CO2 Ausstoß und Klimaerwärmung,der Tod der Erde.

Kohlenstoffdioxid? Was ist das?

Kohlendioxid, farbloses, geruchloses und nicht brennbares Gas, das etwa um den Faktor 1,5 dichter als Luft ist. Bei 20 °C und einem Luftdruck von 1 Bar lösen sich in einem Volumen Wasser etwa 0,9 Volumen Kohlendioxid – mit zunehmendem Druck lassen sich mehr Anteile Kohlendioxid in Wasser lösen. Bei Druckverminderung verflüssigt sich das Gas, wobei ein Teil der entstehenden Flüssigkeit derart schnell verdampft, dass der verbleibende Rest durch die sich bildende Kälte fest wird. Diesen Kohlensäureschnee verwendet man u. a. als Feuerlöschmittel und Kühlmittel (Trockeneis).

Kohlendioxid kommt in der Natur sowohl in freiem als auch in gebundenem Zustand vor. In freier Form ist Kohlendioxid zu 0,03 Volumenprozent an der Luft beteiligt und zu fünf zehntausendstel Volumenprozent im Meerwasser enthalten (Volumenprozent = 100 × Volumen des Gelösten/Volumen der Lösung). In gebundener Form findet man Kohlendioxid vor allem in Calciumcarbonat (CaCO3: z. B. Kalkstein, Kreide) und in Magnesiumcarbonat (MgCO3).

Kohlendioxidmoleküle bestehen aus einem Atom Kohlenstoff und zwei Atomen Sauerstoff (CO2). Die Moleküle sind gestreckt und symmetrisch aufgebaut (O9C9O).

Kohlendioxid lässt sich auf unterschiedliche Arten herstellen: durch Verbrennen bzw. Oxidation von kohlenstoffhaltigen Materialien, wie z. B. Kohle oder Holz, dann durch Gärung von Zucker und auch durch den Abbau von Carbonaten unter Einwirkung von Wärme oder Säuren. Technisch gewinnt man Kohlendioxid vor allem aus den Abgasen von Brennstoffen, durch Kalkbrennen und bei Gärprozessen (z. B. bei der Bierherstellung).

Am häufigsten nutzt man die Gewinnung aus Abgasen. Diese werden zunächst in Waschtürmen von Staub und Schwefeldioxid befreit. Dann leitet man das Rohprodukt z. B. in eine konzentrierte Alkalicarbonatlösung. Durch Erwärmen lässt sich das Gas wieder freisetzen. Mit Hilfe von Kompressoren wird es verflüssigt und anschließend in Stahlzylinder gepresst.

Die Erdatmosphäre enthält etwa drei Teile Kohlendioxid auf 10 000 Teile Luft – das entspricht den oben angegebenen 0,03 Volumenprozent. Diese Menge nimmt jährlich um 0,4 Prozent zu (siehe Treibhauseffekt). Kohlendioxid wird von grünen Pflanzen in der Photosynthese zum Aufbau von Kohlenhydraten verwendet. Letztere sind Teile des Kohlenstoffkreislaufes.

Kohlendioxid dient u. a. zur Herstellung von Natriumcarbonat (Na2CO3 · 10 H2O), z. B. Waschpulver, und Natriumhydrogencarbonat (NaHCO3), z. B. Backpulver. Wenn Kohlendioxid bei einem Druck von 2 bis 5 Bar gelöst wird, ruft es die erfrischende Wirkung von kohlensäurehaltigen Getränken hervor.

Im November 1997 stellten Wissenschaftler der Universität Karlsruhe ein Verfahren der Öffentlichkeit vor, mit dem sich hochkomprimiertes Kohlendioxid als Reinigungsmittel einsetzen lässt. Die Forscher fanden heraus, dass bei Drücken um 100 Bar Kohlendioxid ähnlich gute Löslichkeitseigenschaften besitzt wie organische Lösungsmittel. Auf diese Weise gelang die Reinigung von Wäschestücken, die zuvor mit Schmierstoffen und Ähnlichem verschmutzt wurden. Mit diesem Verfahren hätte man eine umweltfreundliche Alternative zu Lösungsmitteln, wie beispielsweise Trichlorethylen und Perchlorethylen in Händen. Komprimiert man Kohlendioxid auf superkritische Werte (über 73 Bar), lässt es sich ersten Versuchen eines amerikanischen Forscherteams zufolge auch als Reinigungsmittel bei der Chipherstellung nutzen. Hierbei fallen weit geringere Giftstoffmengen an als bei den herkömmlichen Reinigungsverfahren.

