Mario Sedlak
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Methan verbrennt mit blauer Flamme.

Methan (CH4)

Methan ist ein farb- und geruchloses, brennbares Gas. Es entsteht hauptsächlich, wenn Biomasse ohne Sauerstoff verrottet. Wenn es unverbrannt in die Luft gelangt, wirkt es dort als Treibhausgas. Der Methananteil in der (trockenen) Luft ist von 0,7 ml/m3 (= 700 Milliardstel = 700 ppb = 700 µl/m3) in vorindustrieller Zeit (1750) auf heute 1,9 ml/m3 gestiegen und steigt weiter.

Daten

Dichte: 0,718 kg/m3 bei 0°C und

1013 mbar

Brennwert: 11,1 kWh/m3
CO2-Emission bei Verbrennung: 178 g/kWh
1 t CH4 enthält 748 kg Kohlenstoff

Energiequelle

Methan ist der Hauptbestandteil (75–99%) von Erdgas, womit rund ein Viertel des weltweiten Energiebedarfs gedeckt wird.

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Mit Bohrungen wird auf der Mülldeponie Wien-Rautenweg Deponiegas abgesaugt und zur Energiegewinnung genutzt.

Ebenso versteckt sich Methan hinter den Bezeichnungen:

Aus diesen Gasgemischen wird ebenfalls nutzbare Energie gewonnen, aber nur in vergleichsweise geringem Umfang.

Emissionen

Es wird geschätzt, dass weltweit jährlich 580 Mt Methan in die Atmosphäre gelangen. 40% davon entstehen natürlich, der Rest ist menschengemacht. Die Zahlen sind jedoch mit großen Unsicherheiten behaftet.

Ebenso ist wissenschaftlich ungeklärt, wieso die Methankonzentration in der Luft seit 2007 stark steigt (um mehr als 10 µl/m3 pro Jahr).

Natürliche Methanquellen

Menge
(Schätzung)
  • Feuchtgebiete (z. B. Moore) – Bei der Verrottung unter Wasser entsteht Methan ("Sumpfgas").
177–284 Mt/Jahr
  • Termiten – Durch Bakterien in ihrem Darm
830 Mt/Jahr
  • auftauende Permafrostböden
?
  • Waldbrände
16 Mt/Jahr[1]
  • aus dem Meer
4–10 Mt/Jahr
  • aus dem Erdinneren
18–65 Mt/Jahr

Die Erderhitzung durch den Klimawandel wird die natürlichen Methanemissionen – vor allem aus Feuchtgebieten und Permafrostböden – dramatisch erhöhen. Ich vermute, dass der starke Anstieg der Methankonzentration in der Atmosphäre bereits überwiegend darauf zurückgeht.

Methan-Emissionen durch menschliche Aktivitäten

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Eine Kuh produziert über 100 kg Methan pro Jahr.

Menge
(Schätzung)
  • Haltung von Wiederkäuern (Rinder, Schafe, Ziegen) – Mikroben in deren Verdauungstrakt produzieren Methan.
87–94 Mt/Jahr
  • Nassreisanbau
33–40 Mt/Jahr
  • Gewinnung und Transport fossiler Brennstoffe
120 Mt/Jahr[2]
  • Abfall (insbesondere Deponien) und Abwasser
70 Mt/Jahr[2]

Die Messung des Gehalts von Kohlenstoff-13 im Methan in der Luft spricht dafür, dass das rasche Konzentrationswachstum überwiegend durch aktuelle Zersetzungsprozesse entsteht und nicht vermehrt fossiles Methan entweicht.[3]

Senken

Menge
(Schätzung)
  • Abbau in der Erdatmosphäre, vor allem durch Reaktion mit einem OH-Radikal
550 Mt/Jahr
  • Aufnahme im Boden
30 Mt/Jahr
?

Durch diese Senken bleibt ein Methan-Molekül durchschnittlich nur ca. 9–12 Jahre in der Luft.[4] Es verschwindet allerdings nicht spurlos, sondern wird letztlich in Kohlendioxid umgewandelt. (Wie schnell die Zwischenprodukte – Methanol, Formaldehyd and Kohlenmonoxid – abgebaut werden, ist wissenschaftlich ungeklärt. Möglicherweise bleiben manche länger im Boden gebunden.[5])

Treibhauseffekt

Methan ist ein starkes Treibhausgas. Gerade weil es nur in so geringen Spuren in der Erdatmosphäre vorhanden ist, braucht es nicht so viel, damit sich "der Nebel verdichtet" (siehe Treibhauseffekt).

