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CO2-Emissionen

Das Kohlenstoffdioxid »CO2« (auch als »Kohlendioxid« bezeichnet) ist ein Treibhausgas, welches bei Anreicherung in der Atmosphäre zur globalen Erwärmung beiträgt. CO2 ist das Anhydrit der Kohlensäure, häufig ungenau selbst auch Kohlensäure genannt. Es ist ein farbloses, nicht brennbares, in kleinen Konzentrationen ungefährliches Gas von etwas säuerlichem Geschmack, das Atmung und Verbrennung nicht unterhält: Kohlendioxid wirkt in geringen Konzentrationen stimulierend auf das Atemzentrum; 4 bis 5 % in der Atemluft wirken betäubend, 8 % Kohlendioxid führen nach wenigen Minuten zum Tod durch Ersticken. Seine Dichte ist etwa 1,5-mal so groß wie die der Luft; Kohlendioxid sammelt sich daher an vertieften Stellen in der Nähe seiner Entstehung an (es besteht daher Erstickungsgefahr in Gärkellern, z.B. in Weinkellereien). Bei 78,5ºC und Normaldruck geht Kohlendioxid unmittelbar in den festen Zustand über. Unter Druck kann es auch verflüssigt werden. Die kritische Temperatur des Kohlendioxids liegt bei 31,04 ºC, der kritische Druck bei 73,83 bar. Die (grau gestrichenen) Stahlflaschen des Handels enthalten flüssiges Kohlendioxid unter einem Druck von rund 57 bar bei 20 ºC (technische Verflüssigung meist bei 10 - 20 bar und -40 bis -20ºC). Infolge des starken Wärmeverbrauchs bei der Verdunstung von flüssigem Kohlendioxid erstarrt ausströmendes, flüssiges Kohlendioxid teilweise zu einer weißen Masse von festem Kohlendioxid (Kohlensäureschnee). Festes Kohlendioxid kommt in Blöcke gepresst als Trockeneis in den Handel und dient als Kühlmittel. Kohlendioxid ist in Wasser gut löslich (Löslichkeit bei 0ºC 1,7 l, bei 20ºC 0,9 l pro l Wasser), die Lösung reagiert schwach sauer infolge Bildung der eigentlichen Kohlensäure. Kohlendioxid kommt frei in der Luft (etwa 0,03 Vol.-%) und gelöst in vielen Mineralwässern und auch im Meerwasser vor. In gebundenem Zustand ist es in Form von Carbonaten (z.B. als Calcium- und Magnesiumcarbonat in Kalkstein, Magnesit, Dolomit) weit verbreitet.

Kohlendioxid ist das Endprodukt der Verbrennung von Kohlenstoff und allen organischen Substanzen. Die grünen Pflanzen führen mittels Lichtenergie das Kohlendioxid der Luft in organische Verbindungen über (Calvin-Zyklus), die durch den Stoffwechsel von Mensch, Tier und u.a. Mikroorganismen wieder in Kohlendioxid zurückverwandelt werden (Kohlenstoffkreislauf). Im Stoffwechsel wird Kohlendioxid u.a. durch Decarboxylierung von Alpha-Oxosäuren gebildet. Es befindet sich somit in der intra- und extrazellulären Flüssigkeit aller Organismen sowie besonders in der Ausatmungsluft. Kohlendioxid ist daher lebensnotwendig für praktisch alle Lebewesen.

