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Klimawandel: Kleine Moleküle – große Wirkung!

In der Reihe Fact Sheets veröffentlicht die Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) allgemeinverständliche Informationen zu relevanten Themengebieten. Erstellt werden die Fact Sheets von dem Expertengremium "ChemFacts for Future", in dem sich Wissenschaftler*innen der GDCh aus verschiedenen Fachgebieten gemeinsam um relevante Themen kümmern. 

Klimawandel: Kleine Moleküle – große Wirkung! (Fact Sheet 3)


Fakten

Durch den Menschen verursachte Emissionen verstärken den natürlichen Treibhauseffekt und führen zu einer globalen Temperaturerhöhung. Besonders die Zunahme des CO2−Anteils in der Atmosphäre aus der Verbrennung fossiler Energieträger und Methan tragen hier bei. Es können auch kohlenstoffhaltige Aerosolpartikel beitragen, während Sulfatpartikel eher einen kühlenden Effekt haben. Nach den Sachstandsberichten des IPCC ist diese Klimaentwicklung eine Tatsache. Bestimmte Lobbygruppen stellen den Einfluss des Menschen auf das Klimasystem mitunter immer noch in Frage, dieses entspricht aber nicht dem Stand der Wissenschaft.

Problem

Der globale Temperaturanstieg hat viele Folgen, von denen sich einige bereits manifestiert haben, z.B. die Änderung von Niederschlagsmustern, die besonders starke Erwärmung der Arktis, das Abschmelzen von Gletschern und Festlandeis, der Anstieg des Meeresspiegels und die Zunahme meteorologischer Extremereignisse. Alle diese Effekte haben Auswirkungen auf die Infrastrukturen, die Städte, die Ökosysteme mit Flora und Fauna und die Sozialstrukturen. 

Problemlösung

Die Emissionen klimarelevanter Spurengase und Partikel müssen weltweit reduziert werden, um den globalen Temperaturanstieg und seine Folgen zu begrenzen und diese nicht zu unkalkulierbaren Risiken für die genannten Bereiche werden zu lassen. Dazu muss die globale Wirtschaft mit all ihren Komponenten im Wesentlichen „decarbonisiert“ werden, sollte also auf die Verbrennung fossiler, Kohlenstoff-basierter Energieträger verzichten. Chemisch gesehen sollte Kohlenstoff mit seinen Verbindungen zur Herstellung dringend benötigter Stoffe verwendet und nicht nur zu CO2 verbrannt werden. Um den globalen Temperaturanstieg bis 2100 auf unter 2°C zu begrenzen (Ziele des Pariser Klimaabkommens vom 12.12.2015, ratifiziert von 195 Ländern), müssen nach den deutschen Klimazielen von 2010 die CO2-Emissionen für Deutschland bis 2020 und 2030 um 40% bzw. 55% im Vergleich zum Wert von 1990 verringert werden. Zum Ende 2019 wurde eine Reduktion von 35,7% erreicht. Global müssten die Emissionen in jeder kommenden Dekade um die Hälfte gesenkt werden, was einer großen − und im Wesentlichen noch vor uns stehenden − Kraftanstrengung der gesamten Menschheit bedarf.

Die Graphik unten zeigt den natürlichen weltweiten Kreislauf des Kohlenstoffs in stark vereinfachter Weise. Gezeigt werden die Kohlenstoffspeicher Atmosphäre, Ozean und Landbiosphäre. In weißer Schrift sind die Vorräte des Kohlenstoffs in Petagramm dargestellt. Ein Petagramm (Pg) sind 1015g. Dies sind 1012 kg, d.h. 1 Billion Kilogramm. In der Atmosphäre liegt der Kohlenstoff vorwiegend als CO2 vor, im Ozean vorwiegend als anorganischer gelöster Kohlenstoff in Form von Hydrogencarbonat- und Carbonat-Anionen (HCO3- bzw. CO32-) und in der Landbiosphäre vorwiegend in Form organischer Verbindungen in der Vegetation und im Boden.

