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Treibhauseffekte
Der heutzutage negativ belastete Treibhauseffekt
wird schon seit
Jahrtausenden in der passiven
solaren Architektur angewandt. Ein
Glashaus bzw. Wintergarten wird seit
Jahrhunderten als "Sonnenfalle" genutzt.
Im 16. Jahrhundert wurden ein Glashaus
als Gewächshaus (Orangerie) zur
Aufzucht von Pflanzen verwendet. Aber der gleiche Effekt führt zunehmend
zur Erderwärmung. |
Erderwärmung
Verantwortlich sind die in der Atmosphäre
vorhanden bzw. eingetragenen Gase (Treibhausgase -
Klimagase)
bezeichnet. Aber hier beginnt der Streit, welche Faktoren
und Vorgänge wirklich für die Erderwärmung
ausschlaggebend sind.
Um das Phänomen der Erderwärmung
einfach zu erklären, werden die Vorgänge innerhalb eines Treibhauses
herangezogen. Hier wird die Sonnenstrahlung durch die
Glasscheiben durchgelassen, aber die Erwärmung
der internen Flächen nicht wieder herausgelassen.
Der Streit, welche Gase
(Klimagase, auch Treihausgase genannt)
in der Atmosphäre naturgegeben (atmosphärischer Treibhauseffekt*1)
oder von Menschen verursacht (anthropogener Treibhauseffekt*2)
sind, wird wohl ständig weitergeführt. Letztendlich sind viele
verschiedene Gase für den Klimawandel (Erderwärmung)
verantwortlich. Alle diese Gase kommen in einem mehr oder weniger großen
Anteil in der Natur vor.
*1 Die
Sonne beeinflusst das Klima der Erde, indem sie in sehr kurzen Wellenlängen
Energie ausstrahlt (überwiegend im sichtbaren oder fast sichtbaren
[z. B. ultravioletten] Teil des Lichtspektrums). Ein Drittel der Sonnenenergie,
die die Oberfläche der Erdatmosphäre erreicht, wird direkt
zurück ins All reflektiert. Der Rest wird von der Erdoberfläche
und in geringerem Umfang auch von der Atmosphäre absorbiert. Um
die absorbierte Energie auszugleichen, muss die Erde durchschnittlich
dieselbe Energiemenge wieder ins All zurückstrahlen. Da die Erde
viel kälter ist als die Sonne, strahlt sie in viel längeren
Wellenlängen, vorwiegend im infraroten Teil des Lichtspektrums.
Ein Großteil dieser von Land und Ozean abgegebenen thermischen
Strahlung wird von der Atmosphäre einschließlich der Wolken
absorbiert und zur Erde zurückgestrahlt.
*2
Freisetzung klimawirksamer Spurengase (Klima- bzw. Treibhausgase), Partikelemissionen
Ruß, Feinstaub, Staub bzw. Sandkörner) und Veränderungen
der Erdoberflächenbeschaffenheit (städtische
Siedlungsgebiete, Landtrockenlegung, Waldrodung)
- Wie wirkt sich die gleichzeitige
Absorption und Emission von Wärmestrahlung
in den verschiedenen Höhen der Atmosphäre aus?
- Wie wirken sich die Strömungen in der Atmosphäre
aus?
- Haben die Vorgänge einen größeren
anthropogenen (menschlichen) Einfluss oder sind es natürliche Vorgänge?
- Welchen Einfluss haben die vermehrte Wolkenbildung
und der Aerosolausstoß der Vulkane?
- Wirken diese Vorgänge ausgleichend? |
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| Also Fragen über
Fragen, die nur durch exakte Messungen, aber nicht durch
Klimaberechnungen, erfasst werden können, da jeder
Faktor, der in den Berechnungen nicht richtig angesetzt bzw. gewichtet
wird, zu falschen Ergebnissen bzw. Interpretationen
führen kann. |
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Treibhauseffekt / Glashauseffekt
Der Treibhauseffekt wird schon
seit Jahrtausenden in der
passiven solaren Architektur angewandt. Ein Beispiel ist das antike
Griechenland vor rund 2.500 Jahren, das damals ebenfalls in einer Energiekrise
steckte. Als Lösung für das Problem des immer knapper und
teurer werdende Brennholzes wurde die verglaste Südfläche
mit weitüberstehendem Vorbau entwickelt. Sokrates beschrieb dies
so: "In Häuser, die nach Süden blicken, dringt die Sonne
im Winter durch die Vorhalle bis in die Wohnräume vor und wärmt
sie. Im Sommer jedoch hält das Dach der Vorhalle die Sonne ab und
spendet kühlenden Schatten." mehr >
hier ein paar Beispiele Quelle: Buch der
Synergie - Achmed A. W. Khammas
Ein Glashaus bzw. Wintergarten wird
seit Jahrhunderten als "Sonnenfalle" genutzt.
Im 16. Jahrhundert wurden ein Glashaus
als Gewächshaus (Orangerie) zur
Aufzucht von Pflanzen verwendet. Diese überdachten botanischen
Gärten wurden freistehend oder an die Häuser gebaut.
In der heutigen Zeit gehört ein Wintergarten durch die Entwicklung
der Glasherstellung und der technischen Weiterentwicklung
der Lüftungstechnik schon zu der "normalen"
Ausstattung im gehobenen Wohnungsbau. Hier wird er hauptsächlich
zu der Erweiterung der Wohnfläche verwendet und hat als Nebeneffekt
die Nutzung der Sonnenenergie. |
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In jedem Glashaus
und Wintergarten
wirkt der "Treibhauseffekt" bzw. "Glashauseffekt".
