KLIMA-MEDIA.de Pressespiegel & Infoblog

Ruß kann wärmend oder kühlend wirken: Unsicherheitsfaktor in Klimavorhersagen

Montag 22. April 2013 von birdfish

Die Verbrennung von fossilen und nachwachsenden Rohstoffen beeinflusst unser Klima durch die Entstehung von Ruß.

Schwarzer RauchRauch eines Feuers in extrem trockener Vegetation in australischer Wüste. Foto: C. Hadfield / NASA

Dieser kann – je nach Situation wärmend oder kühlend wirken. Viele Gründe machen es schwer, eine Bilanz der schwarzen Kohlenstoffpartikel zu ziehen, wie ein Artikel im Forschungsmagazin Science zeigt.

Vor einigen Monaten überraschte eine wissenschaftliche Publikation die Klimaforscher weltweit. Ein amerikanisches Forscherteam kam zu dem Schluss, dass der Beitrag, den Ruß an der weltweiten Klimaerwärmung liefert, etwa doppelt so groß ist, wie bisher angenommen. Rußpartikel entstehen bei der Verbrennung fossiler Energiequellen wie Kohle und Öl und auch bei der Nutzung von Biomasse wie Holz. Die Forscher um die Chemikerin Tami Bond stufen den schwarzen Kohlenstoff (Black Carbon), so der wissenschaftliche Sammelbegriff für Rußpartikel, in seiner Klimaschädlichkeit sogar höher ein als die des Treibhausgases Methan.

Wie es zu solch großen Differenzen in der Bewertung der Klimawirkung von Ruß kommen kann, beschreibt eine aktuelle Publikation im Wissenschaftsmagazin Science. Gemeinsam mit seinem kalifornischen Kollegen Veerabhadran Ramanathan erklärt Meinrat O. Andreae, Direktor am Mainzer Max-Planck-Institut für Chemie, welche globalen und regionalen Klimaauswirkungen die schwarzen Partikel haben können. Ruß ist in der Erdatmosphäre die größte Absorptionsquelle von Sonnenstrahlung.

„Anders als die chemisch präzise definierten Treibhausgase sind Rußpartikel verschiedenartig aufgebaut und haben sehr unterschiedliche chemische und physikalische Eigenschaften. Allein das macht es schwierig, den Einfluss von Ruß auf das Klima genau zu bestimmen“, sagt der Mainzer Klimaforscher Prof. Andreae. „Eine konkrete Ursache, warum die Vorhersagen so weit auseinander liegen, sehen wir im sogenannten braunen Kohlenstoff.“ Diese Kohlenstoffpartikel entstehen auch bei der Verbrennung von Biomasse und durch chemische Reaktionen in der Atmosphäre. Genau wie schwarzer absorbiert brauner Kohlenstoff Licht und Wärme – eine Tatsache, die bisher in den meisten Klimamodellen ignoriert wurde. Man nahm im Gegenteil an, dass brauner Kohlenstoff unser Klima sogar kühlt, da die Partikel mehr Sonnenlicht zurück in den Weltraum reflektieren als sie an die Erde abgeben.

Für eine Klimabilanz muss man alle Wirkmechanismen von Ruß kennen

Ein weiterer Unsicherheitsfaktor liegt im Zusammenspiel der kühlenden und erwärmenden Eigenschaften von Ruß. Rußpartikel nehmen nicht nur besonders gut Wärme auf und geben sie an die Erdatmosphäre ab. Sie dienen auch als Keime für die Kondensation von Feuchtigkeit, was schließlich zur Wolkenbildung führt. Und Wolken wiederum reflektieren die Sonnenstrahlung. Um eine korrekte Bilanz für Ruß zu erstellen, muss man also alle klimarelevanten Mechanismen genau kennen – kühlende wie erwärmende.

Eine solche Bilanz erstellten die amerikanischen Wissenschaftler um Bond in ihrer Studie. Sie fassten dazu alle verfügbaren Simulationen und Beobachtungen zusammen und berechneten die Energiemenge, die die schwarzen Partikel aus der Sonnenstrahlung absorbieren und somit an das Klimasystem abgeben können. Der sogenannte Strahlungsantrieb (radiative forcing) liegt mit 1,1 Watt pro Quadratmeter doppelt so hoch wie der Wert, der 2011 in einer Studie des UN Umweltprogramms (UNEP) und der weltweiten Meteorologischen Organisation (WMO) zur Vorhersage der Erderwärmung genutzt wurde. Für Bond und ihre Kollegen ist Ruß also viel klimarelevanter als bisher angenommen.

Wie ist dieser große Unterschied zu früheren Berechnungen zu erklären? Andreae und sein Kollege Ramanathan vergleichen unterschiedliche Ansätze zur Herleitung des Strahlungsantriebs durch die Absorption von Licht durch Ruß. Der Klimaforscher Ramanathan hat ihn aus Absorptionsdaten von Satelliten und 140 Bodenmessstationen ermittelt. Die Bond-Studie leitet zunächst einen wesentlich kleineren Wert aus Emissionsinventaren und Atmosphärenmodellen her, und muss ihn dann hochskalieren um den abgeleiteten Wert in die Nähe des Werts aus den Messdaten zu bringen. Daraus folgern Andreae und Ramanathan, dass in den meisten Klimavorhersagen entweder eine wichtige Quelle für Ruß nicht berücksichtigt wurde oder dass Daten aus sogenannten Abschätzungen der weltweiten Emissionen nicht zuverlässig genug sind.

