Welche Treibhausgase verursachen den Klimawandel?

Der natürliche Treibhauseffekt wird zu rund zwei Dritteln vom Wasserdampf in der Atmosphäre verursacht. In geringerem Maße tragen die als Klimagase bekannten Gase auch Kohlendioxid, Distickstoffmonoxid (Lachgas; N2O), Ozon (O3) und Methan (CH4) dazu bei. Der schädliche Treibhauseffekt entsteht durch ein Übermaß dieser Klimagase sowie durch den industriell hergestellten Fluorkohlenwasserstoffen (FKW).

Die Klimawirksamkeit, besser gesagt die Klimaschädlichkeit der Treibhausgase wird in CO2-Äquivalenten (CO2eq) gemessen. Äquivalent beschreibt die Klimawirksamkeit aller Treibhausgase zusammen. Dabei dient die Klimawirksamkeit von Kohlendioxid als Richtgröße, die anderen Treibhausgase werden entsprechend ihrer spezifischen Wirksamkeit in Teilchen pro Million Teilchen (part per million, ppm) CO2 in Bezug gesetzt. Der Vorteil liegt auf der Hand, die Treibhausgase lassen sich dadurch gut vergleichen. Ein Beispiel: Methan ist 21-mal klimawirksamer als Kohlendioxid. Demnach sind 10 ppm Methan umgerechnet 210 ppm CO2eq.

Klimawirksamkeit von ausgewählten Treibhausgasen 

Treibhausgas: Klimawirksamkeit (als Faktor im Vergleich zu CO2)/ Verweildauer in der Atmosphäre

Kohlendioxid (CO2): 1 / variabel

Methan (CH4): 21 / 9 - 15 Jahre

Lachgas(N2O): 310 / 120 Jahre

Fluor-Kohlenwasserstoffe (FKW): 140 - 11.700 / 1,5 - 264 Jahre

Natürliche Treibhausgas-Quellen

Kohlendioxid ist ein ungiftiges, nicht brennbares Gas und ein natürlicher Bestandteil der Erdatmosphäre. In der Natur kommt es durch die Verbindung von Sauerstoff und Kohlenstoff zustande. Kohlendioxid entsteht bei allen natürlichen Lebensprozessen, zum Beispiel wenn Menschen und Tiere atmen. Wälder speichern Kohlendioxid. Denn durch die Photosynthese, eine Stoffwechselreaktion von Pflanzen, entstehen bei Lichteinfall aus Kohlendioxid und Wasser Sauerstoff und Glukose. Waldbrände setzen das von den Wäldern gebundene Kohlendioxid frei. Auch bei Vulkanausbrüchen wird Kohlendioxid freigesetzt.

Das hoch klimawirksame Methan entsteht bei der Zersetzung organischer Stoffe unter Sauerstoffabschluss und wird zum Beispiel von Rindern während des Verdauung freigesetzt oder bei den Zerfallsprozessen in Sümpfen. Es entweicht auch beim Abbau von Steinkohle. Traurige Berühmtheit erlangt dieses Methan bei Grubenunfällen.

Lachgas entsteht durch bakterielle Prozesse in Böden und Ozeanen; Ozon bildet sich in den oberen Schichten der Atmosphäre durch die Spaltung von Sauerstoffmolekülen durch UV-Licht.

Treibhausgas-Ausstoß, menschengemacht

Kohlendioxid ist für mehr als die Hälfte des vom Menschen verursachten Treibhauseffekts verantwortlich. Bis heute gelangten durch die Verbrennung von Kohle, Öl und Gas in Kraftwerken, Heizungen, Autos und Flugzeugen über 1100 Milliarden Tonnen CO2 zusätzlich in die Atmosphäre, weitere Milliarden Tonnen werden durch Brandrodungen in Gebieten freigesetzt, die dann für Rinderzucht, Sojaanbau oder Grundstücksspekulationen genutzt werden. Ozeane und Wälder nehmen einen Teil des zusätzlichen Kohlendioxids auf, sie sind sogenannte Senken. Der Kohlendioxidanteil in der Atmosphäre ist von Beginn der Industrialisierung bis Ende 2024 von 280 ppm auf über 425 ppm gestiegen (Teilchen pro eine Million Teilchen, englisch parts per million = ppm).

Der Mensch emittiert Methan beim Reisanbau, auf Mülldeponien, beim Kohlebergbau und bei der Fleischwirtschaft. Zudem ist Methan ein Nebenprodukt der Öl- und Gasförderung. Der Methananteil in der Atmosphäre ist von Beginn der Industrialisierung bis 2020 von 715 ppb (Teilchen pro eine Milliarde Teilchen, englisch: parts per billion, 715 ppb = 0,715 ppm) auf mehr als 1930 ppb gestiegen.

Die intensive Landwirtschaft mit verstärktem Kunstdüngereinsatz hat zu einem immensen Anstieg der Lachgas-Emissionen geführt. Seit Beginn der Industrialisierung bis 2020 stieg der Lachgasanteil in der Atmosphäre von 270 ppb auf 337 ppb. Verkehr und Industrie verschmutzen in Ballungsräumen die Luft. Es entsteht klimaschädliches, bodennahes Ozon aus Stickstoffverbindungen und Kohlenwasserstoffen.

Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe (FCKW) werden in Kühlmitteln oder als Treibsubstanz in Spraydosen verwendet. FCKW haben eine Treibhausgaswirkung, und sie zerstören zudem die Ozonschicht. Nach dem Montrealer Protokoll zum Schutz der Ozonschicht wurde die Produktion von FCKW stark reduziert, im Kyoto-Protokoll sind sie allerdings nicht aufgeführt. Dafür wurden perfluorierte Kohlenwasserstoffe (PFC), teilhalogenisierte Kohlenwasserstoffe (HKFW) und Schwefelhexafluorid (SF6) aufgenommen, die verstärkt als Ersatzstoffe für die FCKW eingesetzt werden. In der EU ist die Herstellung und Vermarktung von FCKW seit 1995 verboten.