Das bedeutet, der größte Anteil der Sonnenstrahlung
dringt durch die Glasscheiben, da der Hauptanteil der Sonnenstrahlung
im gelben Wellenlängenbereich (0.5 µm)
liegt, für die die Glasscheiben durchlässig sind. Davon
kommen 60 bis 70 % der auf den Boden bzw. Wände. Diese erwärmten
Flächen strahlen die Wärme im infraroten Wellenlängenbereich
(>3.5 µm) ab und diese Wärmestrahlung
wird von den Glasscheiben reflktiert. Wenn die
Wärmestrahlung im Innern des Raumes die Strahlungsleistung
der einfallenden Strahlung von außen erreicht hat, stellt
sich ein Strahlungsgleichgewicht ein. Die Wärme
bleibt also in dem Raum und hierbei wird die Meinung verteten,
dass dabei nicht die Reflektierung der Scheiben bei der Aufheizung
des Raumes eine Rolle spielt sondern nur die Konvektion
an den warmen Flächen und die durch die
Glasscheiben behinderte Lufbewegung. Dadurch
kann keine Wärme abtransportiert werden. > mehr |
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Klimagase
Das Kyoto-Protokoll nennt folgende Treibhausgase: Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4), und Lachgas (N2O) sowie die fluorierten Treibhausgase (F-Gase): wasserstoffhaltige Fluorkohlenwasserstoffe (HFKW), perfluorierte Kohlenwasserstoffe (FKW), und Schwefelhexafluorid (SF6). Seit 2015 wird Stickstofftrifluorid (NF3) zusätzlich einbezogen.
In Deutschland entfallen 87,1 % der Freisetzung von Treibhausgasen auf Kohlendioxid, 6,5 % auf Methan, 4,6 % auf Lachgas und rund 1,7 % auf die F-Gase (im Jahr 2020). Die Emissionen von Stickstofftrifluorid sind verschwindend gering. |
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Treibhauseffekt |
Quelle:
WDR Wissen |
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Der Streit, welche
Gase (Klimagase, auch Treibhausgase
genannt) in der Atmosphäre naturgegeben (atmosphärisch)
oder von Menschen verursacht (anthropogen) sind,
wird wohl ständig weitergeführt. Letztendlich sind viele
verschiedene Gase für den Klimawandel (Erderwärmung)
verantwortlich. Alle diese Gase kommen in einem mehr oder weniger
großen Anteil in der Natur vor.
Welches der Gase den Hauptanteil am Treibhauseffekt
hat, ist auch unter den Fachleuten umstritten. Wasserdampf
wird als Hauptursache vor dem Kohlendioxid angesehen. Wobei der
Wasserdampf aber nur indirekt und die anderen Gase
direkt wirken. Aber auch diese These ist umstritten,
da eine verstärkte Wolkenbildung weniger Sonneneinstrahlung
durch die Reflektion zulässt.
CO2-Lüge? |
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| Die wichtigsten Klimagase sind |
- Kohlendioxid (CO2)
> Kohlenstoffdioxid
- Kohlenmonoxid (CO) > Kohlenstoffmonoxid
- Methan (CH4)
- Ozon (O3)
- Distickstoffoxid (N2O)
> Lachgas
- Teilhalogenisierte Kohlenwasserstoffe
(HKFW)
- Halogenierte Fluorkohlenwasserstofe
(FCKW)
- Perfluorierte Kohlenwasserstoffe
(PFC)
- Schwefelhexafluorid.(SF6)
- Nichtmethanhaltige flüchtige
organische Verbindungen (NM VOC)
- Wasserdampf (H2O)
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Zusammensetzung
der ausgestoßenen Klimagase |
Quelle:
Umweltbundesamt, World Resources Institute, dpa |
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| Kohlendioxid (CO2) > Kohlenstoffdioxid |
Die chemische Formel CO2 steht für Kohlenstoffdioxid. Das Gas ist farb- und geruchslos und weder brennbar noch explosiv oder gesundheitschädlich (kann aber bei einer erhöhten Konzentration gefährlich werden). Es ist gut in Wasser löslich. Die Zusammensetzung von CO2 lässt sich aus seiner Formel ableiten: Es handelt sich um eine Verbindung von einem Kohlenstoffatom (C) und zwei Sauerstoffatomen (O2).
Kohlendioxid bzw. Kohlenstoffdioxid (CO2) ist ein linear aufgebautes Molekül und entsteht durch das Verbrennen fossiler Brennstoffe. Aber auch Menschen emitieren CO2 (ca. 4 % der ausgeatmeten Luft besteht aus Kohlendioxid. So reichert sich der CO2-Gehalt der Raumluft nach und nach an), Tiere und sogar Bäume und Pflanzen emitieren CO2 (durch das Absterben tierischer und pflanzlicher Organismen sowie beim Reifen von Obst und Gemüse) in die Atmosphäre. Kohlendioxid ist ein Klimagas, dass durch die Anreicherung in der Atmosphäre die Wärmeabstrahlung der Erdoberfläche in das Weltall verhindert und so zu einer Erderwärmung über den Treibhauseffekt zum Klimawandel beiträgt.
Auf der anderen Seite spielt Kohlendioxid eine besonders wichtige Rolle bei der Fotosynthese. Dabei werden CO2 und Wasser (H2O )mithilfe von Lichtenergie in Biomasse umgewandelt und es entsteht der für uns lebenswichtige Sauerstoff. Außerdem würde ohne einen bestimmtem Anteil Kohlendioxid (ca 0,038 %) in der Atmosphäre die Wärmestrahlung einfach in das Weltall abgegeben werden und es wäre auf der Erde sehr kalt. CO2 bilden mit der Atmosphäre jedoch eine Hülle und strahlen die Wärme nicht nur in Richtung Weltraum, sondern auch in Richtung Erdoberfläche ab (Treibhauseffekt). |
| Bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen (ÖL, Gas, Kohle) wird Kohlenstoff freigesetzt, der in den letzten Jahrmillionen gebunden wurde. Die Atmosphäre reichert sich mit diesem Gas an, weil es nicht in diesen Mengen von der Natur aufgenommen werden kann. Ein Teil dieses Gases wird auch zum großen Teil in den Ozeanen gebunden und senkt den pH-Wert des Wassers.