Ruß macht regionale Klimavorhersagen noch unsicherer

Noch größer werden die Unsicherheiten durch den Faktor Ruß auf regionaler Ebene – beispielsweise bei Niederschlagsvorhersagen. Dies rührt unter anderem daher, dass Ruß gegenläufige Effekte bei der Entstehung von Wolken hat. Bei kleinen Wolken verringern die Partikel die Niederschlagseffizienz, bei großen Wolken steigt sie an. Der Ruß in der Luft über dem indischen Ozean wirkt wie ein Sonnenschirm, so dass sich das Meerwasser weniger erwärmt und deshalb weniger Wasser verdunstet. Als Folge befürchten Forscher, dass sich beispielsweise die Monsun-Regenfälle in Südasien abschwächen – einer Region, in der zunehmend Biomasse verbrannt wird.

Außerdem erzeugt die Absorption von Sonnenstrahlung durch Ruß in der Atmosphäre Wärmegradienten, wodurch sich die Luftströmungen verändern. Das wird unter anderem für die bereits beobachtete Verschiebung des Tropengürtels nach Norden verantwortlich gemacht.

Wurde die Strahlungsabsorption von Ruß in bisherigen Vorhersagen tatsächlich so deutlich unterschätzt, wie die amerikanischen Forscher um Bond behaupten, muss man regionale Klimaeffekte neu bewerten, so Andreae und Ramanathan. Das wiederum erfordert genau definierte Beobachtungen im Klimasystem, von Satellitendaten bis zu mikrochemischen Messungen von Aerosolen.

Und schließlich bleibt die Frage offen, ob sich all die Anstrengungen, die Entstehung von Ruß zu vermindern, wirklich lohnen. Denn mit der Verbrennung von fossilen Brennstoffen entstehen auch Stoffe wie Schwefeldioxid, die unser Klima kühlen. Eine Gesamtbilanz für unser Klima wird dadurch umso schwieriger.

Warum wir dennoch alles daran setzen sollten, die Entstehung von Ruß so weit wie möglich zu verringern, liegt in seiner Schädlichkeit für die menschliche Gesundheit. Geschätzte 3,5 Millionen Menschen sterben jährlich durch die Luftverschmutzung mit Ruß und verwandten Feinstaubpartikeln in Haushalten, besonders in den Entwicklungs- und Schwellenländern, wo oft noch am offenen Feuer gekocht wird.

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Klimawandel als Sicherheitsrisiko: Debatte im UN-Sicherheitsrat wird positiv bewertet

Freitag 15. Februar 2013 von birdfish

Am heutigen Freitag wird sich der UN-Sicherheitsrat in New York in einer dreistündigen Sitzung mit den Risiken und Handlungsnotwendigkeiten zum Klimawandel beschäftigen.

WüsteWüste bei Pakistan: Dürre und Überschwemmung sind Klimawandel-Folgen – Foto: Matthias Jäger / pixelio.de

Hintergrund der Sitzung sind ungewöhnliche katastrophale Flutkatastrophen der letzten Jahre in Pakistan, die nach oben korrigierten Einschätzungen in Bezug auf den Meerespiegelanstieg und eine Weltbankstudie über die Risiken bei unzureichend gebremster Emissionsentwicklung. Zu den hochrangigen Sprechern gehören neben dem UN-Generalsekretär Ban-Ki Moon der Chef des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) Hans-Joachim Schellnhuber, Weltbank-Vizepräsidentin Rachel Kyte sowie hochrangige Vertreter der kleinen Inselstaaten und der ärmsten Entwicklungsländer. Die Debatte findet auf Initiative der Regierungen von Pakistan und Großbritannien statt.

Christoph Bals, Politischer Geschäftsführer bei Germanwatch: “Bei ungebremstem Emissionsausstoß drohen die Risiken des Klimawandels zu eskalieren, wie jüngste Berichte der Weltbank und des Weltwirtschaftsforums betonen. Die ärmsten Entwicklungsländer sind den Risiken im Hinblick auf Ernährungssicherheit, Zugang zu Trinkwasser, Wetter- und Flutkatastrophen besonders schutzlos ausgesetzt. Die wachsenden Sicherheitsrisiken durch den Klimawandel lassen sich nicht militärisch, sondern einerseits durch Energieeffizienz und Erneuerbare Energien, andererseits durch Anpassungsmaßnahmen vor Ort eindämmen. Wir begrüßen es sehr, dass Pakistan und Großbritannien blockübergreifend die Initiative ergreifen. Dies kann einen wichtigen Beitrag leisten, das Thema jenseits der üblichen Nord-Süd-Spannungen in der Klimadiplomatie zu diskutieren.”

Germanwatch kritisiert in diesem Zusammenhang, dass der deutsche Wirtschaftsminister Rösler zu den wichtigsten Bremsern gehört, welche die EU daran hindern eine angemessene Rolle zu spielen. Er blockiert die notwendige Reform des Emissionshandels und ein ehrgeizigeres EU-Ziel. “Die Blockade von Minister Rösler ist ein Musterbeispiel dafür, wie kurzfristige Wahltaktik die Handlungsfähigkeit der EU untergräbt.”

