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Das Treibhausgas Methan und seine Quellen

Es hat eine gut 30-mal stärkere Treibhauswirkung als Kohlendioxid, entsteht in Sümpfen, Permafrostgebieten und im Darm von Rindern und wird in großen Mengen durch Lecks bei der Erdgasförderung freigesetzt: Methan ist nach dem CO2 der größte Anheizer unseres Klimas. Auf der Weltklimakonferenz haben sich nun 100 Staaten verpflichtet, ihren Methanausstoß stärker zu senken. Was aber ist Methan, wie wirkt es und wo sind die Quellen?

Nelore-Rinder in Brasilien
Hauptquelle landwirtschaftlicher Emissionen ist die Viehzucht von Wiederkäuern wie Schafen, Ziegen oder Rindern.

Chemisch gesehen ist Methan (CH4) der kleinste und einfachste Kohlenwasserstoff – es besteht aus einem Kohlenstoffatom, an das vier Wasserstoffatome angelagert sind. Unter anderem deshalb entsteht Methan überall dort, wo längerkettige und komplexere Kohlenwasserstoffverbindungen abgebaut und abgespalten werden.

Wie wirkt sich Methan in der Atmosphäre aus?

Methan hat eine deutlich höhere Treibhauswirkung als Kohlendioxid: Einmal in der Atmosphäre angekommen, absorbiert das Gas mehr Wärme und heizt die Atmosphäre auf. Ein Kilogramm Methan hat dadurch eine rund 30-mal stärkere Treibhauswirkung als die gleiche Menge CO2. Zwar hat CO2 mit gut 415 parts per Million (ppm) einen deutlich höheren Anteil in der Atmosphäre als Methan mit nur 1,9 ppm, dennoch macht sich auch der Methangehalt für das Klima bemerkbar.

Aber es gibt auch eine gute Nachricht: Während aber Kohlendioxid mehrere hundert Jahre in der Luft bleibt, ohne abgebaut oder ausgewaschen zu werden, hat Methan eine relativ kurze Lebensdauer: Schon nach rund zwölf Jahren ist ein Großteil wieder durch chemische Reaktionen aus der Atmosphäre entfernt.

Das bedeutet auch: Wenn jetzt die Methanemissionen deutlich gesenkt werden, macht sich dies sehr schnell an der Atmosphäre und dem Treibhauseffekt bemerkbar. Während es beim CO2 hunderte Jahre dauern wird, bis das heute schon in die Atmosphäre geblasenen CO2 wieder allmählich weniger wird und der davon verursachte Treibhauseffekt nachlässt, reagiert das Methan schnell.

Was wurde bei der Klimakonferenz von Glasgow zum Methan beschlossen?

Das ist auch der Punkt, an dem die in Glasgow bei der Weltklimakonferenz gestartete Initiative ansetzt: Mehr als 100 Staaten verpflichten sich in der sogenannten "Global Methan Pledge", ihre Methanemissionen von Stand des Jahres 2020 bis zum Jahr 230 um 30 Prozent zu senken. Wenn dies gelänge, könnte allein dadurch die globale Erwärmung um 0,2 Grad verringert werden.

„Die Reduzierung von Methan ist der stärkste Hebel, den wir haben, um den Klimawandel in den nächsten 25 Jahren zu verlangsamen“, sagte Inger Andersen, Exekutivdirektorin des UN-Umweltprogramms UNEP. Ursprünglich war allerdings geplant, eine Reduktion von 45 Prozent bis 2030 zu erreichen, doch dieses Ziel war in Glasgow offenbar nicht durchsetzbar.

Methanaustritte aus Methanhydrat am Kontinentalrand vor der Küste des US-Bundesstaates Virginia.
Methanaustritte aus Methanhydrat am Kontinentalrand vor der Küste des US-Bundesstaates Virginia.

Wo entsteht Methan in der Natur?

Etwa 40 Prozent des in die Atmosphäre freigesetzten Methans stammt allerdings nicht vom Menschen, sondern aus natürlichen Methanquellen. In der Natur wird Methan überall dort gebildet, wo Bakterien organisches Material wie Pflanzenreste, Kot oder Kadaver unter Luftabschluss abbauen. Das passiert zum einen im Verdauungstrakt mancher pflanzenfressender Tiere. Sowohl wilde Wiederkäuer wie Antilopen oder Giraffen wie auch domestizierte Wiederkäuer wie Schafe, Ziegen oder Rinder geben daher durch ihre "Pupse" ständig größere Mengen Methan ab.

