben, Mülldeponien, der Reisanbau und die Rinderzucht.
Bis zum Jahr 2050 könnte der Methan-Ausstoß von Rindern um mehr als 70 Prozent steigen und die Viehwirtschaft daher die Klimaveränderung noch stärker beeinflussen, als es heute schon der Fall ist, haben das Wissenschaftler des Senckenberg-Forschungszentrums in Frankfurt am Main gemeinsam mit Kollegen aus Großbritannien herausgefunden. Der Grund dafür ist der geringe Nährwert vieler Futterpflanzen in wärmeren Regionen der Erde. Rinder müssen deshalb mehr Nahrung fressen und stoßen mehr Methan aus. Die Studie wurde im Jahr 2017 im Fachjournal „Biogeosciences“ veröffentlicht.

Wie aus Untersuchungen im Rahmen des „Global Carbon Project“ des US-Umweltforschers Rob Jackson von der Stanford University in Kalifornien hervorgeht, die im Juli 2020 in den Fachzeitschriften „Environmental Research Letters“ und „Earth System Science Data“ veröffentlicht wurden, wurden im Jahr 2017 den Hochrechnungen zufolge knapp 600 Millionen Tonnen Methan freigesetzt, was einen neuen Höchststand bedeutet. Etwa die Hälfte davon ist durch menschliche Aktivitäten verursacht. Gegenüber dem Jahresschnitt in der ersten Hälfte der 2000er Jahre bedeutet das eine Zunahme um 50 Millionen Tonnen oder rund neun Prozent. Die Emissionen aus natürlichen Quellen, zum Beispiel Feuchtgebieten oder Vulkanen, blieben im Vergleich mit den 2000er Jahren in etwa gleich. Hauptgründe für den von Menschen zu verantwortendem Anstieg der Methan-Emissionen sind laut dem Wissenschaftler „die Ausweitung und Intensivierung der Landwirtschaft, insbesondere der Viehzucht“ sowie die Nutzung fossiler Brennstoffe.

Laut einer Mitteilung der US-Wetterbehörde NOAA stiegen die Methan-Emissionen im Jahr 2020 auf ein neues Rekordniveau von rund 1880 ppb (parts per billion); 1880 Methan-Moleküle kommen nun auf eine Milliarde Luft-Moleküle. Das ist ein Anstieg des Methangehalts um 260 Prozent gegenüber dem vorindustriellen Niveau. Zum Vergleich: Die globale Konzentration von Kohlendioxid stieg seit Beginn der Industrialisierung „nur“ um 44 Prozent.
Der Weltwetterorganisation (WMO) zufolge ist die Methan-Konzentration nie seit Beginn der Messungen vor fast 40 Jahren so stark gestiegen wie im Jahr 2021, zugleich habe sie damit einen Höchststand erreicht.

Die US-Weltraumbehörde NASA ermittelte in einer Studie, dass die Methanzunahme der letzten Jahre in der Atmosphäre zu über einem Drittel auf das Fracking zurückzuführen ist. Nach neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen werden  die Mengen des beim Fördern, Umwandeln und Transportieren von Flüssigerdgas freigesetzten Methans systemstisch unterschätzt.

Einem am 6. Mai 2021 veröffentlichen neuen Bericht des UN-Umweltprogramms (Unep) zufolge könnten mit schnell einzuführenden Maßnahmen die Methan-Emissionen gesenkt werden, wodurch die mittlere globale Temperatur bis 2045 um fast 0,3 Grad langsamer ansteigen würde als erwartet.

Wie die Internationale Energie-Agentur (IEA) am 21. Februar 2023 in Paris mitteilte, hat die globale Energiewirtschaft im Jahr 2022 135 Millionen Tonnen des starken Treibhausgases Methan in die Atmosphäre freigesetzt. Drei Viertel davon könnten mit bewährten Maßnahmen und Technologien zurückgehalten und vermarktet werden, wofür weniger als drei Prozent der Einnahmen, die die Öl- und Gasunternehmen im letzten Jahr weltweit erzielt haben, erforderlich wären.

 

LACHGAS

Lachgas, der gängige Begriff für Distickstoffoxid (N₂O), ist ebenso wie Kohlendioxid (CO₂) und Methan ein Treibhausgas. In der Atmosphäre entfaltet es eine 300-mal stärkere Wirkung als CO₂. Lachgas verbleibt rund 120 Jahre in der Atmosphäre. Wie Forscher herausfanden, ist die Konzentration dort von 270 ppb in der vorindustriellen Zeit auf 330 ppb im Jahr 2017 gestiegen. Die Wissenschaft geht davon aus, dass sich bis Ende des 18. Jahrhunderts der Anteil von Lachgas in der Atmosphäre zehntausende Jahre lang nicht verändert hat. Der Zuwachs seit Beginn der Industrialisierung geht vor allem auf das Konto der modernen Landwirtschaft. Denn Stickstoff – das wesentliche chemische Element in konventionellen Düngern – wandelt sich bei Sauerstoffmangel durch Zersetzungsprozesse in Distickstoffoxid um und kann dann aus dem Boden in die Luft entweichen. Nach Schätzungen von Experten trägt Lachgas mit etwa sechs bis neun Prozent zum globalen Treibhauseffekt bei. Laut einer im Oktober 2020 in der Zeitschrift „Nature“ publizierten internationalen Studie, der bis dato umfassendsten Bewertung aller Lachgasquellen und -senken, gelangen derzeit jährlich um die 17 Millionen Tonnen Lachgas in die Atmosphäre. Etwa 7,3 Millionen Tonnen davon beruhen auf menschlichen Aktivitäten, die zu mehr als der Hälfte in der Landwirtschaft stattfinden. In den Jahren 2007 bis 2016 verursachte die landwirtschaftliche Produktion der Untersuchung zufolge fast 70 Prozent des anthropogenen globalen N₂O-Emissionsanstiegs seit den 1980ern.

 

FLUORKOHLENWASSERSTOFFE (FKW)

Fluorkohlenwasserstoffe (FKW) tragen – je nach Verbindung – 100- bis 1000-mal stärker als Kohlendioxid zum Treibhauseffekt bei und gelten mittlerweile als eine Hauptursache für den Ausstoß von Treibhausgasen und damit der Erderwärmung. Sie werden als Kältemittel in Klimaanlagen und Kühlschränken eingesetzt, werden aber auch für verschiedene Prozesse der Chemieindustrie benötigt.