Germanwatch gratuliert Pakistan zu dieser Initiative. “Der jüngste Germanwatch Klima-Risiko-Index zeigt, dass Pakistan 2011 zu den drei am stärksten von Wetterkatastrophen betroffenen Ländern gehört hat”, so Christoph Bals. “Die Katastrophen haben zur weiteren Destabilisierung dieses Atomstaates beigetragen. Sie haben das Recht auf Wasser, Nahrung und Gesundheit für viele Menschen in der Region untergraben. Durch die Initiative zeigt Pakistan auch seine Solidarität mit den kleinen Inselstaaten und den ärmsten Entwicklungsländern (LDCs), die besonders verletzlich gegenüber den Folgen des Klimawandels sind. Für den Mut zu dieser Initiative, die sicher nicht von allen Schwellen- und Ölländern im Block der Entwicklungsländer unterstützt wird, gebührt Pakistan Respekt.”

Germanwatch drängt die EU nun zu einer übergreifenden klimadiplomatischen Strategie: “Zwei der nächsten drei UN-Klimagipfel zur Vorbereitung eines für 2015 geplanten neuen internationalen Klima-Abkommens werden in Europa stattfinden, 2013 in Warschau und 2015 in Paris. Die EU muss hierzu Handlungsfähigkeit zuhause dokumentieren und die Klimaverhandlungen durch intensive Klimadiplomatie unterstützen. Deutschland, das 2012 als nichtständiges Mitglied des Sicherheitsrates das Thema bereits auf die Agenda des Sicherheitsrates gesetzt hatte, nimmt hier neben Großbritannien und der EU-Kommission eine Schlüsselrolle ein.”

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Das Fraunhofer-Institut hilft den Aldi Süd Supermärkten energetisch auf die Sprünge

Montag 4. Februar 2013 von birdfish

Supermärkte brauchen viel Strom: Lange Zeilen von Kühlanlagen müssen kalt gehalten und große Verkaufsräume beleuchtet werden.

energetisch optimierter SupermarktTageslichtkuppeln reduzieren Strombedarf für Beleuchtung – Foto: Ralph Kensmann / StartDesign GmbH

Mit einem neuen Konzept können Marktbetreiber etwa 25 Prozent Energie einsparen.
Kalte Luft strömt aus den langen Regalreihen mit Wurst, Milchprodukten und Fisch. Zahlreiche Lampen erhellen den Raum, in den kaum Tageslicht fällt. Supermärkte verbrauchen bis zu zehnmal mehr Energie als ein normaler Haushalt. Forscher am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg haben nun Alternativen geschaffen. »Zusammen mit Bauherr, Planungsteam und Herstellern haben wir ein ganzheitliches Konzept erstellt – so möchten wir den Energieverbrauch gegenüber dem eines Standard-Supermarkts um 25 Prozent reduzieren«, sagt Nicolas Réhault, Gruppenleiter am ISE.

Ein Schwerpunkt des Konzepts liegt in der Kühlung – denn die hat mit etwa 40 bis 50 Prozent den größten Anteil an der Stromrechnung. Die Tiefkühlsysteme müssen Pizzen, Kuchen, Fisch und Co. verlässlich auf minus 25 Grad Celsius herunterkühlen, sonst verderben die Waren. Wurst und Käse dürfen bei maximal vier Grad Celsius gelagert werden. Üblicherweise werden dafür »steckerfertige« Tiefkühltruhen verwendet. Sie erzeugen die Kälte selbst und pusten die dabei entstehende Wärme direkt in den Verkaufsraum – ein praktischer, aber wenig effizienter Weg. Die Forscher vom ISE haben nun zusammen mit Bauherrn und Planungsteam ein zentrales Kälteverbundsystem ausgearbeitet: Alle Kühlstellen »hängen« an einem zentralen Kälteverbund. Die Wärme wird nicht in den Raum abgeführt, sondern über eine dreistufige Rückkühlung abgeleitet: Im Winter gewinnt das System die Wärme über einen Wärmetauscher zurück und heizt damit den Verkaufsraum. Die Restwärme führt es über einen Gaskühler und ein Erdsondenfeld in die Umgebung ab. Dabei fließt das erwärmte Wasser über Sonden in die Erde, gibt die Wärme dort ab und wird kühl wieder zurückgeleitet. Das Ergebnis: Die Gefriertruhen und Kühlregale brauchen nur halb so viel Strom wie vergleichbare Einzelgeräte. Da zum Heizen die Wärme verwendet wird, die als »Abfallprodukt« der Kühlanlagen entsteht, sind Gas- und Ölkessel überflüssig. Das Heizsystem hat auch Auswirkungen auf die Lüftungsanlage: Sie wird nun nicht mehr als »Heizung« gebraucht, sondern bringt ausschließlich frische Luft in den Raum, und ist daher um ein Drittel kleiner.