In festem Aggregatzustand dient Kohlendioxid als Trockeneis in Form von Blöcken oder Pellets. Es kann bis zu -90 °C für Kühlzwecke betragen und erzeugt Erfrierungen. Bei Normaldruck und einer Temperatur von -78,48 °C sublimiert es, d.h. wird wieder gasförmig. Es entsteht ein dichter weißer Nebel, der früher in der Bühnentechnik eingesetzt wurde.
Anwendung von Kohlendioxid auch in völlig unterschiedlichen Bereichen:
• Beim Schweißen wird es in Form eines Zusatzstoffes für Edelgase wie Argon oder Helium als Schutzgas verwendet, um Sauerstoff von der Schmelze zu verdrängen.
• Es fungiert außerdem als Schutzgas für Verpackungen von Lebensmitteln, um sie vor der Reaktion mit dem Sauerstoff fern und somit länger frisch zu halten. Und ebenfalls zum Konservieren von Obst, Getreide und Gemüse findet Kohlendioxid seine Aufgabe.
• In Gewächshäusern wird das Gas als Dünger genutzt. Denn besonders im Winter fehlt den Pflanzen Nachschub an Frischluft, durch den sie mit einem CO2-Mangel zu kämpfen haben. Kohlendioxid bildet nämlich ihre Grundsubstanz.
• Auch beim Transport von explosions- und brandgefährdeten Schüttgütern mit Gas durch einen Über- und Unterdruck wird Kohlenstoffdioxid zur Hilfe genommen.
• Außerdem wird Kohlendioxid als ein Wasserhärtemittel genutzt. Denn zu weiches Wasser wirkt sich auf einige Werkstoffe korrosionsfördernd aus und kann den pH-Wert über den der Trinkwasserverordnung treiben.
• Als medizinisches Gas wird es häufig als Zusatzstoff zur Beatmung und therapeutisch verwendet. Aber auch aus der minimal invasiven Chirurgie zur künstlichen Erweiterung und Stabilisierung von Körperhöhlen ist das Gas nicht mehr wegzudenken. Und ebenfalls als Abführmittel in Form von Zäpfchen. Schlachthöfe nutzen das Gas, um ihre Tiere vor der Schlachtung zu betäuben und in einen Zustand der Bewusstlosigkeit zu versetzen.
• Im flüssigen Zustand, der bei Umgebungsluft unter Druck entsteht, kann es auch als Vereisungs- oder Kühlmittel, so zum Beispiel beim Transport von Organspenden, dienen.
• In der Kunststoffindustrie wird Kohlendioxid als Treibgas für die Verarbeitung von Kunststoffen in vielerlei Verfahren genutzt. So beim Schäumen, beim Kühlen und um Material zu verdrängen.
• Kohlenstoffdioxid löscht Feuer sehr effektiv, da es den Sauerstoff vom Brandherd verdrängt.
• Das Gas dient ebenfalls zur Hochdruckextraktion, so zum Beispiel extrahiert es ätherische Essenzen aus pflanzlichen Produkten oder das Koffein aus dem Kaffee.
• Zum Reinigen und Entfetten kann Kohlendioxid als Lösemittel verwendet werden, so beispielsweise in der Chemischen Reinigung von Textilien.
• In festem Aggregatzustand dient Kohlendioxid als Trockeneis in Form von Blöcken oder Pellets. Es kann bis zu −90 °C für Kühlzwecke betragen und erzeugt Erfrierungen. Bei Normaldruck und einer Temperatur von −78,48 °C sublimiert es, d.h. wird wieder gasförmig. Es entsteht ein dichter weißer Nebel, der früher in der Bühnentechnik eingesetzt wurde.
• Getränken wie Wasser und Limonade wird Kohlendioxid zugeführt, um die prickelnde Kohlensäure, wie sie im Volksmund genannt wird, zu erzeugen. Aber auch für die Wein-, Sekt- und Bierproduktion, ist Kohlendioxid unabdingbar, um den Sauerstoff von den Reben fernzuhalten.
Quelle: GPG Gase Partner GmbH |
Kohlenstoffdioxid
chemie.de - LUMITOS AG
Alles Wissenswerte über CO2 verständlich erklärt
Elektro4000 - Hagen E-Commerce GmbH
Kohlendioxid in der Atmosphäre
Rheinland-Pfalz Kompetenzzentrum für Klimawandelfolgen
bei der Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft
-Kohlenstoffdioxid (Co2) - das Gas zum Prickeln
GPG Gase Partner GmbH
CO2-Abscheidung und Speicherung
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| Trockeneis |
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Feine Trockeneispellets gehalten in speziellen Sicherheitshandschuhen aufgrund der extrem niedrigen Temperaturen. |
Quelle: Dry-Ice-Energy GmbH |
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Trockeneis ist Kohlenstoffdioxid (Kohlensäure*) in fester Form. Die Bezeichnung "trocken" bezieht sich auf die Eigenschaft direkt zu verdampfen, ohne zu schmelzen, bzw. flüssig zu werden.
* Kohlensäure (H2CO3) ist eine schwache, instabile anorganische Säure, die durch die Reaktion von Kohlendioxid (CO2) mit Wasser (H2O) entsteht. Sie ist verantwortlich für das Prickeln in Mineralwasser und Erfrischungsgetränken, wobei das sprudelnde Gas primär gelöstes (CO2) ist. Kohlensäure entsteht, wenn unter Druck in Wasser gelöst wird, und ist ein wichtiger Bestandteil des Säure-Basen-Haushalts im Blut. |
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Trockeneis besteht im Gegensatz zu herkömmlichem Eis nicht aus Wasser, sondern aus reinem Kohlendioxid (CO2), das unter hohem Druck verflüssigt und anschließend durch Expansion schockgefroren wird. Aus diesem Grund geht es bei seinem "Auftauen" direkt vom festen in den gasförmigen Zustand über, ohne eine flüssige Phase zu durchlaufen.
