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Kohlendioxid

Gliederung

1. Sachinformationen
1.1 Die Zusammensetzung von Kohlenstoffdioxyd
1.2 Die Zusammensetzung der Luft
1.3 Treibhausgase und die Kohlenstoffdioxyd-Äquivalente

2. Vorgänge, die den Kohlenstoffdioxidgehalt der Luft erhöhen
2.1 Allgemeine Aussagen
2.2 Einteilung der Brennstoffe
2.3 Die Entstehung von Kohlendioxid bei der Verbrennung der Brennstoffe

3. Verminderung des Kohlendioxidausstoßes
3.1 Änderung der Gewohnheiten
3.2 Bauliche Änderung
3.3 Weitere Möglichkeiten der Reduzierung des Kohlenstoffdioxidausstoßes
3.4 Der natürliche Vorgang der Photosynthese
3.5 Ein Beispiel für Photosynthese und ihre Auswirkungen
3.6 Weitere Informationen und Überlegungen

4. Vorgänge, die den Kohlenstoffdioxidgehalt der Luft unverändert lassen
4.1 Allgemeine Aussagen
4.2 Beispiele

5. Die Kreisläufe und die Bilanzen
5.1 Die einfachen grundlegenden Regeln
5.2 Der Mensch
5.3 Die Pflanze
5.4 Die Kreisläufe von Sauerstoff, Kohlenstoffs und von Kohlenstoffdioxid

6. Schlussbemerkungen

Ausführungen

1. Sachinformationen
1.1 Die Zusammensetzung von Kohlenstoffdioxyd
Kohlendioxid ist eine chemische Verbindung aus Kohlenstoff und Sauerstoff.
In jedem Molekühl Kohlenstoffdioxid haben sich zwei Atome Sauerstoff mit einem Atom Kohlenstoff verbunden.
Die Formel für Kohlenstoffdioxid lautet also CO_2.

1.2 Die Zusammensetzung der Luft
Die Luft ist ein Stoffgemisch. Sie besteht im Wesentlichen aus fünf Bestandteilen:
o Stickstoff zu 78 Volumen-Prozent
o Sauerstoff zu 21 Volumen-Prozent
o Edelgase ca. 1 Volumen-Prozent
o Kohlendioxyd zu 0,03 Volumen-Prozent und
o wechselnde Mengen Wasserdampf.
(Der Anteil des Kohlendioxids in der Luft beträgt also nur 0,03 Volumen-Prozent!)

1.3 Treibhausgase und die Kohlenstoffdioxid-Äquivalente
Für den Klimawandel sollen die so genannten Treibhausgase eine herausragende Rolle spielen. Die so genannten Treibhausgase sind:
o Kohlenstoffdioxid (CO₂),
o Lachgas (Monostickstoffdioxid oder NO₂),
o Methan (CH₄),
o fluorierte Kohlenwasserstoffe
(Sie bestehen aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Fluor.)
o perfluorierte Kohlenwasserstoffe
(Jedes Molekühl besteht aus Kohlenstoff, Wasserstoff und mehreren Fluoratomen.) und
o Schwefelhexafluorid (SHF₆).
(Quelle: Fischer Weltalmanach 2007; Seite 713)
Diese Stoffe werden in ihren Auswirkungen werden mit dem Kohlendioxid vergleichbar gemacht. (Fachwort: Kohlendioxid-Äquivalente)
So soll beispielsweise Methan die achtfache Wirkung haben als Kohlendioxid.
Beim Methangas wollte man zuerst sogar die widerkauenden und rülpsenden Kühe verantwortlich machen!
Von den sechs Treibhausgasen z.B. misst der Schornsteinfeger bei einer Ölheizung nur den Ausstoß an Kohlenstoffdioxid!
Die anderen hier genannten 5 Gase bleiben außen vor, werden nicht gemessen und man tut so, als spielten sie keine Rolle.
Auch Schwefeldioxid ist ein schädliches Gas und bildet mit Wassertröpfchen die schweflige Säure.
Das Schwefeldioxid ist neben dem Kohlendioxid verantwortlich für die Zunahme des Säuregrades des Regens.
Das Kohlendioxid soll die wichtigste Rolle spielen.
Die globale Emissionen haben sich von
1990 von 21,9 Mrd t bis zum Jahre
2000 auf 24,5 Mrd t und bis
2004 auf 27,5 Mrd t erhöht.
(Quelle: Fischer Weltalmanach 2007; Seite 713)
Die Emissionen von Kohlendioxid haben sich nach Regionen von 1990 bis 2003 wie folgt entwickelt.