Methan entsteht aber auch durch den bakteriellen Abbau organischen Materials am Grund stehender Gewässer, in Sümpfen oder Feuchtgebieten. Reisfelder, die Teile des Jahres unter Wasserstehen, geben ebenfalls größere Mengen an Methan ab. Im Sediment am Grund des Meeres leben ebenfalls methanproduzierende Bakterien, die dieses Gas erzeugen. Ein Teil dieses Methans wird zwar im darüberstehenden Wasser abgefangen und gelangt nicht an die Atmosphäre. Wird der Schlamm aber aufgewühlt oder die Methanmengen sind besonders groß, dann kann das Gas sogar in Form sichtbarer Bläschen an die Oberfläche steigen.

Viele dieser unterseeischen Methanquellen liegen entlang der Kontinentränder, weil dort in früheren Zeiten viel organisches Material ins Meer gespült und in Methan umgewandelt wurde. Ein Teil davon stieg nicht sofort als Gas auf, sondern wurde im Untergrund in speziellen chemischen "Käfigen", dem Methanhydrat, festgehalten. Diese Methanhydrate sind aber nur bei Kälte stabil. Wird das Meer aber wärmer oder wird das Sediment unter Druck gesetzt, wird das Methangas frei und steigt auf.

Zurzeit sind solche Methanaustritte vor allem entlang der US-Ostküste und im sibirischen Schelfmeer besonders ausgeprägt.

Eine weitere natürliche Quelle des Methans sind die arktischen Permafrostgebiete. In ihrem das ganze Jahr hindurch gefrorenen Boden sind Unmengen alter Pflanzenreste eingefroren, die wegen der Kälte noch nicht von Bakterien zersetzt wurden. Wenn nun aber dieser Boden taut – wie beispielsweise momentan durch den Klimawandel, beginnen die Mikroben ihre längst überfällige Arbeit und bauen das organische Material ab. Als Folge können dann große Menge an Methan freiwerden – und das Klima weiter aufheizen.

Symbolbild Petrochemie
Die zweitgrößte Quelle von anthropogenen Methanemissionen ist die Industrie zur Förderung und Verarbeitung fossiler Brennstoffe.

Woher stammt das anthropogene Methan?

Den größten Anteil an den menschengemachten Methanemissionen hat mit zwei Dritteln die Landwirtschaft. Ihr Ausstoß ist in den letzten Jahren kontinuierlich gestiegen. Hauptquelle dieser Emissionen ist die Viehzucht von Wiederkäuern. Größte Emittenten von Methan aus der Viehzucht sind zurzeit Indien, China, Brasilien und die USA. An zweiter Stelle der landwirtschaftlichen Methanemissionen stehen die vor allem in tropischen Regionen verbreiteten "nassen" Anbaupraktiken wie der Reisanbau.

Neben der Landwirtschaft sind die nächstgrößere Quelle von anthropogenen Methanemissionen die fossilen Brennstoffe: Erdgas ist fast reines Methan und vor allem durch Lecks in Pipelines oder Förderanlagen für Erdgas und Erdöl wird das Gas frei. Dieser Methanausstoß hat sich in den letzten rund zehn Jahren um rund 15 Prozent erhöht. Zu den Hauptemittenten von Methan aus der Gasförderung gehören neben dem Mittleren Osten auch die USA.

Die einzige Region, in der die Methanemissionen in den letzten zwei Jahrzehnten leicht gesunken ist, ist Europa. „Strengere Richtlinien und besseres Management haben die Methanfreisetzung aus Deponien, Gülle und anderen Quellen hier in Europa reduziert“, erklärt Marielle Saunois von der Universität von Versailles. Auch Emissionen aus der Chemieindustrie und der landwirtschaftlichen Lebensmittelproduktion seien stärker kontrolliert worden. Doch in allen andern Regionen steigt der Ausstoß dieses potenten Treibhausgases weiter – unter anderem deshalb wurde nun bei der Klimakonferenz von Glasgow beschlossen, hier energischer gegenzusteuern.

NPO, 15.11.2021
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