Der Druck und die Temperatur bestimmen die Form der Kohlensäur > den gasförmigen, flüssigen oder festen Aggregatzustand. Trockeneis verdampft direkt, ohne zu schmelzen, d.h. flüssig zu werden. Kohlendioxid ist eines der wenigen Gase, das einen festen Zustand annehmen kann. Die Kälteleistung von Trockeneis beträgt bei Erwärmung von –78,5 °C (194,65 K) auf 0 °C (273,15 K) ca. 640 kJ/kg, dies entspricht etwa der 3-fachen Kühlleistung von herkömmlichem Eis. Der möglicherweise wichtigere Vorteil ist aber, dass nach der Verdampfung nichts mehr übrig bleibt, was bei normalem Eis aus Wasser nicht der Fall ist. Bei Wärmezufuhr geht das Trockeneis sofort in den gasförmigen Zustand über. Es entsteht also keine Flüssigkeit, das Ihrem Kühlerzeugnis oder dessen Verpackung schaden könnte.
Haupteigenschaften
- im gasförmigen Zustand schwerer als Luft
- nicht brennbar
- geht bei Erwärmung vom festen Zustand direkt in die Gasphase über (Sublimation)
- Trockeneis ist tiefkalt (-78,5 °C) und erzeugt Erfrierungen
- nicht giftig, jedoch Wirkung u. a. auf Herzrhythmus und Atemfrequenz; bereits Konzentrationen von 8 - 10 % können nach 30 - 60 Minuten tödlich sein
- erstickend in hohen Konzentrationen
- beim Umgang mit dem Produkt für ausreichende Belüftung sorgen
Beispiele von Anwendungsmöglichkeiten und Einsatzgebieten:
- Transportkühlung gekühlter und gefrorener Produkte
- Chemische Industrie und Laboratorien: zur Herstellung von Kältebädern, für Kristallisationsprozesse und zur Wärmeabführung bei chemischen Reaktionen, beim Kaltmahlen.
- Metallindustrie zur Materialprüfung: zum Kaltschrumpfen und zum Härten
- Allgemeine Industrieanwendungen: partielle Rohrgefrierung für Revisionszwecke
- Reinigungsverfahren: die "coole" Strahlreinigung mit Trockeneis.
- Unterhaltungsindustrie: Nebeleffekte bei Musicals und in Diskotheken
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Trockeneis
LUMITOS AG
Was genau ist Trockeneis? Wir haben die Antwort!
Gernot Schnettler, Dry-Ice-Energy GmbH
Trockeneis – was ist das und wozu braucht man es?
SimplyScience Stiftung
Kohlenstoffdioxid (Co2) - das Gas zum Prickeln
GPG Gase Partner GmbH
Welcher Feuerlöscher und warum (Co2)
Georg - akkudoktor.net |
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| Kohlenmonoxid (CO) >
Kohlenstoffmonoxid |
Bei einer
unvollständigen Verbrennung (Sauerstoffmangel) von Brennstoffen,
kann besonders bei Gas- und Holzheizungen Kohlenmonoxid entstehen. Aber
es wird auch durch vulkanische Aktivitäten, Wald- und Buschbränden
in die Atmosphäre freigesetzt. Es baut sich im Gegensatz zum Kohlendioxid
innerhalb von 1 bis 3 Monaten wieder ab. |
* Kohlenmonoxid
(CO - Kohlenstoffmonoxid) i st nicht nur ein Klimagas sondern auch ein Gas mit höchst
tückischen Eigenschaften, das sehr schnell zu verheerenden Konsequenzen führen kann, wenn es von Bewohnern
eines Hauses oder einer Wohnung nicht bemerkt wird,. CO ist farblos, geruchlos, geschmacklos
und führt zu Vergiftungen. Schon in kleinster Konzentration kann das Gas für den Menschen tödlich sein, wenn
er unbemerkt in den Organismus eintritt. In Häusern und Wohnungen mit Kamin, Kaminofen, Gasherd und/oder raumluftabhängigen und
raumluftunabhängige Wärmererzeuger (Gastherme, Öl, Holz- oder Pelletkessel) sollte ein
CO-Melder vorgeschrieben werden, genauso, wie Rauchmelder heute in den meisten Wohnungen vorgeschrieben sind. Auch sollte man bedenken,
dass von Wärmeerzeugern, die an einem
Luft-Abgas-System
angeschlossen sind und/oder bei denen ein Kondensatsiphon (Brennwerttechnik)
vorhanden ist, die Gefahr besteht, dass Abgase in den Raum austreten können.
Atmet der Mensch eine erhöhte Kohlenmonoxidkonzentration ein, bindet sich das CO direkt an die roten
Blutkörperchen (Hämoglobin) und blockiert damit die Aufnahme von Sauerstoff im
Blut. Infolgedessen kommt es schnell zu einem Sauerstoffmangel und den damit verbundenen Gesundheitsgefährdungen.