Region 1990 2003 (2010) (2020)
Industrieländer (OECD) 11 026 12 776 13 794 14 872
Reformländer 3 731 2 537 2 841 3 169
China 2 289 3 760 4 646 5 895
Indien 598 1 050 1 296 1 736
übrige Entwicklungsländer 2 432 4 005 5 121 6 894
(Quelle: Fischer Weltalmanach 2007; Seite 713)

Die Konzentration des wichtigsten Treibhausgases Kohlendioxid in der Erdatmosphäre ist im Jahresdurchschnitt 2005
auf das neue Rekordniveau von 381 ppm (parts per million) angestiegen.
Ein solcher Wert wurde wahrscheinlich zuletzt vor einer Million Jahren, möglicherweise sogar letztmals vor 30 Millionen Jahre erreicht.
(Quelle: Fischer Weltalmanach 2007; Seite 713)
Methangas soll die zweitwichtigste Rolle spielen.
Vom Methangas werden etwa 500 Mio t in die Atmosphäre gebracht, das soll fünfmal so viel sein, wie in vorindustrieller Zeit.
Beim Methangas spielen Reisanbau und Viehhaltung eine besondere Rolle.
Es fällt etwa die Hälfte auf die beiden Verursacher.
(Quelle: Fischer Weltalmanach 2007; Seite 714)

2. Vorgänge, die den Kohlenstoffdioxydgehalt der Luft erhöhen
2.1 Allgemeinen Aussagen
Bei fast allen Verbrennungen wird aus Kohlenstoff mit Hilfe des Luftsauerstoffs Kohlendioxid.
Kohlenstoff und Sauerstoff reagieren zu Kohlenstoffdioxid.
C + O₂ à CO₂
Je mehr Kohlenstoff ein Brennstoff enthält, desto mehr Kohlenstoffdioxid wird erzeugt.

2.2 Einteilung der Brennstoffe
Man kann nun die Brennstoffe nach ihrem Brennwert aber auch nach ihrem Kohlenstoffgehalt einteilen.
Keinen Kohlenstoff enthalten z.B. Schwefel, Phosphor und Wasserstoff.
Wasserstoff verbrennt zu Wasser(dampf):
Dann folgt Methan mit der Formel CH₄ .
Dann folgen alle anderen Kohlenwasserstoffe mit aufsteigender Linie an Kohlenstoffatomen:
Ethan, Popan, Butan, Pentan, Hexan, Heptan Oktan, Nonan, Dekan, Undekan usw.
(Vergleichbar sieht es bei den ungesättigten Kohlenwasserstoffen aus.)
Das sind alles Reinstoffe.
Es gibt aber auch Stoff-Gemische, die viel Kohlenstoff enthalten:
Diamanten, Steinkohle, Anthrazitkohle, Graphit, Braunkohle Torf,
Außerdem müssen genannt werden: Holz und (getrockneter) Mist z.B. von Pferden und Kamelen.
Relativ wenig Kohlenstoff enthalten Erdgas und Biogas.

2.3 Die Entstehung von Kohlendioxid bei der Verbrennung der Brennstoffe
Werden diese Stoffe verbrannt, so entsteht immer Kohlenstoffdioxid.