Die Emission von 1 t Methan hat in den folgenden 100 Jahren die gleiche Klimawirkung wie die Emission von rund 30 t Kohlendioxid.[6]

Hierbei ist berücksichtigt:

Insgesamt gehen rund 30% des menschengemachten Treibhauseffekts auf das Konto von Methan[9] (inkl. indirekte Effekte).

Aufgrund der relativen Kurzlebigkeit von Methan ergibt sich:

Eine dauerhafte Erhöhung oder Senkung einer Methan-Emission um 1 t/Jahr wirkt wie eine einmalige Emission bzw. Vermeidung von 113 t Kohlendioxid.[10]

Zur Erreichung der Klimaziele müssen die Methan-Emissionen um ca. 0,3%/Jahr sinken.[11]

Auswirkungen auf die Gesundheit

Methan selbst ist zwar gesundheitlich unbedenklich. In der Atmosphäre trägt es aber zur Bildung bodennahen Ozons bei. Dieses Reizgas ist ein Luftschadstoff von wesentlicher Bedeutung; es ist schädlich für die menschliche Gesundheit und schädigt außerdem Pflanzen mit land- und forstwirtschaftlicher Bedeutung.
Nach einer ... Studie ... entsteht etwa ein Drittel des jährlichen bodennahen Ozons in Deutschland (etwa 20 Mikrogramm je Kubikmeter ...) durch die Oxidation von Methan[12]

Weiter

Umweltwirkungen von Kondensstreifen

Quellen

[1] Global fire emissions estimates during 1997–2016 (PDF), S. 9
[2] Deutsches Umweltbundesamt: Unterschätztes Treibhausgas Methan (PDF), S. 16 – "die Landwirtschaft ... verursacht etwa 40 Prozent der weltweiten, vom Menschen verursachten Methanemissionen. Etwa 35 Prozent der globalen anthropogenen CH4-Emissionen stammen aus der Gewinnung und dem Transport fossiler Brennstoffe und etwa 20 Prozent aus dem Abfall- und Abwassersektor".
[3] Bildungsserver-Wiki: Methan – "Die mit dem Wachstum der Methanemissionen abnehmende 13C-Isotopen-Signatur des emittierten Methans spricht für biogene bzw. mikrobielle Quellen in der Landwirtschaft, auf Mülldeponien oder durch Klima-Rückkopplungen von Feuchtgebieten".
[4] Deutsches Umweltbundesamt: Unterschätztes Treibhausgas Methan (PDF), S. 6
[5] The indirect global warming potential and global temperature change potential due to methane oxidation (PDF), S. 2 (im PDF S. 4) – "Oxidation of CH4 in the atmosphere is largely dominated by its reaction with OH, with carbon dioxide as the end product and methanol, formaldehyde and carbon monoxide as intermediate products. Because these intermediate products are deposited at the surface, or washed out, not every molecule of methane oxidized in the atmosphere results in a molecule of CO2. ... It is likely that a fraction of the intermediate products that are deposited at the surface are re-emitted by soils and oceans as CO2, but there is little in the literature to assess how large this fraction might be."
[6] Deutsches Umweltbundesamt: Unterschätztes Treibhausgas Methan (PDF), S. 9 – "Nach neuerer Forschung ist Methan in der Metrik des GWP-100 sogar 30-mal so klimawirksam wie CO2 (IPCC 2021)."
[7]
[8] IPCC Fourth Assessment Report: Climate Change 2007, Abschnitt 2.10.2 Direct Global Warming Potentials, Tabelle 2.14 – "The GWP for methane includes indirect effects from enhancements of ozone and stratospheric water vapour"
[9] Deutsches Umweltbundesamt: Unterschätztes Treibhausgas Methan (PDF), S. 9 – "Insgesamt leistet das anthropogene Methan in der Atmosphäre einen Gesamtbeitrag zur anthropogenen Erwärmung von derzeit knapp 30 Prozent (brutto). Dies entspricht bis heute einer Brutto-Temperaturerhöhung von etwa 0,5 Grad Celsius (IPCC 2021)."
[10] Klimawirkung und CO2-Äquivalent-Emissionen von kurzlebigen Substanzen (PDF), S. 11 – "Nach dem heutigen Verfahren werden die Methanemissionen mit GWP100 in die Menge Z CO2äq umgerechnet. ... Berechnet mit dem GWP* hingegen würde die gleiche Massnahme, wenn sie dauerhaft ist, nur einmal eine Emissionsreduktion der Menge CO2äq von 3,75 × Z generieren."
[11] Klimawirkung und CO2-Äquivalent-Emissionen von kurzlebigen Substanzen (PDF), S. 6
[12] Deutsches Umweltbundesamt: Unterschätztes Treibhausgas Methan (PDF), S. 9

Seite erstellt am 1.2.2024 – letzte Änderung am 11.2.2024