Schon geringe Mengen eingeatmeten Kohlenmonoxids führen zu irreversiblen Herz- und Hirnschäden,
größere Mengen zum Tod. Die folgende Tabelle beschreibt die Wirkung von Kohlenmonoxid auf den menschlichen
Körper in Abhängigkeit zur Konzentration vom Atemgift in der Luft.
| Kohlenmonoxidwert* |
Mögliche Vergiftungserscheinungen |
| 30 ppm - 0,003 % |
MAK-Wert in Deutschland (max. zulässige Arbeitsplatzkonzentration) |
| 35 ppm - 0,0035 % |
Kopfschmerzen und Schwindel innerhalb von 6 bis 8 Stunden |
| 200 ppm - 0,02 % |
Geringe Kopfschmerzen, Ermüdung, Schwindel, Übelkeit nach 2 bis 3 Stunden, Verlust des Urteilsvermögens. |
| 400 ppm - 0,04 % |
Kopfschmerzen in der Stirn innerhalb von 1 bis 2 Stunden, lebensbedrohlich nach 3 Stunden. |
| 800 ppm - 0,08 % |
Schwindel, Übelkeit und Schüttelkrämpfe innerhalb von 45 Minuten, Bewusstlosigkeit innerhalb von 2 Stunden. |
| 1.600 ppm - 0,16 % |
Kopfschmerzen, erhöhte Herzfrequenz, Schwindel und Übelkeit innerhalb von 20 min, Bewusstlosigkeit innerhalb von 2 Stunden, Tod in weniger als 2 Stunden. |
| 3.200 ppm - 0,32 % |
Kopfschmerzen, Schwindel und Übelkeit innerhalb von 5 bis 10 Minuten. Tod innerhalb von 25 bis 30 Minuten. |
| 6400 ppm - 0,64 % |
Schwindel und Kopfschmerzen in 1 bis 2 Minuten. Krampfanfälle, Atemstillstand und Tod in weniger als 20 Minuten. |
| 12800 ppm - 1,28 % |
Bewusstlosigkeit nach 2 bis 3 Atemzügen. Tod in weniger als 3 Minuten. |
* Kohlenmonoxidkonzentration in der Luft in ppm (parts per million)
Quelle: in Anlehnung an OSHA (Occupational Safety and Health Administration) |
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| Methan (CH4) |
Methan ist
ein brennbares Gas, das beim Faulprozess organischer Stoffe (Mülldeponien,
Kohlebergwerken, Abwasserreinigung) entsteht und ist der Hauptbestandteil
von Erdgas, Biogas, Sumpfgas und Holzgas. Auch beim Reisanbau und durch
die Viehzucht (das Gas entweicht aus dem Verdauungssystem der Wiederkäuer)
entsteht Methan. |
Auf dem Grund
der Ozeane und in den Permafrostböden befinden sich enorme Mengen
von Methanhydrat,
dass durch die Erhöhung der Temperaturen und durch die Förderung
und den Transport ausgast. |
Nach Kohlenstoffdioxid
ist es das bedeutendste von Menschen indirekt freigesetzte Klimagas und
ist 20 bis 30mal wirkungsvoller gegenüber dem Kohlendioxid
(CO2). Anthropogenes (menschengemachtes) Methan wird zum größten Teil in der Landwirtschaft ausgestoßen. Rund 30 Prozent der weltweit emittierten Menge stammt aus der Viehhaltung.
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| Ozon (O3) |
Bei elektrischen
Entladungen, Oxidations- und Verdunstungsvorgängen entsteht Ozon
(O3). Es ist in sehr geringen Mengen (ca. 0,02 bis 0,1 mg/m3)
auch in der Atmosphäre nachweisbar. |
Ein erhöhter
Ozonanteil in den unteren Schichten der Atmosphäre verhindert
die Wärmeabstrahlung von der Erdoberfläche in das Weltall und
trägt so zum Treibhauseffekt bei. |
| Der Ozonmangel
in der Stratosphäre (Ozonloch, vor allem über
der Antarktis und Arktis) ist auf den Fluorchlorkohlenwasserstoff (FCKW)
aus Spraydosen und Kältemitteln zurückzuführen. An diesen
Stellen kann die UV-Strahlung der Sonne verstärkt bis zur Erdoberfläche
durchdringen. Das fehlende Ozon hat Auswirkungen auf das Klima und dem
Wachstum der Pflanzen.
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| Hydroxylradikale (OH) |
Die Hydroxylradikale sind keine klimaschädlichen Gase, aber das wichtigste freie Radikal in der Atmosphäre. Der Abbau der meisten oxidierbaren Spurenstoffe in der Atmosphäre wird durch Reaktion mit OH-Radikalen eingeleitet. Die OH-Radikale werden auch als das "Waschmittel" der Atmosphäre bezeichnet.
OH-Produktion:
• Die wichtigste Quelle der OH-Radikale ist die Photolyse von Ozon durch Licht.
• Eine wesentliche Quelle für OH-Radikale ist auch die Reaktion von HO2-Radikalen mit NO. Allerdings entstehen HO2-Radikale (zumindest in Reinluft) zu einem großen Teil durch Reaktionen von OH-Radikalen.
• Eine weitere OH-Quelle ist die Photolyse von HONO (Salpetrige Säure): Diese OH-Quelle ist aber nur in verschmutzter Luft von Bedeutung wo sich HONO durch heterogene Reaktionen (d.h. Reaktionen an Oberflächen, z.B. von Aerosolteilchen) bildet.
• Auch die Photolyse von Wasserstoffperoxyd kann eine
nennenswerte Quelle von OH – Radikale darstellen.
Quelle: Dr. R. Tuckermann, Atmosphärenchemie
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Chemie der Troposphäre - Dr. R. Tuckermann, Atmosphärenchemie
Peroxy-Radikale - "Waschmittel" der Atmosphäre - Deutscher Wetterdienst |
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| Ammoniak (NH3) |
Ammoniak (NH3)
ist eine gasförmige Verbindung des Stickstoffs (N). Der Luftschadstoff entsteht hauptsächlich
durch landwirtschaftliche Prozesse (z. B. Tierhaltung). Es reagiert in der Atmosphäre mit anderen Gasen zu
gesundheitswirksamen Partikeln (sekundär gebildeter Feinstaub) oder lagert
sich in Ökosystemen ab, wo es auf Pflanzen bzw. das Nährstoffgefüge des Bodens negative Wirkungen
ausüben kann oder in die Stickstoffkaskade (Sequenz von Wirkungen des reaktiven [anthropogen verursachten]
Stickstoffs im biogeochemischen Kreislauf) eintritt.