Im Organismus wird Kohlendioxid zur Carboxylierung von organischen Substraten benötigt – unter Carboxylierung versteht man die Übertragung von Kohlendioxid auf organische Verbindungen. Diese Stoffwechselreaktionen laufen meistens mit Hilfe von Enzymen ab. Das Vorhandensein von Kohlendioxid im Blut stimuliert die Atmung. Aus diesem Grund wird bei der künstlichen Beatmung dem Sauerstoff oder der normalen Luft Kohlendioxid zugesetzt. In größeren Mengen ist Kohlendioxid giftig.

Umweltverschmutzung

Die Verbrennung von Kohle, Öl und Benzin trägt erheblich zur Luftverunreinigung bei. Hohe Anteile von Schwefeldioxid, Stickstoffoxiden und suspendierten Partikeln (Feststoffteilchen in Flüssigkeiten), die in die Atmosphäre gelangen, entstehen durch Kraftwerke, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden, durch Industrieheizkessel und Öfen in privaten Haushalten. Der größte Anteil des Kohlenmonoxids sowie Stickoxide und Kohlenwasserstoffe entstehen durch die Verbrennung von Benzin- und Dieselkraftstoffen in Automobilen. Andere wichtige Verschmutzungsquellen sind Eisen- und Stahlwerke, Zink-, Blei- und Kupferschmelzhütten, städtische Müllverbrennungsanlagen, Erdölraffinerien, Zementwerke sowie Fabriken, die Salpetersäure oder Schwefelsäure herstellen. Schadstoffe können bereits in dem Material enthalten sein, das einer chemischen Umwandlung oder einem Verbrennungsprozess unterzogen wird (wie z. B. das Blei im Benzin), oder sie können als Ergebnis derartiger Prozesse entstehen. Kohlenmonoxid ist ein typisches Produkt von Verbrennungsmotoren.

Um die Luftverschmutzung zu minimieren bzw. zu verhindern, wurden vor allem in den letzten Jahrzehnten zahlreiche Methoden entwickelt. Dazu gehören beispielsweise die Entfernung des gefährlichen Materials, bevor es überhaupt verwendet wird, das Auffangen des Schadstoffes nach der Entstehung (Entstaubung, Entschwefelung von Rauchgasen) oder die Veränderung des Prozesses, so dass der Schadstoff gar nicht oder nur noch in sehr geringer Konzentration auftritt. Schadstoffe aus Automotoren können u. a. dadurch verringert werden, dass Benzin möglichst vollständig verbrannt wird oder Abgase mittels eines Katalysators in ungiftige Substanzen umgewandelt werden (siehe Verbrennungsmotor). Industriell ausgestoßene Partikel können in Elektroabscheidern und Filtern aufgefangen werden. Gasförmige Schadstoffe lassen sich in Flüssigkeiten oder festen Stoffen auffangen oder zu harmlosen Substanzen abfackeln.

4. WELTWEITE AUSWIRKUNGEN  
Hohe Schlote, die von Industrie und Entsorgungsunternehmen benutzt werden, entfernen die Schadstoffe nicht, sondern verteilen sie nur hoch oben in der Atmosphäre. Dadurch wird die Schadstoffkonzentration zwar in der näheren Umgebung verringert, die Schadstoffe werden so jedoch über weite Strecken transportiert und verursachen Schäden in Regionen, die weit vom Standort der ursprünglichen Emission entfernt liegen. Emissionen von Schwefeldioxid und Stickstoffoxid haben sauren Regen zur Folge. Der pH-Wert vieler Süßwasserseen hat sich durch sauren Regen so dramatisch verändert, dass ganze Fischpopulationen ausgerottet wurden. Schwefeldioxidemissionen und die nachfolgende Entstehung von Schwefelsäure können Kalkstein und Marmor weit von der Emissionsquelle entfernt angreifen.