Kohlendioxid als Kühlmittel
Ebenfalls optimiert haben die Wissenschaftler die Auswahl des Kältemittels, das die Wärme aufnimmt und sie aus den gekühlten Bereichen heraustransportiert. Allerdings entweichen aus jeder Anlage jährlich zwischen 5 und 15 Prozent des Kühlmittels. Übliche Kältemittel haben ein hohes Treibhauspotenzial, sie heizen also die Atmosphäre auf. Die Wissenschaftler setzen daher auf Kohlendioxid, dessen Treibhauspotenzial um das 3000 bis 4000fache niedriger ist als das herkömmlicher Kältemittel. Bisher wird Kohlenstoffdioxid nur selten zum Kühlen eingesetzt, da die Anlage höhere Drücke aushalten muss. Zudem büßt das System an heißen Sommertagen an Effizienz ein. Um diese Verluste bei hohen Außenlufttemperaturen abzufedern, haben die Experten gemeinsam mit ihren Kollegen von der Firma Hafner-Muschler eine dritte »Kühlungsstufe« eingebaut: Brennt die Sonne vom Himmel, wird das Kältemittel über einen Erdsondenkreislauf unterkühlt.

Für den zweiten großen Anteil der Stromrechnung ist die Beleuchtung verantwortlich. Die Wissenschaftler nutzen daher vor allem Tageslicht, um die großen Verkaufsräume zu erhellen. Das Licht fällt durch dreifach-verglaste Dachkuppeln. Zwischen den einzelnen Glasscheiben befindet sich ein Mikroraster, das die direkte Sonnenstrahlung reflektiert und nur indirektes Licht hindurchlässt. Das künstliche Licht, also die zugeschalteten Lampen, werden je nach Tageslicht geregelt.

»Einige Teile unseres Konzeptes wurden von Aldi Süd bei Neubauten bereits übernommen, im ersten Betriebsjahr konnten so bereits 20 Prozent Energie eingespart werden«, freut sich Réhault. »Mit neuen Regelstrategien haben wir diese Konzeptteile nun so optimiert, dass wir im zweiten Betriebsjahr 25 Prozent Energie gegenüber einer Standardfiliale einsparen. Das liegt schon bereits sehr nah an unserem Ziel von 30 Prozent«.

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Methan im Meeresboden – Energiequelle der Zukunft oder Bedrohung für das Weltklima?

Freitag 9. November 2012 von birdfish

Wissenschaft und Gesellschaft diskutieren kontrovers über diese Frage. In einer Fallstudie, die jetzt im Journal of Geophysical Research erschien, schätzt ein MARUM-Team unter Federführung von Dr. Miriam Römer erstmals ab, wie viel Methan in den Tiefen des nordöstlichen Indischen Ozeans austritt.

Meeresboden vor Pakistan
Meeresboden vor Pakistan mit Muscheln und Krabben – Foto: MARUM

Die Wissenschaftlerinnen untersuchten zudem, ob das austretende Treibhausgas Methan durch die Wassersäule aufsteigt und in die Atmosphäre gelangt.

Methan blubbert in vielen Regionen aus dem Meeresboden: Im Schwarzen Meer, im Golf von Mexiko, im Nordatlantik, aber auch im östlichen Pazifik. Während einer Expedition mit dem deutschen Forschungsschiff METEOR untersuchte ein MARUM-Team Methanaustritte am Makran-Kontinentalrand vor Pakistan. Der 400 bis 500 Kilometer breite untermeerische Hang zieht sich über 1.000 Kilometer entlang der iranisch-pakistanischen Küste und besteht zum großen Teil aus parallelen Bergrücken, die bis zu 1.000 Meter hoch aufragen. Er entstand im Lauf von Jahrmillionen, weil dort die Arabische Erdplatte mit einer Geschwindigkeit von bis zu vier Zentimetern pro Jahr unter der Eurasischen Platte abtaucht. Dabei hobelt die Eurasische Platte große Mengen Gesteinsmaterial von der abtauchenden Arabischen Platte. Diese „Späne“ wurden im Lauf der Zeit durch die Plattenbewegung gestaucht und bilden heute den Makran-Kontinentalrand.

„Das untermeerische Rückensystem erstreckt sich über eine Fläche so groß wie Schweden“, sagt die Geowissenschaftlerin Dr. Miriam Römer. „Im seinem Zentrum haben wir mit schiffseigenen Echoloten und unserem Tauchroboter MARUM-QUEST den Meeresboden systematisch in einem langen, 50 Kilometer breiten Streifen erfasst. Dabei fanden wir in Wassertiefen zwischen 575 und 2 870 Metern insgesamt 18 Methanquellen; zwölf davon waren aktiv.“

In den Echolotdaten erscheinen die Austritte als bis zu 2.000 Meter hohe Gasfahnen im Meer (Abbildungen dazu: www.marum.de/Makran.html). Tauchgänge mit MARUM-QUEST brachten mehr Licht ins Dunkel der Methanquellen: Mit Hilfe der auf dem Tauchroboter installierten HD-Kameras fand das Forscherteam heraus, dass die Gasbläschen durchschnittlich etwa einen halben Zentimeter Durchmesser hatten. Besonders bemerkenswert: Die einzelnen Quellen sprudeln unterschiedlich stark; manche geben nur 90 Milliliter, andere bis zu 1,6 Liter Methan pro Minute ins Meerwasser ab. Da der Quelldruck im Lauf der Zeit schwankt, manche Quellen versiegen, andernorts neue entstehen, ist eine Abschätzung der Gesamtmenge des am Makran-Kontinentalrand sprudelnden Methans mit erheblichen Unsicherheiten verbunden. „Unseren konservativen Berechnungen zufolge treten am Makran-Rücken jährlich umgerechnet etwa 640.000 Kilogramm Methan aus“, sagt Dr. Miriam Römer.