Aus der Landwirtschaft in Deutschland kommen ca. 95 % des Luftschadstoffs
Ammoniak. Die Ammoniak-Emissionen kommen aus der Rinderhaltung (52 %), der Schweinehaltung (20 %), der Geflügelhaltung (9 %) und der Mineraldüngeranwendung (15 %). Der Großteil der Emissionen In der Schweinehaltung entstehen direkt im Stall und in der
Rinderhaltung bei der Wirtschaftsdüngerlagerung und -ausbringung. Neben Ammoniak werden in der Tierproduktion auch ekelhafte Gerüche und Stäube, die auch biologische Komponenten (z. B Keime) enthalten) freigesetzt.
Durch das Ammoniak und das nach Umwandlung entstehende Ammonium werden die
Land- und Wasserökosysteme erheblich durch Versauerung und Eutrophierung (Nährstoffanreicherung)
geschädigt. Bodenversauerung und Nährstoffüberversorgung natürlicher und naturnaher
Ökosysteme (z. B Moore, Magerstandorte, Gewässer) durch reaktiven Stickstoff können zu Veränderungen der
Artenvielfalt führen. Besonders hohe Ammoniakkonzentrationen in der Umgebung von großen Tierhaltungsanlagen können zu direkten
Schäden an der Vegetation führen. Ammoniak kann sich über die Stickstoffkaskade auch in
eine der zahlreichen anderen umweltwirksamen stickstoffhaltigen Verbindungen umwandeln, mit negativen Folgen
für die Qualität der Atemluft (Bildung von Feinstaub und Ozon), die Wasserqualität (Nitrat in Grundwasser) und
die Verschärfung des Klimawandels (Lachgas).
Für die Ammoniakkonzentration in der Luft gibt es derzeit keine ausreichende Regelung.
Zu viel giftiges Ammoniak in der Luft
Ammoniak - Geruch und Staub |
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| Distickstoffoxid (N2O)
> Lachgas |
Distickstoffoxid bzw. Lachgas (N2O) hat eine molare Masse von 44,01 g/mol. Es riecht leicht süßlich, ist farblos, nicht explosiv und nicht brennbar. Aber durch eine O2-Abspaltung kann es jedoch einen Brand unterhalten. Neben der klimaschädlichen Wirkung (es ist ca. 300mal größer gegenüber dem Klimagas Kohlendioxid [CO2]) wird das Gas auch als Medikament eingesetzt. Die Bezeichnung "Lachgas" kommt vermutlich durch die Wirkung einer Euphorie, die beim Einatmen entstehen kann, worauf der Konsument lacht und Halluzinationen sowie Rauschzustände ausgelöst werden.
Distickstoffoxid (Lachgas) entsteht bei der Verbrennung von Biomasse (Holz, Stroh, Biogas),
durch den Straßenverkehr und in der Landwirtschaft durch den Einsatz
von Stickstoffdünger. Es reichert sich in der Atmosphäre an,
da es eine Lebensdauer von ca. 150 Jahren hat.
Die Hauptquellen für Lachgas sind stickstoffhaltige Düngemittel in der Landwirtschaft und die Tierhaltung, Prozesse in der chemischen Industrie sowie Verbrennungsprozesse. Dabei ist zwischen direkten und indirekten Lachgasemissionen zu unterscheiden.
Direkte Lachgasemissionen entstehen in der Landwirtschaft selbst, durch reaktive Stickstoff-(Nr)-Einträge aus organischen und mineralischen Düngemitteln und atmosphärischer N-Deposition sowie Nr in Böden aus Pflanzenreststoffen und biologischer N-Fixierung von Eiweißpflanzen (Leguminosen) sind die Grundlage solcher Emissionen.
Indirekte Lachgasemissionen werden verursacht, wenn reaktive Stickstoffverbindungen (Nitrat und Ammoniak) in die umliegenden Naturräume gelangen. Aus reaktiven N-Verbindungen entsteht bei Nitrifikations- und Denitrifikationsvorgängen Lachgas.
Verwendung
Distickstoffmonoxid bzw. Lachgas (N2O) ist ein anorganisches Einstoffkältemittel (R744A). Da Distickstoffmonoxid die gleiche Molmasse wie Kohlendioxid (CO2) aufweist, hat man der kältetechnischen Bezeichnung R744 ein "A" angefügt, um es von Kohlendioxid unterscheiden zu können. Distickstoffmonoxid ist unter Atmosphärenbedingungen ein farbloses Gas, das sich im Temperaturbereich zwischen ca. -90 °C und +36 °C unter entsprechendem Druck verflüssigen lässt. Die Verdampfung kann somit zur Kühlung bis hin zu tiefen Temperaturen genutzt werden.
Wenn Lachgas in der Medizin als Arzneimittel eingesetzt wird, unterliegt es dem Arzneimittelrecht und ist verschreibungspflichtig. Lachgas ist kein Betäubungsmittel im Sinne des Betäubungsmittelgesetzes.
Lachgas wird auch als Treibgas in Spraydosen und als Aufschäummittel in Sahnespenderkapseln gefüllt. In der Industrie wird Lachgas in großem Umfang unter anderem als Laborchemikalie und in der Produktion verwendet. Im Motorsport kommt Lachgas zur Leistungssteigerung zum Einsatz.