3. Verminderung des Kohlendioxidausstoßes
3.1 Änderung der Gewohnheiten
o Man reduziert die Wohntemperatur im Gebäude:
Statt 22 Grad Celsius im Wohnzimmer hat man nur noch 20 Grad Celsius.
Statt 20 Grad Celsius im Schlafzimmer hat man nur nach 18 Grad Celsius.
Jedes Grad Celsius an Absenkung der Temperatur soll 3 % an Energiekosten einsparen.
Fast jede Herstellung von elektrischem Strom ist mit einem Kohlendioxidausstoß verbunden.
Er kann allerdings sehr unterschiedlich sein.
Auch zur Herstellung von Strom aus Windenergie oder aus Solarzellen benötigt man Energie für die Produktion des
Betons bzw. der Maschinen, die Solarzellen produzieren.
o Man spart an Strom:
Man tauscht alle elektrischen Geräte aus und ersetzt sie durch Gerate mit einem geringeren Verbrauch.
Es geht um Heizgeräte, Lampen, Fernseher, Herdplatten, Toaster, Kühlschränke, Tiefkühltruhen, Waschmaschinen, Trockner usw.
Man benutzt nicht mehr die (oder alle) Stand-Bey-Einstellungen und spart so Strom.
Man macht nicht überall eine Festbeleuchtung an.
Man schaltet das Licht aus, wenn man das Zimmer verlässt.
Man tauscht die Glühlampen gegen so genannte Energiesparlampen aus oder man verwendet – was noch besser ist – LED-Lampen.

3.2 Bauliche Veränderung
Man verändert die Wohnung bzw. das Haus so, dass es weniger Energie benötigt.
Es gibt sehr viele Möglichkeiten.
o Man dichtet die Fenster (und die Türen) besser ab.
o Man lüftet weniger und stellt seine Fenster nicht stundenlang auf Kippe.
o Man kauft neue Fenster mit einer Dreifachverglasung und tauscht sie gegen die einfachen Fenster oder gegen die Doppelfenster aus.
o Man lässt einen Energiepass anfertigen, der sich nicht auf den Verbrauch sondern auf die Bausubstanz bezieht.
Man muss dann entsprechende erfolgversprechende bauliche Veränderungen vornehmen lassen.
o Man tauscht seinen Brenner gegen einen effizienteren Brenner aus.
o Man lässt eine thermographische Untersuchung des Hauses vornehmen und beseitigt mit baulichen Maßnahmen die Schwachstellen.
Eine neuartige Thermo-Tapete reduziert bis zu 90 % des Energie-„Verlustes“.
Man lässt die Außenwände mit Dämmstoffen verkleiden.
Man lässt das Dach mit Schaum- bzw. Dämmstoffen auskleiden, damit weniger Wärme das Haus ungenutzt verlässt.

3.3 Weitere Möglichkeiten der Reduzierung des Kohlenstoffdioxidausstoßes
Es gibt Entscheidungen und Maßnahmen, mit denen man den Ausstoß an Kohlenstoffdioxid reduzieren kann.
Hier einige wenige Beispiele:
o Man heize mit Wasserstoff anstelle mit Methan.
o Man heize mit Methan anstelle mit Propan.
o Man heize mit Propan anstelle mit Butan.
o Man heizt mit Biogas anstelle mit Heizöl.
o Man heize mit Butan anstelle mit Heizöl.
o Man heize mit Heizöl anstelle mit Kohle.
Es gibt noch wesentlich mehr Möglichkeiten.
Eine möglicherweise aufkommende Verwirrung lässt sich ganz leicht und ganz einfach lösen und beseitigen:
Es kommt einzig darauf an, dass man für den verwendeten Energieträger
einen anderen Energieträger verwendet, der bei gleicher Energieentwicklung
weniger Kohlenstoff besitzt und damit bei der Verbrennung weniger Kohlenstoffdioxid erzeugt

3.4 Der natürliche Vorgang der Photosynthese
Es gibt ganz natürliche Vorgänge (oder chemische Reaktionen), die Kohlenstoffdioxid benötigen und verbrauchen, also in andere
Stoffe umwandeln.
Es ist der grundlegende Vorgang, der das Leben auf der Erde sichert:
Es ist die Photosynthese, die man auch Assimilation nennt.
Hier wird aus Kohlenstoffdioxid mit Hilfe von (Sonnen-)Licht die organische Verbindung Zucker hergestellt; dabei wird außerdem
Sauerstoff frei.
Voraussetzung ist das Vorhandensein von Blattgrün (oder Chlorophyll) ausreichende Mengen Wasser und eine ausreichende Lichteinstrahlung.
Aus 6 Molekülen Kohlendioxid und 6 Molekülen Wasser wird ein Molekül Zucker.
Dabei werden 6 Moleküle Sauerstoff frei.
Dabei wird etwa 674 Kcal Energie aufgenommen.