Zwar steigen die Methanbläschen mit zehn bis 30 Zentimeter pro Sekunde Richtung Meeresoberfläche auf. Die Echolot-Messungen belegen aber, dass sich die Gasfahnen oberhalb von 700 Meter Meerestiefe, also weit unter der Meeresoberfläche verflüchtigen: „Das Methan löst sich im Meerwasser auf. Es entweicht also nicht in die Atmosphäre und hat keine Auswirkungen auf das globale Klima,“ bilanziert Dr. Miriam Römer, die sich im übrigen beeindruckt zeigt von den Fotos und Videos, die MARUM-QUEST von den Methanquellen in den Tiefen des Indischen Ozeans lieferte: „An manchen Stellen war der Tiefseeboden von Unmengen an Muscheln, Krebsen und Röhrenwürmern bedeckt. Diese Tiefseebewohner können nur überleben, weil dort Methan austritt, das von Mikroorganismen genutzt wird, die wiederum die Grundlage dieses faszinierenden Ökosystems bilden, das ohne Licht als auskommt.“

„Unsere Ergebnisse aus der Makran-Region sind auf viele, aber eben nicht alle ozeanischen Methanaustritte übertragbar“, betont Dr. Miriam Römer. So gibt es Hinweise, dass Gasblasen, die mit einem Ölfilm ummantelt sind, Methan aus großen Wassertiefen bis in die Atmosphäre transportieren können. Kürzlich bewilligte die Deutsche Forschungsgemeinschaft eine Expedition der Bremer Wissenschaftlerinnen in den südlichen Golf von Mexiko. Dort sind natürliche Öl- und Methanaustritte am Meeresboden bekannt. Diese Forschungsfahrt ist für 2014 geplant.

Originalpublikation

in JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH, VOL. 117, C10015, doi:10.1029/2011JC007424, 2012:

Miriam Römer, Heiko Sahling, Thomas Pape, Gerhard Bohrmann, and Volkhard Spieß: Quantification of gas bubble emissions from submarine hydrocarbon seeps at the Makran continental margin (offshore Pakistan)

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Benzinalternative Wasserstoff: Geesthachter Wissenschaftler erforschen Bor im Tank

Mittwoch 30. Mai 2012 von birdfish

Mit rund 2,3 Mio. Euro finanziert die Europäische Technologieinitiative „Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking“ (FCH JU) die Entwicklung neuer Wasserstoff-Feststoffspeicher auf Basis von Borhydriden.

Metallhydridspeicher mit Bor
Forscher untersuchen Metallhydridspeicher mit Bor – Foto: C.Schmid / HZG

Diese Verbindungen nehmen besonders viel Wasserstoff auf, die Tanks bleiben dadurch kompakt. Koordiniert wird das Projekt „Bor4Store“ vom Institut für Werkstoffforschung im Helmholtz-Zentrum Geesthacht.
Bei Preisen um 1,70 Euro pro Liter Treibstoff und den hohen Preisen für Heizöl sehnt sich so mancher Autofahrer, Hausbesitzer oder Mieter nach günstigen Alternativen. So viel ist sicher: Benzin und Heizöl werden zukünftig nicht billiger — auch weil unsere Erdölreserven knapper werden. Wissenschaft und Industrie setzen als eine mögliche alternative Energiequelle auf eine Kombination aus Wasserstoff und Brennstoffzelle. Wasserstoff lässt sich, unabhängig vom Öl, durch Solarenergie, Wind- oder Wasserkraft gewinnen und in der Brennstoffzelle in Strom und Wärme umwandeln.

Damit könnten Elektrofahrzeuge, mobile Geräte wie Smartphones oder auch stationäre Generatoren für Telekommunikationsstationen oder Wohnhäuser mit Strom versorgt werden. Vorraussetzung ist, der Wasserstoff wird in kompakter Form und sicher, also alltagstauglich, zur Verfügung gestellt: Der Speicher sollte möglichst klein sein und unter gemäßigten Temperaturen und Druckverhältnissen Wasserstoff aufnehmen und an die Brennstoffzelle abgeben. Die Werkstoffforscher des Helmholtz-Zentrums Geesthacht erforschen seit längerem die Speicherung in festen Materialien, den so genannten Metallhydriden. Das Ziel des neuen Forschungsprojektes ist es, innovative Speicher-Materialien auf Basis von Borhydriden zu entwickeln. Diese Verbindungen aus Wasserstoff und Bor werden als Pulver in den Tank gefüllt.