Neben der medizinischen Verwendung als Narkosemittel, wobei es zusammen mit Sauerstoff verabreicht wird, wird es auch als Rauschmittel unverdünnt inhaliert. Durch den Sauerstoffmangel droht Bewusstlosigkeit. Konsumierende können dabei stürzen und sich verletzten.
Als Schnüffelstoff eingeatmet, tritt nach wenigen Sekunden ein Rausch ein, bei dem schwache Halluzinationen, Wärme- und Glücksgefühle empfunden werden. Konsumierende berichten von einem traumähnlichen Zustand, in dem sie Raum und Zeit verändert wahrnehmen. Der Rauschzustand hält allerdings nur wenige Minuten an. Der Sauerstoffmangel wird vor allem dann gefährlich, wenn Konsumierende die Intensität der Wirkung steigern wollen, beispielsweise indem sie eine mit Lachgas gefüllte Plastiktüte über den Kopf ziehen. Bei Bewusstlosigkeit droht Erstickungsgefahr!
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| Teilhalogenisierte Kohlenwasserstoffe
(HKFW) |
Die FCKW’s
(Kältemittel) in Kälte- und Klimaanlagen sind
durch teilhalogenierte Fluorkohlenwasserstoffe ersetzt worden. Sie haben
nur einen geringeren direkten Treibhauseffekt und eine
geringere Lebensdauer. Aber auch in Hartschäumen und PU–Montageschäumen
(in Spraydosen) befinden sich diese Gase. |
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| Halogenierte Fluorkohlenwasserstofe
(FCKW) |
Diese klimaschädlichen
Gase (CF4, C2F6, C3F8,
C4F8) sind hauptsächlich für den Abbau
der Ozonschicht über der Antarktis und Arktis verantwortlich.
Die klimaschädliche Wirkung ist ca. 15.000mal größer
gegenüber dem Kohlendioxid (CO2). |
In vielen
alten Kälte- und Klimaanlagen befinden sich noch FCKW’s (Kältemittel)
und auch in Spraydosen und Aufschäummittel wurde es als Treibmittel
verwendet. Sie wurden durch H-FKW’s und FKW’s ersetzt. Diese
sind im Vergleich mit FCKW nicht als so klimaschädlich angesehen. |
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| Perfluorierte Kohlenwasserstoffe
(PFC) |
Perfluorierte
(vollfluorierte) Kohlenwasserstoffe (CF4, C2F6,
C3F8, C4F8) absorbieren
die Infrarotstrahlung und tragen deswegen zum
Treibhauseffekt bei, zumal einige Gase eine Verweilzeit bis zu 50 000
Jahren in der Atmosphäre haben. Die klimaschädlichen Wirkungen
z. B. von CF4 ist ca. 6.500mal, C2F6 ca. 9.200mal und C3F8 ca. 7.000mal
größer gegenüber dem Kohlendioxid (CO2). |
| Der Einsatz
dieser Gase ist seit einigen Jahren verboten und dürfen
nur mit einer Ausnahmegenehmigung verwendet werden, so
z. B. in der Halbleiter- und Aluminiumherstellung. |
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| Schwefelhexafluorid (SF6) |
Das Schwefelhexafluorid
wird als das schädlichste Klimagas bezeichnet. Die
schädliche Wirkung ist ca. 22.800mal größer
gegenüber dem Kohlendioxid (CO2) und zerstört die
Ozonschicht. Der Abbau durch die UV-Strahlung der Sonne dauert ca. 3.200
Jahre. Da aber der Anteil unter den klimarelevanten Gasen sehr gering
ist und aufgrund der Schwere der Gasse, wird die Wirkung auf den Treibhauseffekt
als wenig relevant angesehen.
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Dieses Gas
wird hauptsächlich in elektronischen Anlagen, als Stabilisator in
der Reifenindustrie und als Schaummittel verwendet. |
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| Nichtmethanhaltige flüchtige
organische Verbindungen (NM VOC) |
Diese Wasserstoff-Kohlenstoff-Verbindungen
sind schwierig zu erfassen. Die klimarelevanten Wirkungen sind noch nicht
vollständig erforscht. |
Diese NMVOC’s
entstehen durch unvollständige Verbrennungen Kfz-Motoren und der
Verdunstung von Kraftstoffen (Tankbelüftung und Undichtigkeiten an
Fahrzeugen, Betankung, Umschlag und Lagerung). Auch bei der Verwendung
von Lösemitteln und im Bereich der chemischen Industrie, Mineralölindustrie
und Nahrungsmittelindustrie. |
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| Wasserdampf (H2O) |
| Da durch
die zunehmende Erderwärmung die Luft mehr Wasserdampf aufnehmen kann,
nimmt auch in der oberen Erdatmosphäre die Wolkenbildung
zu. Aber auch der steigende Luftfahrtverkehr emittiert Wasserdampf in
die oberen Luftschichten. |
Der Wasserdampf
trägt aber nur indirekt und die anderen Klimagase
direkt zur Erderwärmung bei. Diese These ist umstritten, da eine
verstärkte Wolkenbildung weniger Sonneneinstrahlung durch die Reflektion
zulässt, das dann wieder zu einer Abkühlung der Atmosphäre
führen könnte. Aber die Wolkenbildung verhindert auf der anderen Seite
die Wärmeabstrahlung in der Nacht. Außerdem schwankt die Konzentration
des Dampfgehaltes in der Atmosphäre und ist wissenschaftlich schwer zu
erfassen und zu beurteilen. |
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Quelle:
© Enquête-Kommission "Schutz der Erdatmosphäre" |
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| Schadstoffmessung |
Schadstoffe zu erfassen und zu bewerten ist für Industrie, Behörden, Städte und Gemeinden, für Kurorte und Privatpersonen gleichermaßen wichtig. Es entstehen Messwerte, die zum einen die Basis für wirtschaftliche Entscheidungen bilden, zum anderen sind sie die Grundlage für mögliche Optimierungen oder für die Sicherheit der Mitarbeiter am Arbeitsplatz. |
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CO2-Lüge
Das Schlagwort "CO2-Lüge"
soll, genauso wie das Schlagwort "Dämm-Lüge",
zum Nachdenken anregen.
