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Kohlendioxid

COPYRIGHT TEXT & BILDER: Michael Bockhorst

Das Gas, welches bei den Konsumenten (Mensch und Tiere) durch die Atmung freigesetzt und von den Produzenten (Pflanzen, Grünalgen) durch die Photosynthese in energiereiche organische Verbindungen umgewandelt wird. Damit schließt Kohlendioxid (CO2) den natürlichen Kohlenstoffkreislauf.

Natürliche Einflüsse des Kohlendioxids

Die Bedeutung des Kohlendioxids für das globale Klima ist bedeutend, weil es in der Lage ist, Wärmestrahlung zu absorbieren und dadurch die Atmosphäre zu erwärmen - es trägt damit zum natürlichen Treibhauseffekt bei. Dadurch wird das Leben auf der Erde, wie wir es kennen, erst ermöglicht. Die Konzentration des CO2 betrug vor der Industrialisierung etwa 280ppm.

Menschliche Einlüsse auf den Kohlendioxid-Haushalt des Systems Erde

Durch Entwaldung wird die Menge der Pflanzen verringert, die zur Bindung des Kohlendioxids beitragen können. Die Verbrennung fossiler Brennstoffe wandelt Kohlenstoff und Kohlenwasserstoffe durch Verbrennung hauptsächlich in Kohlendioxid um, welches in die Atmosphäre abgelassen wird. Beide Effekte tragen zu einer Erhöhung der Kohlendioxidkonzentration auf derzeit (2010) etwa 390ppm bei.

Hypothese des durch den Menschen verursachten Klimawandels

Nach dieser mit hoher Wahrscheinlichkeit korrekten Hypothese erhöht Kohlendioxid die Temperatur im System Erde, besonders der Atmosphäre und der Erdoberfläche. Diese Veränderung, die derzeit auch beobachtet wird, wird als Klimawandel bezeichnet.

Daher ist eines der " Umweltziele" die Verringerung von Kohlendioxid-Emissionen durch den Einsatz erneuerbarer Energien und ggf. der Kernenergie. Weiterhin wird versucht, fossile Brennstoffe mit geringeren spezifischen Kohlendioxidemissionen zu forcieren, also z.B. Kohlekraftwerke durch gasbetriebene GUD-Kraftwerke zu ersetzen.

Ein generelles Problem für die Verifizierung oder Falsifizierung dieser Hypothese besteht darin, dass eine Änderung des Klimas die Beobachtung von Wetterdaten über mehrere Jahrzehnte voraussetzt.

Kohlendioxid in Ozeanen

Kohlendioxid spielt auch in den Ozeanen eine bedeutende Rolle. Ozeane nehmen bei einer steigenden Konzentration dieses Gases in der Erdatmosphäre auch mehr Kohlendioxid auf. Die Kohlendioxid-Konzentration in den Ozeanen steigt, damit auch der Säuregrad - in anderen Worten: der pH-Wert der Ozeane sinkt dadurch.

Dies hat verschiedene Auswirkungen auf die Lebewesen der Ozeane, so zum Beispiel: Veränderungen in der Fähigkeit von Algen, Kieselsäureskelette aufzubauen. Auch die Bedingungen für diejenigen Algen, die Photosynthese betreiben, können sich verändern. Algen liefern einen höheren Beitrag zur Umwandlung des Kohlendioxids in Sauerstoff als die Gesamtheit aller Landpflanzen. Eine Störung der Photosynthesefähigkeit der Algen könnte damit in einer positiven Rückkopplung zu einem schnellen Anstieg der atmosphärischen Kohlendioxid-Konzentration führen.

Die vielfältigen möglichen Auswirkungen einer in den Ozeanen steigenden Kohlendioxid-Konzentration sind Gegenstand aktueller Untersuchungen, jdoch noch nicht zuverlässig abzuschätzen.