„Borhydride haben die höchsten Wasserstoffkapazitäten aller bekannten Metallhydrid-Speichermaterialien“, erklärt Werkstoffforscher und Projektkoordinator Dr. Klaus Taube vom Helmholtz-Zentrum Geesthacht. „In einem Behälter von 50 Litern, was dem Tank eines Mittelklassewagens entspricht, ließen sich mit den neuartigen Materialien rund fünf Kilogramm Wasserstoff speichern. Dies würde für circa 400 bis 500 Kilometer Reichweite ausreichen. Und das bei von der Industrie zukünftig angestrebten Herstellungskosten der Wasserstoff-Tankfüllung von rund zehn Euro.“

Das Entwicklungsziel: Bor im Tank
Im jetzt gestarteten Projekt Bor4Store soll ein erster Tank-Prototyp entwickelt werden, der Energie für eine Brennstoffzelle (SOFC = Festoxidbrennstoffzelle) liefert und so ein Modell für die elektrische Versorgung in stationären Anwendungen darstellt. Die geplanten Untersuchungen befassen sich mit verschiedenen Arten der Borhydride sowie grundlegender Charakterisierung der komplexen Reaktionen, die während der Wasserstoff-Be- und Entladung im Tank ablaufen. Basierend auf diesem Wissen werden bestimmte Katalysatoren beigemischt und erforscht, um möglichst schnelle Reaktionen und eine hohe Stabilität der Speichereigenschaften über viele Be- und Entladezyklen des Tanks zu erreichen.

Im HyTech-Labor des Helmholtz-Zentrums werden die Materialeigenschaften optimiert und ein geeigneter Tankbehälter gebaut und getestet. Im weiteren Projektverlauf wird das Zusammenwirken mit der Festoxidbrennstoffzelle beim Industriepartner verbessert. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung wirtschaftlicher Wege für die Herstellung der Speichermaterialien. Denn nur wenn Wasserstofftanksysteme insgesamt günstiger werden, werden Strom und Wärme im Haus der Zukunft aus Wasserstoff erzeugt – und dann macht der Blick auf die Tankrechnung wieder Spaß.

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Wirtschaft vor Umwelt: EU-Importstopp für Teersandöl gilt als unwahrscheinlich

Mittwoch 29. Februar 2012 von birdfish

Die EU Mitgliedstaaten haben über ein EU-weites Importverbot für Öl aus kanadischem Teersand diskutiert.

Ölsand-Abbau
Der Ölsand wird in Alberta, Kanada im Tagebau gewonnen.
- Foto: Jiri Rezac / Greenpeace

Dieses stand bereits unter schlechten Vorzeichen, denn die schwarz-gelbe Mehrheit im Bundestag hatte sich gegen einen solchen Schritt ausgesprochen und die kanadische Regierung hatte der EU mit einem Handelsstreit gedroht.

Kanada besitzt das zweitgrößte Ölvorkommen der Welt, dieses Öl ist aber in sogenannten Teersanden gebunden. Dessen Abbau ist mit großen ökologischen Belastungen verbunden. Die Sande werden in großen Tagebauen gefördert, dafür werden ganze Wälder abgeholzt und Moore zerstört. Laut einer Studie der Universität Stanford, die die EU-Kommission in Auftrag gegeben hatte, hat Benzin aus Teersand eine um 23 Prozent schlechtere CO2-Bilanz als herkömmliche Kraftstoffe. Die EU-Kommission will mehr Klimaschutz im Verkehr und plant, den Import schmutziger Treibstoffe durch eine Verschärfung der Kraftstoffqualitätsrichtlinie einzuschränken. Bisher liegt der Anteil von Öl aus kanadischen Teersanden an den europäischen Ölimporten zwar unter einem Prozent, die Entscheidung der EU hat aber eine hohe symbolische Bedeutung.

Nachdem einflussreiche Mitgliedstaaten wie Frankreich, Großbritannien und die Niederlande sich gegen das Vorhaben der Kommission ausgesprochen hatten, hatten Umweltverbände auf eine Zustimmung Deutschlands gehofft. Zunächst hatten sich Umweltpolitiker aller Fraktionen des Bundestags für die Vorschläge der EU-Kommission ausgesprochen. Anfang Februar lehnten die Abgeordneten von CDU, CSU und FDP im Umweltausschuss einen entsprechenden Antrag von Bündnis 90/Die Grünen aber ab. Die kanadische Regierung hatte erfolgreiche Lobbyarbeit geleistet und der EU mit einem Handelsstreit gedroht.

Umweltverbände kritisierten dieses Votum scharf. “Mit dieser Entscheidung haben sich die Abgeordneten zu Botschaftern Kanadas gemacht und sich widerstandslos vor den Karren der Öl-Industrie spannen lassen. Die Bundesregierung muss endlich wieder zur deutschen Vorreiter-Rolle beim internationalen Klimaschutz zurückkehren”, sagte Viviane Raddatz vom WWF.

Die Mitgliedstaaten haben schließlich die Entscheidung über einen Importstopp vertagt, da der Vorschlag der EU-Kommission in der Sitzung des Ausschusses der Ständigen Vertreter der Mitgliedstaaten (COREPER) nicht die nötige Mehrheit bekam. Umweltverbände zeigten sich enttäuscht.