Die weltweite Zunahme der Verbrennung von Kohle und Erdöl seit Ende der vierziger Jahre hat zu immer höheren Konzentrationen von Kohlendioxid geführt. Dadurch entstand der so genannte Treibhauseffekt, der bewirkt, dass die Sonnenenergie zwar in die Erdatmosphäre eindringen kann, die Reflexion der infraroten Wärmestrahlung jedoch durch die hohe Konzentration der Staubpartikel in der Atmosphäre verhindert wird. Dies wird voraussichtlich zu einer weiteren Erwärmung führen, die das globale Klima beeinflussen und schließlich zu einem teilweisen Schmelzen der Eiskappen an den Polen führen könnte. Anfang 1999 veröffentlichte die World Meteorological Organization (WMO), dass 1998 das Jahr mit der bisher höchsten Durchschnittstemperatur war. Die seit Beginn der Datenerfassung zehn wärmsten Jahre liegen alle nach 1983. Möglicherweise wird eine Zunahme der Wolkendecke oder die Aufnahme von überschüssigem Kohlendioxid durch die Ozeane den Treibhauseffekt verringern, bevor die Pole zu schmelzen beginnen. Dennoch besagen aktuelle Forschungsergebnisse, dass die Erwärmung der Atmosphäre eingesetzt hat: Alle Nationen sind deshalb aufgefordert, sofort Maßnahmen einzuleiten, um die Folgen in Grenzen zu halten.

5. GESETZLICHE GRUNDLAGEN UND KONVENTIONEN  
Vorschriften zur Reinhaltung der Luft sind in Deutschland im Bundesimmissionsschutzgesetz (Fassung vom 14. Mai 1990) festgelegt. Die technische Anweisung zur Reinhaltung der Luft (TA Luft) vom 1. März 1986 stellt technische Verfahren zur Realisierung der gesetzlichen Vorschriften dar. Es gilt das Verursacherprinzip: Wer Schadstoffe freisetzt, ist dafür verantwortlich, Maßnahmen zu ergreifen, mit denen die Schadstoff verringert werden. Dazu zählt beispielsweise der Einsatz von Filtern oder Katalysatoren. Bei Ozonalarm oder Smog können Fahrverbote erlassen werden. Auf internationaler Ebene stimmten im März 1985 49 Länder einer Konvention der Vereinten Nationen zum Schutz der Ozonschicht zu. Dieses „Montreal-Protokoll", das 1990 neu verhandelt wurde, verlangt den allmählichen Abbau bestimmter Chlorkohlenstoffe und Fluorkohlenstoffe bis zum Jahr 2000 und bietet den Entwicklungsländern Unterstützung bei diesem Übergang an.

Smog

Smog, Kurzwort aus den englischen Wörtern smoke (Rauch) und fog (Nebel). Damit wird die Anreicherung der Luft mit Staub, Wasserdampf, Asche und Gasen bezeichnet. Smog entsteht bei austauscharmen Wetterlagen, wie Hochdruck- oder Inversionswetterlagen. Er führt häufig zu Reizungen der Augen und der Atemwege. Bei starker Konzentration kann er toxisch wirken. Er bildet sich über großen Städten und Ballungsgebieten. Ein besonders großes Problem ist er in Los Angeles und Tokyo.

Zur Smogbekämpfung sind die Kontrolle von Feuerungsanlagen, die Reduzierung der Emissionen von Industriebetrieben und die Einschränkung des Straßenverkehrs erforderlich. In gefährdeten Gebieten gibt es einen Smog-Warndienst. Smog enthält verschiedene Schadstoffe, deren jeweilige Zusammensetzung stark variiert. Zu ihnen gehören u. a. Ozon, Schwefeldioxid und Kohlenwasserstoffe. Durch Fraktionierung aus Kohle und Erdöl gewonnener Brennstoff emittiert Schwefeldioxid, das mit atmosphärischem Sauerstoff zu Schwefeltrioxid (SO3) oxidiert. Schwefeltrioxid wiederum verbindet sich mit dem Wasserdampf der Atmosphäre zu Schwefelsäure (H2SO4). Dieser Prozess ist eine der Ursachen für den sauren Regen.