Veranschaulichung der Kohlendioxid-Konzentration und ihrer Änderung

Globale Dimension: Die vorindustrielle Kohlendioxid-Konzentration lag Anfang des 18. Jahrhunderts bei etwa 280 ppmv -- ppmv steht für parts per million by volume. In verständlicher Sprache bedeutet dies, dass auf 1 Million Volumenanteile Luft 280 Volumenanteile Kohlendioxid kommen. Dies ist gleichbedeutend mit

  • einem Trinkglas 0.3 Liter voll Kohlendioxid auf einen Kubikmeter - ein Würfel von 1 x 1 x 1 m3 an Kohlendioxid oder
  • einer etwa 5 Meter hohen Schicht Kohlendioxid auf der Erdoberfläche, wenn Kohlendioxid sich nicht mit der Atmosphäre mischen würde.

Die Zunahme der Kohlendioxid-Konzentration seit etwa 200 Jahren beträgt ca. 100 ml pro Kubikmeter und damit müßte in dem heutigen Bild das 0.3-Liter Trinkglas gegen ein 0.4-Liter Trinkglas ausgetauscht werden.

In dem zweiten Bild entspricht die Zunahme, die aller Wahrscheinlichkeit auf die Kohlendioxid-Emissionen durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe zurückzuführen ist, einer Erhöhung des "Kohlendioxid-Sees" um 1.25 Meter auf nunmehr 6.25 Meter.

Veranschaulichung der Kohlendioxid-Emissionen

Jeder Bundesbürger verursacht im Durchschnitt ca. 11 Tonnen Kohlendioxid-Emissionen, wenn man seinen privaten Verbrauch, den Verbrauch durch für ihn existierende öffentliche Einrichtungen und die deutschen Gewerbe- bzw. Industrieunternehmen mitberücksichtigt. 11 Tonnen Kohlendioxid sind nur schwer vorstellbar -- daher ist es sinnvoll, dieses Bild in eine anschauliche Form zu bringen:

  • Pro Tag werden im Schnitt 30 Kilogramm Kohlendioxid freigesetzt.
    Dies entspricht einem Volumen von 15 Kubikmetern. 15 Kubikmeter sind das Volumen eines Kartons, in dem man ein ausgewachsenes Mittelklassefahrzeug gut einpacken könnte. Oder das Volumen eines Badezimmers mit 6 Quadratmetern Grundfläche und 2.5 Meter Deckenhöhe
  • Pro Jahr werden im Schnitt 11 000 Kilogramm Kohlendioxid (=11 Tonnen) emittiert, die ein Volumen von immerhin 5500 Kubikmetern einnehmen!
    Auch hier ein griffiges Bild: Dieses Volumen entspricht einem normal großen Fußballfeld (ca. 100 x 50 Meter), welches mit 1 Meter Kohlendioxid bedeckt ist.

Gerade das zweite Bild ist sehr beeindruckend. Die natürliche "Höhe" des Kohlendioxids (wenn es sich nicht mischen würde) liegt bei etwa 5 Meter. Man stelle sich vor, daß Deutschland seine Kohlendioxid-Emissionen im Lande behalten müßte. Jeder Bürger "hat" im Schnitt 4000 Quadratmeter "Deutschland". Bei der heutigen durchschnittlichen Kohlendioxid-Emission von 5500 Kubikmetern pro Jahr würden wir jedes Jahr etwa 1.4 Meter draufpacken, hätten also binnen drei Jahren den natürlichen Anteil verdoppelt! Nur die globale Verteilung unserer Kohlendioxid-Emissionen hat uns vor einer dramatischen Überhöhung der CO2-Konzentration bewahrt. Deutschland lebt damit, bezogen auf seine eigene Landesfläche, weit über seine Verhältnisse.

Zur Berechnung: Kohlendioxid hat unter Normalbedingungen eine Dichte von ca. 2 Gramm pro Liter oder 2 Kilogramm pro Liter.

HISTORY:
2011-01-22: ADD: Kohlendioxid in Ozeanen 2010-02-15: ADD: Abschnitt Klimwandel-Hypothese
2008-03-28: Visualisierung der Konzentration, Emissionen, etc.
1999-06-12: INIT


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