Die Beratungen des COREPER über die verschärfte Kraftstoffqualitätsrichtlinie und ein mögliches Importverbot für Öl aus Teersanden blieb also ohne Ergebnis, da sich die meisten EU-Länder, darunter auch Deutschland, ihrer Stimme enthielten. Im Juni sollen nun die EU-Umweltminister über das Vorhaben abstimmen.

Während EU-Klimakommissarin Connie Hedegaard mit dem Abstimmungsergebnis zufrieden war und sich optimistisch für die Ratssitzung im Juni zeigte, kritisierten Umweltverbände die Vertagung der Entscheidung. „Nach all dem Lobbying der kanadischen Regierung und der großen Ölkonzerne, haben wir die Chance verpasst, schmutzige Treibstoffressourcen aus Europa zu verbannen“, kritisierte Darek Urbaniak von Friends of the Earth Europe.

Positionen und Materialien

Greenpeace-Artikel: ‘Ölsand-Abbau setzt riesige Mengen von Treibhausgasen frei und verursacht Krebs’

Greenpeace-Artikel: ‘Ölabbau in Kanada: Großflächige Vergiftung eines ganzen Ökosystems endlich stoppen’

Studie CO2-Bilanz Benzin aus Teersand (engl. / pdf)

Stellungnahme des WWF

Report “Transatlantische Teersandschlacht” der Böll-Stiftung

Avaaz-Petition für ein Importverbot (engl.)

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Früchte und Kosmetika schützen Tropenwald: Konzept für nachhaltige Waldentwicklung

Montag 20. Februar 2012 von birdfish

Jedes Jahr werden weltweit über 13 Millionen Hektar Tropenwald zerstört. Eine der Hauptursachen ist Brandrodung.

Kleinbauer mit Teakbäumen
Kleinbauer mit Teakbäumen auf seiner Anbaufläche in Ghana – Foto: Jobst Schröder – vTI/WFW

Wissenschaftler des Thünen-Instituts für Weltforstwirtschaft in Hamburg haben jetzt für eine Region im westafrikanischen Ghana ein Konzept entwickelt, mit dem die dort ansässigen Kleinbauern zu aktiven Schützern der Wälder werden.
Für viele Kleinbauern ist die Brandrodung ein einfaches Mittel, um Wälder zu roden und anschließend auf diesen Flächen Ackerbau zu betreiben. Allerdings geraten diese Feuer häufig außer Kontrolle und entwickeln sich zu Großbränden mit drastischen Folgen für die noch vorhandenen Wälder. Gemeinsam mit einem ghanaischen Holzverarbeitungsunternehmen, das in der Ashanti-Region ein Wald-Rehabilitierungsprojekt durchführt, suchten die Forstexperten des Hamburger Thünen-Instituts nach Wegen, die Brandrodung zu verringern und gleichzeitig die wirtschaftliche Situation der Dorfbevölkerung zu verbessern.

Die Lösung war ein zusammen mit den Beteiligten entwickeltes agroforstliches Konzept, das auf die Situation vor Ort abgestimmt war. Um die zu schützenden Wälder wurde eine Randzone ausgewiesen, in der die Kleinbauern ertragreiche Fruchtbäume wie Orangen, Mangos, Cashews oder Ölpalmen in Mischkultur mit ihren gewohnten Feldfrüchten wie Yam, Mais oder Erdnuss anbauen konnten. „Wer Bäume pflanzt, um sie später zu nutzen, brennt sie nicht nieder“, sagt Forstwissenschaftler Dr. Jobst Schröder, einer der deutschen Experten des Projekts. Und tatsächlich: Um diese Bäume nicht zu gefährden, wurden keine Feuer mehr gelegt. Dass sich dieses Konzept für die Beteiligten rechnet, zeigte sich bereits im dritten Jahr nach der Pflanzung, in dem besonders bei Mango gute Ernten erzielt wurden. Mittlerweile haben die Kleinbauern die überregionale Vermarktung ihrer Früchte selbst organisiert, was ihnen zusätzliche Einnahmen verschafft.

Eine andere Variante des Konzepts beruht darauf, Setzlinge von Waldbäumen, insbesondere Teak, auf den Feldern anzubauen. Bei dieser Variante schließen die Kleinbauern und der holzverarbeitende Betrieb einen Vertrag. Die Kleinbauern verpflichten sich zum Mitanbau von Teak auf ihren Feldern, der holzverarbeitende Betrieb garantiert den Ankauf des Holzes und deckt damit einen Teil seines Rohstoffbedarfs. Um den Bedarf an jungen Teakpflanzen zu decken, legten die Dorfbewohner in Eigenregie Baumschulen an, in denen sie Setzlinge anzogen und verkauften. Diese Idee machte Schule. Nach zwei Jahren hatten sich auch in anderen Dörfern Kooperativen mit eigenen Baumschulen gebildet.

Auch die an die Felder grenzenden Savannenwälder waren durch Feuer und die Gewinnung von Holzkohle bedroht. Die lokale Bevölkerung gewinnt aus den Früchten der dort vorkommenden Sheanuss-Bäume (Vitellaria paradoxa) seit jeher zum Eigenbedarf ein butterähnliches Fett. Heute werden Sheanuss-Produkte jedoch auch auf dem Weltmarkt als Kosmetikartikel stark nachgefragt. Diese Entwicklung wurde von der lokalen Bevölkerung erkannt. Vornehmlich Frauengruppen organisierten sich, die die Früchte in größerem Umfang als bisher sammeln, verarbeiten und vermarkten. Zwar entsprach die Qualität der Fette anfangs nicht den geforderten Ansprüchen der Kosmetikindustrie. Inzwischen gelang es aber, die Qualität der Rohbutter so zu verbessern, dass Aufkäufer internationaler Firmen aufmerksam wurden und sich über Langzeitverträge bestimmte Liefermengen sicherten.