6 CO₂ + 6 H₂O + (Sonnen-)Licht à C₆ H₁₂O₆ + 6 O₂ (^)

(Quelle: „Humanbiologie“ von Ernst W. Bauer Cornelsen-Velhagen&Klasing; 2. Auflage, 1980; Seite 80)

Es gibt also einen grundlegenden Vorgang, der den Kohlenstoffdioxidgehalt der Luft wieder vermindert oder reduziert.

3.5 Ein Beispiel für die Photosynthese und ihre Auswirkungen
Eine ausgewachsene Linde hat eine Blattoberfläche von etwa 1 000 Quadratmetern.
Mit dieser Fläche kann die Linde so viel Sonnenlicht einfangen, dass sie täglich etwa 5 000 g Stärke produzieren kann.
Damit kann die Linde (im Sommer) etwa 8 Menschen ernähren!
(Quelle: „Humanbiologie“ von Ernst W. Bauer Cornelsen-Velhagen&Klasing; 2. Auflage, 1980; Seite 80)

3.6 Weitere Informationen und Überlegungen
Wie will man die Bürger zu einem umweltschonendem Verhalten ermuntern, wenn man sich nicht einmal auf eine
ökologisch sinnvolle Beseitigung des Kohlendioxids einlässt?
Dem zusätzlichen Ausstoß an Kohlendioxid kann man z.B. dadurch begegnen, dass man zusätzliche Bäume pflanzt – möglichst in
Gegenden ohne Vegetationsphasen.
Für den Kreislauf von Kohlenstoff und Kohlenstoffdioxid spielen Pflanzen mit ihrer Photosynthese (oder Assimilation) die alles
entscheidende Rolle.
Hier wird der Kohlendioxid aus der Luft herausgefiltert (Anteil in der Luft etwa 0,03 Vol %) und in Kohlenstoff und Sauerstoff
getrennt.
Alles was Blattgrün (oder Chlorophyll) enthält, ist zur Photosynthese fähig.
Man braucht also Pflanzen (Algen, Bäume), wenn man den Kohlendioxidanteil in der Luft reduzieren will.
Gleichzeitig produziert die Pflanze Kohlenstoff (z.B. in Form von Holz) und außerdem den ebenfalls wichtigen Sauerstoff.
(Der Anteil in der Luft beträgt etwa 21 Vol %.)
Statt neue Bäume zu pflanzen verschwindet in jeder Minute irgendwo eine Fläche Urwald in der Größe eines Fußballfeldes.
(Ein Fußballfeld hat etwa einen Fläche von 11 400 Quadratmeter.)
In jeder Stunde verschwindet also ein großes Stück Urwald; das etwa 60 Fußballfeldern entspricht oder gut einem halben
Quadratkilometer Urwald. (680 000 Quadratmeter)
Auch die Ureinwohner roden einen Teil des Urwaldes und bauen dann etwas an.
Nach ein paar Jahren sind die gerodeten Flächen aber wieder Urwald.
Die Stadtmenschen benötigen Holz für ihre Häuser und lassen Urwald roden.
Für den Abtransport der Baumstämme bauen sie Straßen in den Urwald, was wiederum Wald kostet.
Die hoch zivilisierten Staaten haben einen enormen Bedarf an exotischen Hölzern (Teak, Palisander usw.), den sie ausschließlich
importieren müssen.
Der Anbau von exotischen Hölzern in Plantagen in den tropischen Ländern steckt noch in den Kinderschuhen, weil gerade die harten
Hölzer sehr langsam wachsen und es etwa zwei Jahrzehnte dauert, bis aus Sämlingen kräftige Bäume geworden sind.

Erfolgversprechende Maßnahmen:
A Die Volksrepublik China forstet derzeit eine Fläche auf, die so groß ist wie die
Schweiz. (viele Millionen Bäume aus Sämlingen gezogen )
B Das Projekt in Nordafrika zwischen Sahelzone und Wüste einen 15 Kilometer
breiten Waldsteifen in Ost-West-Richtung zu pflanzen, ist wohl unrealisiert geblieben.