Der natürliche Kreislauf des Kohlenstoffs wird in zunehmendem Maße durch die steigende Verbrennung fossiler Brennstoffe gestört und führt zu einer Erhöhung des Kohlendioxidgehalts der Atmosphäre. 1998 betrug der globale Kohlendioxidausstoß 23,2 Mrd. t. Verursacher der Kohlendioxidemissionen waren zu 65 % die Industriestaaten und zu 35 % die Entwicklungsländer. Zusätzlich trägt auch die Abholzung von Waldflächen zur Erhöhung des Kohlendioxids in der Atmosphäre bei. Wegen der dadurch bewirkten verstärkten Absorption der von der Erdoberfläche abgestrahlten Infrarotstrahlung erhöht sich die Temperatur der Lufthülle (etwa 0,5 Grad in den letzten 100 Jahren, diese führt zum Treibhauseffekt). Im März 1994 trat die von 159 Staaten unterzeichnete Klimarahmenkonvention in Kraft, die eine Stabilisierung der Kohlendioxidemissionen auf einem bestimmten Niveau vorsieht. In dem sog. Kyoto-Protokoll anlässlich der dritten Vertragsstaatenkonferenz (VSK) 1997 in Japan verpflichteten sich die Industrieländer auf eine überprüfbare Reduktion ihrer Treibhausgasemissionen um insgesamt 5,2 % bis zur „Budgetperiode“ 2008 - 2012. Nachdem die vierte VSK 1998 in Buenos Aires sowie die fünfte VSK in Bonn 1999 und die sechste VSK in Den Haag 2000 nur kleine Fortschritte in technischen Details brachten, ist mit der Klimakonferenz in Marrakesch im Nov. 2001 ein entscheidender Schritt zur zukünftigen Verbesserung des Weltklimas geschafft. Damit das Klima-Protokoll von Kyoto in Kraft tritt, muss es von 55 Staaten ratifiziert werden. Die USA, die allein für etwa 35 % der Treibhausgase innerhalb der Industriestaaten verantwortlich ist, hat diesem Klimaschutzprogramm jedoch eine Absage erteilt (Stand: 2001). Die Bundesregierung hatte schon 1990 beschlossen, die Kohlendioxidemission bis zum Jahr 2005 um 25 % zu reduzieren. 1998 war eine Reduktion von 15,6 % erreicht.

Im Laboratorium erhält man Kohlendioxid durch Zersetzung von Carbonaten mit Säuren; technisch wird Kohlendioxid u.a. aus Verbrennungsabgasen, als Nebenprodukt beim Kalkbrennen und als Nebenprodukt bei alkoholischen Gärprozessen, ferner auch aus natürlichen Gasquellen (Quellkohlensäure) gewonnen. Verwendung findet Kohlendioxid als Kühlmittel, als Feuerlöschmittel, als Inertgas, als Treibgas sowie als Lösungsmittel, ferner zur Herstellung kohlensäurehaltiger Getränke und als Rohstoff in der chem. Industrie (z.B. bei der Herstellung von Soda und Harnstoff). Fluides, überkritisches Kohlendioxid, soll - wie schon bei der Herstellung von Teflon und der Extraktion des Hopfenaromas - als „Lösungsmittel des 21. Jh.“ bei der chem. Produktion zunehmend organische Lösungsmittel ersetzen. Zurzeit stehen jedoch noch keine umweltfreundlichen Lösungsvermittler für Katalysatoren zur Verfügung. Kohlendioxid wurde schon zu Beginn des 17. Jh. durch J. B. van Helmont entdeckt.

Bei der Verbrennung von biogenen Stoffen (Biomasse) entsteht kein neues CO2, da das abgegebene CO2 in kurzen Zyklen wieder von Pflanzen aufgenommen wird. Es entstehen etwa folgende Mengen CO2 bei der Verbrennung fossiler Energieträger (Quelle: Energiebericht 1996 der österreichischen Bundesregierung):
Erdgas: 0,19 kg/kWh,
Heizöl: 0,28 kg/kWh,
• Kohle: 0,32 kg/kWh,
• Strom im Winter: 0,35 kg/kWh,
• Strom im Sommer: 0,18 kg/kWh.

siehe auch:
- CO2
- Calcit
- Calciumcarbonat
- Dolomit
- Emissionen
- Energiekosten
- Fossile Energieträger
- Holzpellets
- Immissionen
- Kalkstein
- Kohlendioxid
- Kohlenmonoxid
- kWh
- Treibhauseffekt