Mit dieser Entwicklung sahen die Menschen in der Projektregion den Wald plötzlich mit anderen Augen. Mit den neuen Einkommensquellen stiegen das Ansehen und der Wert der Naturressource, mit der man fortan vorsichtiger umgeht und Wildfeuer zu vermeiden sucht. Zudem erhalten Frauen, die im ländlichen Afrika selten Zugang zu Einkommensquellen besitzen, die Möglichkeit, eigene Einkünfte zu erwirtschaften.

Das Projekt des Thünen-Instituts zeigt, dass Waldschutzmaßnahmen im Tropenwald erfolgreich sein können, wenn die lokale Bevölkerung eingebunden und unterstützt wird. Das Konzept in Ghana wurde mit Unterstützung des Zentrums für Internationale Migration und Entwicklung (CIM), der Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) und der Stiftung Walderhaltung in Afrika umgesetzt.

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“Biosprit” keine Lösung: klimaschädlicher Sprit verschärft Lebensmittelknappheit

Montag 16. Januar 2012 von birdfish

Der BUND und sein internationales Netzwerk Friends of the Earth (Freunde der Erde) haben die Fluggesellschaften aufgefordert, sogenanntes “Biokerosin” künftig nicht mehr in Flugzeugen einzusetzen.

Biokerosin macht fliegen nicht besser
Biokerosin macht fliegen nicht besser – Foto: Dagmar Struß

Bei den Testreihen, die Lufthansa jetzt mit einem Flug von Frankfurt nach Washington abschließe, seien bereits große Mengen potentieller Nahrungsmittel durch die Düsentriebwerke der Airbusse gejagt worden, sagte der BUND-Verkehrsexperte Jens Hilgenberg. “In Afrika und anderswo hungern Millionen und die Fluggesellschaften hängen sich auf Kosten dieser Menschen ein grünes Mäntelchen um. Das dürfen wir nicht akzeptieren”, sagte Hilgenberg.

Lufthansa habe erklärt, den Einsatz von Biosprit ausbauen zu wollen, sobald genügend zertifizierte Rohstoffe zur Verfügung stünden. Auf der Suche nach Alternativen zum klimaschädlichen Flugbenzin liebäugelten auch Airlines wie KLM, Air France und British-Airways mit Agro-Kerosin, sagte Hilgenberg. Der BUND-Experte forderte stattdessen eine Reduzierung der Flugbewegungen und die drastische Verbesserung der Effizienz der Flugzeugtriebwerke.

Die Pläne, im europäischen Luftfahrtsektor einen Teil des herkömmlichen Kerosins zu ersetzen, würden bis 2020 zu einem jährlichen Mehrbedarf von rund zwei Millionen Tonnen Agro-Sprit führen. Für dessen Produktion würde nach Untersuchungen von Friends of the Earth eine landwirtschaftliche Fläche von bis zu 3,5 Millionen Hektar benötigt. Dies entspräche einer Fläche von der Größe Belgiens.

Geert Ritsema von Friends of the Earth Niederlande: “Agro-Kerosin ist mitnichten die grüne Revolution der Luftfahrt. Die Flugindustrie strebt nach größerer Unabhängigkeit vom Öl und wird damit zum Konkurrenten in der weltweiten Lebensmittelproduktion. Bereits heute wird durch den Anbau von Jatropha in Indonesien und Mosambik die Nahrungsmittelproduktion verdrängt. Wenn der Anteil von Agro-Kerosin substantiell zunimmt, sind die Folgen für die Menschen im globalen Süden unvorhersehbar.”

Hinzu komme, dass der Einsatz von Agro-Kerosin in Flugzeugen keinesfalls klimaneutral sei, wie von Airlines und Flugzeugherstellern oft kolportiert. Neben Emissionen, die durch Anbau, Herstellung und Transport der Ausgangsstoffe für den Agro-Sprit entstünden, führe dessen Verbrennung in den höheren Schichten der Erdatmosphäre zur Emission von Stickstoffoxid, Wasserdampf und Feinstaub, die in der Summe ebenso schädlich seien wie das Klimagift Kohlendioxid.

“Die Lufthansa behauptet zwar, ihre Testreihe hätte zum Klimaschutz beigetragen. Dabei ignoriert sie aber einen Großteil der Emissionen und deren Wirkungen in der Atmosphäre”, sagte Hilgenberg. “Neben effizienteren Motoren, leichteren Flugzeugen und optimierten Flugplänen gibt es nur einen Weg zur Verringerung der Klimawirksamkeit des Flugverkehrs: Die generelle Reduzierung der Flüge. Dafür gibt es beispielsweise auf innereuropäischen Strecken die umweltfreundliche Alternative der Bahn”, so der BUND-Experte.

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