Zum so genannten photochemischen Smog, der nachweislich Bronchitis verursacht und bei starken Konzentrationen Pflanzen schädigt, kommt es, wenn Stickoxide, Schwefeldioxide und Kohlenwasserstoffe unter Einwirkung der Sonnenstrahlung miteinander reagieren und giftige Verbindungen bilden. Aus den Stickoxiden und Kohlenwasserstoffen der Autoabgase entstehen die Photooxidantien, z. B. Peroxyacetylnitrat (PAN), Formaldehyd und verwandte Verbindungen. PAN ist ein Begleitstoff des Sommersmogs und bei erhöhten Ozonwerten für die Reizung von Augen und Schleimhäuten verantwortlich.

Luftverschmutzung durch Autos!

Umweltverschmutzung durch den Verkehr, Verschmutzung der Umwelt durch den Massenverkehr, vor allem durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe (z. B. Benzin und Diesel) in Verbrennungsmotoren (siehe Verbrennungskraftmaschine).

Die wichtigsten verkehrsbedingten Schadstoffe sind Kohlenmonoxid, Stickoxide, leichtflüchtige organische Verbindungen und Schwebstoffteilchen. In Industrieländern gehen zwischen 30 und 90 Prozent des gesamten Schadstoffausstoßes vom Verkehr aus. Außerdem tragen Bleiverbindungen, geringere Mengen an Schwefeldioxid und Schwefelwasserstoff zur Belastung der Luft bei. Beim Bremsen kann ferner Asbest in die Atmosphäre freigesetzt werden. Des Weiteren ist der Verkehr ein bedeutender Produzent von Kohlendioxid.

Kohlenmonoxid ist ein Gift. Schon in niedrigen Dosen kann es die Konzentration und Leistungsfähigkeit beeinträchtigen. Stickstoff- und Schwefeloxide können ernsthafte Folgen für Asthmaleidende haben, deren Anfälle bei hoher Luftverschmutzung häufiger und schlimmer sind. Benzol, das zu den leichtflüchtigen organischen Verbindungen gehört, und Asbest verursachen Krebs. Aus Stickoxiden und Kohlenwasserstoffen entsteht bei Sonneneinstrahlung Ozon, ein aggressives Gas, das beim Menschen Augenreizungen und Atembeschwerden hervorruft. Bei Pflanzen schädigt es die Blätter, und es trägt maßgeblich zum Waldsterben bei. In Ballungsgebieten stellt es vor allem in den Sommermonaten ein ernsthaftes Problem dar, das kurzfristig nur durch zeitweise Einschränkungen des Autoverkehrs gelöst werden kann. Schwebstoffteilchen sind sehr kleine feste oder flüssige Teilchen, vor allem in den Auspuffgasen von Dieselmotoren. Schwebstoffteilchen werden mit einer Vielzahl von Erkrankungen der Atemwege, mit Herz- und Lungenkrankheiten in Verbindung gebracht. Blei in höheren Konzentrationen beeinträchtigt die geistige Entwicklung bei Kindern. Kohlendioxid spielt die Hauptrolle bei der globalen Erwärmung.

Am gravierendsten ist die Umweltverschmutzung durch den Verkehr in den Städten. Einige Länder überwachen den Grad der Verschmutzung, um zu gewährleisten, dass international vereinbarte Höchstgrenzen nicht überschritten werden. Die Luftverschmutzung ist besonders stark bei windstillem, heißem Wetter oder Inversionswetterlagen. Dann verzeichnen Krankenhäuser eine Zunahme an Asthmanotfällen, besonders bei Kindern. Verkehrsbedingte Luftschadstoffe sind auch verantwortlich für den „sauren Regen" und somit für das Waldsterben und die Bodenversauerung.

Katalysatoren halten einige dieser Schadstoffemissionen zurück, aber nicht Blei, Kohlendioxid oder Schwebstoffteilchen. Bei fossilen Treibstoffen kann Kohlendioxid nicht vermieden werden: Seine Verringerung hängt vom Einsatz anderer Treibstoffe, von verbesserter Treibstoffeffizienz und von einem verringerten Verkehrsaufkommen ab. Zu den ökologischen und gesundheitlichen Auswirkungen des Kraftfahrzeugverkehrs gehören auch die Lärmbelästigung, der Verbrauch an Landschaftsressourcen und die Auswirkungen des Gebrauchs von Streusalz. Zur Umweltverschmutzung tragen neben dem Kraftfahrzeugverkehr auch der Flug- und der Schiffsverkehr bei.