4. Vorgänge, die den Kohlenstoffdioxydgehalt der Luft unverändert lassen
4.1 Allgemeine Aussagen
Es gibt sehr viele Vorgänge und auch chemische Reaktionen, die mit Kohlenstoffdioxid nichts zu tun haben und damit den
Kohlenstoffdioxidgehalt der Luft unverändert lassen.
Manche chemische Reaktionen verbrauchen keinen Sauerstoff
Manche chemische Reaktionen verbrauchen keinen Kohlenstoff.
Manche chemische Reaktionen erzeugen keinen Kohlenstoffdioxid.

4.2 Beispiele:
1. Windkraft
Wenn man elektrischen Strom durch Windkraft erzeugt und man diesen Strom zum Heizen verwendet, wird kein
Kohlenstoffdioxid produziert.
2. Wasserkraft
Wenn man elektrischen Strom durch Wasserkraft erzeugt und man diesen Strom zum Heizen verwendet, wird kein
Kohlenstoffdioxid produziert.
Das kann man durch Stauseen oder durch Gezeitenkraftwerke erreichen.
3. Sonnenenergie
Wenn man elektrischen Strom durch Sonnenenergie erzeugt und man diesen Strom zum Heizen verwendet, wird kein
Kohlenstoffdioxid produziert.
Oder man benutzt die Wärmestrahlen der Sonne gleich zum Erwärmen von Wasser.
4. Geothermie
Wenn man elektrischen Strom durch die Wärmeenergie, die in der Erde steckt, erzeugt und man diesen Strom zum Heizen
verwendet, wird kein Kohlenstoffdioxid produziert.
5. Kernenergie
Wenn man elektrischen Strom durch Kernenergie erzeugt und man diesen Strom zum Heizen verwendet, wird kein
Kohlenstoffdioxid produziert.
6. Wärmepumpe
Wenn man die Wärme dahin transportiert, wo sie benötigt wird, braucht man nur sehr wenig elektrischen Strom und man
produziert nur sehr wenig Kohlenstoffdioxid.

5. Die Kreisläufe und die Bilanzen
5.1 Die einfachen Erkenntnisse über die Pflanzen
Alle Pflanzen haben es sowieso schon schwer – jedenfalls schwerer als der Mensch oder die Tiere.
Uns und den Tieren steht ein Anteil von 21 Volumenprozent der Luft in Form von für uns lebensnotwendigen Sauerstoffs zur Verfügung.
Allen Pflanzen steht nur ein sehr geringer Anteil von 0,03 Volumenprozent der Luft für ihre lebensnotwendigen Photosynthese
zur Verfügung.
Wir haben es als fast 1 000 mal besser als die Pflanzen!
Deshalb haben die Pflanzen eine große Oberfläche mit vielen Spaltöffnungen für den Austausch an Gasen.
Sie müssen den geringen Anteil an Kohlenstoffdioxid aus der Luft „herausfiltern“ und geben dann dafür Sauerstoff an die Luft ab!
Jede Pflanze benötigt zum Leben Kohlendioxid, Wasser, einige Mineralien und (Sonnen-)Licht.

5.2 Der Mensch
Der Mensch benötigt zum Leben unbedingt Sauerstoff.
Außerdem benötigt er Nährstoffe, die ursprünglich alle von den Pflanzen stammen.
Das bleibt richtig, selbst wenn er nur Fleisch essen sollte und sich nicht (ausschließlich)vegetarisch ernährt.
Denn alle Tiere leben von Pflanzenfressern. Selbst solche Tiere, die wiederum nur von anderen Tieren leben, leben von Pflanzen.
Der Mensch verbraucht aber gleichzeitig durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe oder von Holz den lebensnotwendigen Sauerstoff.
Außerdem reduziert er, wenn er Holz oder organische Substanzen verbrennt, einen Teil seiner Ernährungsgrundlage.

5.3 Die Kreisläufe von Sauerstoff, Kohlenstoffs und von Kohlenstoffdioxid
Wenn der Mensch klug wäre, würde er darauf achten, dass ein Kreislauf entsteht und erhalten bleibt.
Der anzustrebende Idealzustand lässt sich in einem Satz beschreiben:
Der Mensch müsste genau so viel Kohlenstoffdioxid produzieren wie in gleicher Zeit wieder durch
Photosynthese verbraucht wird.
Dann wäre gleichzeitig auch der Kreislauf von Sauerstoff und von Kohlenstoff ausgeglichen und die Bilanz jeder
der drei genannten Stoffe ausgeglichen.