Die Pfeile und die schwarzen Ziffern daneben zeigen den Austausch des Kohlenstoffs zwischen den verschiedenen Medien an. Die Einheiten sind hier in Petagramm pro Jahr (also eine Billion kg pro Jahr) dargestellt. Zum Beispiel verbrauchen Pflanzen für Ihre „Atmung“ und ihr Wachstum CO2 (Photosynthese), welches sie aus der Atmosphäre entnehmen. Unsere moderne Industrie verbrennt fossile Rohstoffe wie Erdöl, Erdgas oder Kohle, wodurch der darin gespeicherte Kohlenstoff vom Boden in die Atmosphäre entweicht. Neben diesen beiden gibt es eine Vielzahl weiterer Austauschprozesse, von denen nur einige in der Graphik dargestellt sind.

Quelle: Schema des globalen Kohlenstoffkreislaufs aus „Chemie über den Wolken“ Hrsg. R. Zellner und GDCh, Kapitel „CO2 und der Klimawandel“ von M. Heimann und C.-D. Schönwiese, Wiley-VCH, 2011
(Original bearbeitet; Daten aus IPCC, 2007. Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.).

Autor:
Prof. Dr. Hartmut Herrmann, TROPOS – Leibniz-Institut für Troposphärenforschung, Abt. Chemie der Atmosphäre – Atmospheric Chemistry Dept. (ACD)

Das Fact Sheet Klimawandel: Kleine Moleküle – große Wirkung als pdf zum Ausdrucken


Alle Fact Sheets

Nr. 9 (23. Juni 2021): Wie kommt der Impfstoff in die Zelle?
Nr. 8 (26. März 2021): Insekten-Proteine: eine nachhaltige Ernährung! 
Nr. 7 (23. März 2021): Biomasse: das „neue Rohöl"
Nr. 6 (4. Dezember 2020): Schwefelsäure – gefährlich aber unverzichtbar
Nr. 5 (12. August 2020): Ammoniumnitrat (AN)
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Nr. 3 (22. Juni 2020): Klimawandel: Kleine Moleküle – große Wirkung
Nr. 2 (11. Mai 2020): Chemie gegen Viren: Händewaschen oder Desinfektion
Nr. 1 (28. April 2020): Chemie gegen Viren: Antivirale Wirkstoffe 

Über das Gremium "ChemFacts for Future"

Die bedeutendsten Probleme, mit denen unser Planet und die meisten seiner Bewohner*innen derzeit konfrontiert werden, sind anthropogener Natur. Es ist daher auch die Aufgabe der Menschen, die Probleme zu erkennen und sie effizient zu lösen. Effizient bedeutet zeitnah und problemorientiert – jenseits von politischen und (rein) ökonomischen Interessen. 

Ein Großteil der Probleme kann (nur) unter Heranziehen chemischer Fachkenntnis sinnvoll bearbeitet werden. Die Herstellung und Verbreitung sachlich falscher Zusammenhänge, die zum Teil als Grundlage für politische Entscheidungen – und Fehlentscheidungen – herangezogen werden, sind für Naturwissenschaftler generell und uns Chemiker*innen im Speziellen daher besonders beunruhigend. 

Besonders der chemische Aspekt in Problemfeldern wie CO2-Emission und CO2-Bindung, Luftschadstoffbelastung oder Mikroplastikverbreitung führt dazu, dass wir uns als Chemiker*innen in der Pflicht sehen, belastbare, nicht von Lobbyismus getriebene Fakten zusammenzutragen und diese zu veröffentlichen. Wir sehen es auch als unsere Aufgabe an, in Kooperation mit Experten angrenzender Disziplinen (Medizin, Biologie, Physik) wissenschaftlich sinnvolle und ökonomisch wie ökologisch umsetzbare Lösungsvorschläge zu entwerfen und diese zu publizieren. 

Wir möchten uns als ein Gremium verstanden wissen, welches das Expertenwissen der Spitzenforscher*innen in den relevanten Themengebieten zusammenführt und es sowohl für die wissenschaftliche Community als auch die breite Öffentlichkeit auf verschiedenen Kanälen verfügbar macht. 

Dem Gründungsstab gehören neben dem Präsidenten der GDCh zunächst Vorsitzende verschiedener Fachgruppen und Arbeitsgruppen der GDCh an, die im nächsten Schritt Expertinnen und Experten benennen, die das Team der Verantwortlichen ergänzen werden. Mitglieder des Gremiums.

Dieser Artikel erschien zuerst auf faszinationchemie.de.

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