Sind die Kohlenstoffdioxid-Emissionen,
die durch das Verbrennen fossiler Brennstoffe (Heizung,
Kraftwerke, Autos, Flugzeuge) oder durch das Emitieren
durch Menschen, Tiere und sogar Bäume
und Pflanzen in die Atmosphäre eingetragen werden,
wirklich für die globale Temperaturerwärmung
der Atmosphäre verantwortlich?
Auf jeden Fall wird durch
die Medien und Regierungen ständig
behauptet, dass die CO2-Emissionen durch
Menschen die Hauptschuld am Klimawandel
haben. Die Folge sind immer schärfere Gesetze
(z. B. Energieeinsparungsgesetz [EnEG],
BImSchG
[VO nach dem Bundes-Immissionsschutzgesetz]) und Verordnungen
(z. B. Energieeinsparverordnung [EnEV])
zur CO2-Reduzierung. Dass es Veränderungen
in einigen Klimazonen gibt, ist eine Tatsache, aber
diese Veränderungen hängen auch von sehr
vielen anderen
Klimafaktoren ab, die näher betrachtet bzw. berücksichtigt
werden sollten.
- Ständig steigende
natürliche Produktion von Methan.
Dieses Gas ist 20 bis 30mal schädlicher als CO2.
- Warum wird CO2 (z. B. Holz, Pflanzen)
nicht, z. B. in Bergwerke, eingelagert? Dann wird das
Material nicht verbrannt und kann das aufgenommene CO2
nicht abgeben.
- Unzureichende und viel zu ungenaue Temperaturdaten
der Troposphäre, die maßgeblich für
die Erfassung von Klimadaten sind.
- Immer noch viel zu starke Abholzung der Regenwälder.
Dadurch wird die Verwüstung von ganzen Landstrichen
provoziert. Ist die Temperaturerhöhung des Klimas an der zunehmenden
Ausbreitung von Trockenzonen verantwortlich?
- Abnehmende Temperaturen in der Tiefsee,
welche seit mehreren Jahren schon beobachtet werden.
- Die gestiegene Sonnenaktivität kann einen wesentlichen
Einfluss auf die Erdtemperatur ausüben. Eine gestiegene Sonnenaktivität
sendet mehr Wärmestrahlung (Infrarotfrequenzen) aus.
- Extreme Zunahme von Mikrowellenemissionen
(global) durch stetig ansteigende Sendeleistungen bzw.
ansteigenden Sendeanlagen der Kommunikationssyteme.
Mikrowellen regen Moleküle (Wasser, CO2) an und können
innerhalb weniger Jahrzehnte auch Auswirkungen auf die Erwärmung
der Atmosphäre haben.
- CO2 ist aufgrund seines molekularen Aufbaus
auch in der Lage Infrarotfrequenzen zu reflektieren
und damit Wärme in der Atmosphäre zu erzeugen.
- Es wird immer wieder behauptet, dass der CO2-Anstieg
in der Atmosphäre beängstigend hoch sein soll. Der CO2-Gehalt
ist von 280 ppm auf 340 ppm gestiegen. Diese Werte machen auf den Gesamtgasgehalt
der Erdatmosphäre gesehen, überhaupt keine nennenswerte Änderung
aus. Der Anstieg von CO2
ist und bleibt verschwindend gering, denn der Gehalt
an CO2 in der Erdatmosphäre
liegt weiterhin bei 0,038 %. Man sollte sich über
die wirklichen Treibhausgase (z. B. Methan, Stickoxide, Distickstoffoxid, Ozon, atmosphärischer
Wasserdampf, Schwefelhexafluorid) mehr Gedanken machen.
- Ob die abschmelzende Gletscher ein Zeichen für
den Klimawandel sind, wird auch strittig diskutiert, weil es auch Gegenden
gibt, die eine Zunahme an Eis und
Schnee haben. So war z. B. der Nordpol periodisch in
der Erdgeschichte wiederholt eisfrei. |
Ist CO2 wirklich ein Klimakiller?
Robert Zimmermann, Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.
Klimafakten – Ist vielleicht etwas anderes als der Mensch die Ursache?
GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel
Die CO2-Lüge – Was die Kompensationsgeschäfte wirklich für das Klima bringen
ARTE G.E.I.E. |
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| CO2-Abscheidung und Speicherung (Carbon-Capture and Storage) |
Mit 87 % hat Kohlendioxid (CO2 [Kohlenstoffdioxid]) den größten Anteil der freigesetzten Treibhausgase. Neben der Vermeidung bzw. Verminderung (Energiesparen) des Gasaustoßes wird über verschiedene Abscheide- und Speichermethoden diskutiert und teilweise schon umgesetzt. Ohne das gezielte Abfangen (Carbon-Capture - CO2-Abscheidung [Kohlenstoffabscheidung]) von Kohlendioxid aus Abgasen und/oder der Luft wird der Klimawandel nicht zu stoppen sein.
Zur Zeit ist es noch nicht möglich, Industrien und Energiegewinnung komplett zu dekarbonisieren. Also muss man verhindern, dass CO2 in die Atmosphäre gelangt und somit spätestens im Schornstein abgeschieden wird. Hier kommt die Kohlenstoffabscheidung (Carbon Capture) zum Einsatz. Mit den Verfahren wird CO2 entweder aus Abgasen oder direkt aus der Luft (Direct Air Capture [DAC]) abgeschieden.
>>>> hier ausführlicher <<<< |
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