5.4 Die einfachen grundlegenden Regeln
Es gibt sehr einfache und dennoch grundlegende Regeln über Kohlenstoff, Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid.
1. Es gibt eine Wechselwirkung zwischen den Pflanzen und den Menschen.
2. Jede Pflanze hat Photosynthese und verbraucht Kohlendioxid; sie produziert dafür Zucker und außerdem Sauerstoff.
3. Jeder Vorgang, bei dem fossile Brennstoffe verbrannt werden, verbraucht Sauerstoff und erzeugt Kohlendioxid.
4. Wenn man aber diese sechs oben genannten Möglichkeiten (Windkraft, Wasserkraft, Sonnenenergie, Geothermie,
Kernenergie und die Wärmepumpe) nutzt, um den Strom der z.B. mit Steinkohle produziert worden ist, mit Hilfe
dieser „Energiequellen“ zu ersetzen, kann man den Kohlenstoffdioxidausstoß vermindern.
5. Andererseits gilt es zu bedenken:
Wenn die Luft gar keinen Kohlenstoffdioxid mehr enthalten würde, wäre allen Pflanzen die Lebensgrundlage entzogen;
sie müssten sehr schnell sterben.
6. Auch der Mensch hätte nichts mehr zu essen und müsste ebenfalls sterben.

5.5 Die möglichen Maßnahmen
Um den Anstieg an Kohlendioxid zu bremsen, kann der Mensch zwei Möglichkeiten nutzen:
1. Er kann den Kohlendioxid-Ausstoß vermindern.
o Er kann Windenergie, Wasserkraft, Sonnenenergie, Geothermie, Kernenergie und Wärmepumpen verstärkt nutzen.
o Er kann statt Kohle zu verbrennen auf solche Energieträger setzen, die weniger Kohlenstoff enthalten z.B. auf Erdgas, Biogas,
Propan und Butan oder Erdöl solange es denn noch zur Verfügung steht.
o Er kann andere Energieträger als fossile Brennstoffe verwenden z.B. Holz-Pelletz.
Dann ist aber darauf zu achten, dass keine Wälder verschwinden, sondern dass dafür zusätzliche Wälder angepflanzt, gepflegt
und genutzt werden.
2. Er kann den Verbrauch an Kohlendioxid erhöhen.
o Anpflanzungen von Wäldern statt Abholzung und Rodung.
o Das Fruchtbarmachen ganzer Landstriche, auf denen vorher keine Pflanzen gedeihen konnten, und das Anpflanzen von
Grünpflanzen.
o Einsatz von Kohlendioxid in Gewächshäusern.

6. Schlussbemerkungen
1. So lange jeden Tag Wälder gerodet und Grünflächen verschwinden, aber gleichzeitig der Kohlendioxidausstoß steigt,
ist keine Lösung in Sicht!
Man begeht sogar zwei Fehler gleichzeitig:
Man erhöht den Ausstoß an Kohlendioxid.
Man beseitigt gleichzeitig Pflanzen, die den Kohlenstoffdioxid wieder reduzieren können.
2. Manche Politiker machen den Klimawandel zum Herrschaftsinstrument über Bürger, Volk und Gesellschaft.
Sie beachten aber (zumindest nicht öffentlich), dass eine Erwärmung um z.B. angenommene drei Grad Celsius die Heizung
senken wird.
Ein Grad Celsius weniger Raumtemperatur vermindert die Heizkosten um drei Prozent.
Es werden dann also weniger Energieträger verbraucht.
Die Natur ist ein System, das (zumindest zum Teil) sich selbst reguliert.
3. Wie jämmerlich müssen einem die Vorschläge vorkommen, überschüssige Kohlenstoffdioxidmengen zu verflüssigen
und in tiefe Erdschichten zu pumpen in der Hoffnung, dass sie dort auch bleiben.
Das kostet sehr viel Geld und reduziert für die Pflanzen ihre Lebensgrundlage.
4. Wenn der Mensch leben würde wie ein Tier, gäbe es keine von Menschen verursachten Klimaveränderungen.
Er würde Teil des Kreislaufes sein!
Er würde allerdings leben müssen wie in der Steinzeit!