Methan ein kraftvolles Treibhausgas

Methan ist ein Hauptbestandteil von Erdgas, aber seine chemischen und physikalischen Eigenschaften machen es auch zu einem starken Treibhausgas und zu einem besorgniserregenden Faktor für den globalen Klimawandel.

Methan

Ein Methanmolekül, CH₄, besteht aus einem zentralen Kohlenstoffatom, das von vier Wasserstoffatomen umgeben ist. Methan ist ein farbloses Gas, das normalerweise auf zwei Arten gebildet wird:

• Biogenes Methan wird von Mikroorganismen produziert, die bestimmte Zuckertypen unter Bedingungen abbauen, bei denen Sauerstoff fehlt. Dieses biologisch produzierte Methan kann sofort nach seiner Produktion in die Atmosphäre freigesetzt werden oder es kann sich im feuchten Sediment ansammeln, um später freigesetzt zu werden.
• Thermogenes Methan wurde gebildet, wenn organische Stoffe tief unter geologischen Schichten und über Millionen von Jahren vergraben und dann durch Druck und hohe Temperaturen abgebaut wurden. Diese Art von Methan ist der Hauptbestandteil von Erdgas und macht 70 bis 90% davon aus. Propan ist ein häufiges Nebenprodukt in Erdgas.

Biogenes und thermogenes Methan haben unterschiedliche Ursprünge, aber die gleichen Eigenschaften, sodass beide wirksame Treibhausgase sind.

Methan als Treibhausgas

Methan trägt zusammen mit Kohlendioxid und anderen Molekülen erheblich zum Treibhauseffekt bei. Von der Sonne reflektierte Energie in Form von längerwelliger Infrarotstrahlung regt Methanmoleküle an, anstatt in den Weltraum zu gelangen. Dies erwärmt die Atmosphäre so stark, dass Methan zu etwa 20% zur Erwärmung durch Treibhausgase beiträgt, was hinter Kohlendioxid an zweiter Stelle steht.

Aufgrund der chemischen Bindungen in seinem Molekül absorbiert Methan Wärme viel effizienter als Kohlendioxid (bis zu 86-mal mehr) und ist somit ein sehr starkes Treibhausgas. Glücklicherweise kann Methan in der Atmosphäre nur etwa 10 bis 12 Jahre halten, bevor es oxidiert und in Wasser und Kohlendioxid umgewandelt wird. Kohlendioxid hält Jahrhunderte an.

Ein Aufwärts-Trend

Nach Angaben der Environmental Protection Agency (EPA) hat sich die Menge an Methan in der Atmosphäre seit der industriellen Revolution vervielfacht und stieg von geschätzten 722 ppm (ppb) im Jahr 1750 auf 1834 ppm im Jahr 2015. Emissionen aus vielen entwickelten Teilen der USA Die Welt scheint sich inzwischen jedoch beruhigt zu haben.

Fossile Brennstoffe sind erneut schuld

In den Vereinigten Staaten stammen die Methanemissionen hauptsächlich aus der fossilen Brennstoffindustrie. Methan wird nicht wie Kohlendioxid beim Verbrennen fossiler Brennstoffe freigesetzt, sondern bei der Gewinnung, Verarbeitung und Verteilung fossiler Brennstoffe. Methan tritt aus Erdgasbohrlöchern, in Aufbereitungsanlagen, aus defekten Rohrleitungsventilen und sogar im Verteilungsnetz aus und bringt Erdgas in Privathaushalte und Unternehmen. Dort tritt Methan weiterhin aus Gaszählern und gasbetriebenen Geräten wie Heizungen und Öfen aus.

Einige Unfälle ereignen sich beim Umgang mit Erdgas, wodurch große Mengen Gas freigesetzt werden. Im Jahr 2015 wurden sehr große Mengen Methan aus einem Speicher in Kalifornien freigesetzt. Das Leck auf der Porter Ranch dauerte Monate und gab fast 100.000 Tonnen Methan an die Atmosphäre ab.

Landwirtschaft: Schlimmer als fossile Brennstoffe?

Die zweitgrößte Methanemissionsquelle in den Vereinigten Staaten ist die Landwirtschaft. Bei der globalen Bewertung stehen die landwirtschaftlichen Aktivitäten an erster Stelle. Erinnern Sie sich an jene Mikroorganismen, die unter Bedingungen, in denen Sauerstoff fehlt, biogenes Methan produzieren? Viehdärme pflanzenfressender Tiere sind voll davon. Kühe, Schafe, Ziegen und sogar Kamele haben methanogene Bakterien im Magen, um Pflanzenmaterial zu verdauen, was bedeutet, dass sie gemeinsam sehr große Mengen Methangas abgeben. Und es ist keine Kleinigkeit, da geschätzte 22% der Methanemissionen in den Vereinigten Staaten von Nutztieren stammen.

Eine weitere landwirtschaftliche Methanquelle ist die Reisproduktion. Reisfelder enthalten auch Methan produzierende Mikroorganismen, und die feuchten Felder setzen ungefähr 1,5% der globalen Methanemissionen frei. Mit dem Anwachsen der menschlichen Bevölkerung und der Notwendigkeit, Nahrungsmittel anzubauen, und den mit dem Klimawandel steigenden Temperaturen wird erwartet, dass die Methanemissionen aus Reisfeldern weiter zunehmen werden. Eine Anpassung der Reisanbaupraktiken kann das Problem lindern: Das zeitweilige Absenken des Wassers in der Zwischensaison beispielsweise ist ein großer Unterschied, aber für viele Landwirte kann das lokale Bewässerungsnetz die Änderung nicht berücksichtigen.

Vom Abfall zum Treibhausgas

Bei der Zersetzung organischer Stoffe in der Tiefe einer Deponie entsteht Methan, das normalerweise abgelassen und in die Atmosphäre freigesetzt wird. Es ist ein genug wichtiges Problem, dass Deponien laut EPA die drittgrößte Methanemissionsquelle in den Vereinigten Staaten sind. Glücklicherweise fangen immer mehr Anlagen das Gas ab und leiten es zu einer Anlage, die mit einem Kessel Strom aus diesem Abgas erzeugt.

Methan aus der Kälte

Während sich arktische Regionen schnell erwärmen, wird Methan freigesetzt, auch wenn keine direkte menschliche Aktivität vorliegt. Die arktische Tundra enthält zusammen mit ihren zahlreichen Feuchtgebieten und Seen große Mengen torfartiger toter Vegetation, die in Eis und Permafrost eingeschlossen sind. Wenn diese Torfschichten auftauen, nimmt die Aktivität der Mikroorganismen zu und Methan wird freigesetzt. In einer störenden Rückkopplungsschleife wird es umso wärmer, je mehr Methan sich in der Atmosphäre befindet und je mehr Methan aus dem auftauenden Permafrost freigesetzt wird.