Momentan und in den kommenden Jahren wird viel über CO2 (Kohlenstoffdioxid) gesprochen, da es der vermeintliche Haupteinflussfaktor für eine beschleunigte Erderwärmung ist. Doch was ist CO2 eigentlich und wieso führt es zum Klimawandel?

Zu Beginn ist festzuhalten, dass CO2 eine natürlich vorkommende chemische Verbindung darstellt. CO2 existiert seit Milliarden von Jahren und die Erde hat ein dynamisches Gleichgewicht geschaffen, durch das CO2 ausgestoßen und wieder aufgenommen wird. Dieses Gleichgewicht wird auch Kohlenstoffzyklus genannt.

Ganz einfach erklärt, gibt es in diesem Zyklus Quellen (Emittierung) und Senken (Speicher) für CO2. Die an Land lebenden Tiere emittieren beispielsweise CO2 durch ihre Atmung. Pflanzen nehmen durch Photosynthese CO2 auf und wandeln es mit Wasser in Glucose und Sauerstoff um. Ozeane können sowohl CO2 emittieren als auch aufnehmen.

Dieser Kohlenstoffzyklus war über Milliarden von Jahren stabil (abgesehen von Extremereignissen wie Supervulkanausbrüchen usw.), sodass das Niveau an Kohlenstoffdioxid in der Atmosphäre konstant geblieben ist.

Gespeichertes CO2 wird durch den Menschen freigesetzt

 Tiere und die meisten Lebewesen auf der Erde bestehen zu unterschiedlichen Anteilen aus Kohlenstoff und Sauerstoff. Wenn Lebewesen sterben und im Boden vergraben oder über die Zeit dort aufgenommen werden, entwickeln sie sich zu kleinen CO2-Speichern.

Bäume und Pflanzen bilden durch die Photosynthese CO2 und speichern einen Teil davon in sich. Verrotten diese langsam, wird ein Teil des CO2s nicht freigegeben, sondern schlussendlich im Erdreich aufgenommen.

Die Menschen begannen zur Zeit der industriellen Revolution großflächig Holzkohle abzubauen und zunächst zum Heizen und später zum Antrieb von Lokomotiven zu verwenden.

In Holzkohle steckt der Name Holz, dementsprechend wird nun durch die Verbrennung der Holzkohle das eingelagerte CO2 wieder freigesetzt. Gleiches gilt später für die Nutzung von Rohöl, dass zumeist noch aus Bestandteilen von Lebewesen besteht, die Millionen von Jahren vor unserer Zeit auf der Erde lebten.

Durch die massive Verbrennung dieser Ressourcen wird somit durch den Menschen das bisher bestehende Gleichgewicht des Kohlenstoffzyklusses gestört, da mehr CO2 emittiert wird als durch die bestehenden natürlichen Prozesse.

Infolgedessen, gelangt immer mehr Kohlenstoffdioxid in die Atmosphäre und bildet die Grundlage für eine unnatürliche Erhitzung unseres Planeten. Denn einmal dort angelagert, dauert es bis zu 1.000 Jahre, bis durch natürliche Prozesse der Großteil wieder abgebaut wurde.

Die Chemie dahinter

Das chemische Prinzip hinter der Verbrennung von Kohle, Gas und Erdöl ist sehr simpel, sollte aber dennoch kurz angesprochen werden. Kohle ist der einfachste Fall und besteht wie der Name schon sagt aus Kohlenstoff.

Wenn Kohle verbrannt wird entsteht CO2  da sich die Kohlenstoffatome mit dem Sauerstoff, der durch die Verbrennung zugeführt wird, verbinden.

Erdgas besteht aus größtenteils aus Methan (CH4). Wird Erdgas verbrannt, kommt es in Kontakt mit Sauerstoff und es bilden sich CO2 und Wasser (H2O). Die chemische Summenformel dieser Reaktion lautet dabei:  CH₄ +  2O₂   CO₂ +  2H₂O.

Erdöl ist eine organische Verbindung bestehend aus bis zu 17.000 unterschiedlichen Verbindungen, die jedoch hauptsächlich aus Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H) bestehen. Eine eindeutige Formel gibt es nicht, jedoch reagiert das Erdöl während der Verbrennung ebenfalls zu CO2 und Wasser.

Wie führt trägt CO2 zur Erhitzung der Erde bei?

 Um dies zu verstehen, müssen wir uns einigen chemischen Grundlagen widmen. Sie sind die Erklärung dafür, weshalb CO2 Energie aufnehmen kann und andere Gase nicht.

Die Atmosphäre der Erde besteht zu über 99 Prozent aus Sauerstoff (O2) und Stickstoff (N2). Beide Gase sind nicht dazu in der Lage, Energie aus den von der Erde reflektierten Sonnenstrahlen aufzunehmen.

So einfach wie möglich erklärt liegt dies an der Verteilung der Elektronen in den unterschiedlichen Molekülen. Sauerstoff und Stickstoff sind jeweils zweimal dasselbe Element, welche zu einem Molekül zusammengefasst werden. Demensprechend bestehen in dieser Verbindung keine Ladungsunterschiede. Chemiker bezeichnen solche Verbindungen als nicht-dipolar.

CO2 oder aber auch Wasser (H2O) bestehen aus unterschiedlichen Elementen, die im Molekül unterschiedliche Mengen an Elektronen aufweisen. Daraus resultiert, dass diese Moleküle wie ein Magnet positiv und negativ geladen sind. Man bezeichnet sie auch als dipolare Moleküle.

Die Lichtteilchen, die Wärme auf unsere Erde bringen, nennt man auch Photonen. Photonen sind dabei positiv und negativ geladen. Man kann sie sich auch als eine Art positiv und negativ geladene Wolke vorstellen. Wenn diese Photonen nun von der Oberfläche der Erde zurück ins All reflektiert werden, kollidieren sie mit den Molekülen unserer Atmosphäre.

Bei Sauerstoff und Stickstoff hat das keinen Effekt, da sie nicht wie von einem Magneten angezogen und absorbiert werden können. Ist jedoch ein CO2-Teilchen im Weg, welches ebenfalls positiv und negativ geladen ist, kann dieses Photon vom CO2-Teilchen angezogen und absorbiert werden.

Das Resultat: Die Energie im CO2-Molekül erhöht sich und wenn sich Teilchen schneller bewegen, entsteht dabei mehr Hitze. Somit erhöht sich ebenfalls die Temperatur unserer Atmosphäre, da die Energie des Sonnenlichts dort gespeichert wird.

Diese geht auch lange nicht verloren, da es wie bereits erwähnt, über 1.000 Jahre dauert bis CO2-Moleküle auf natürliche Art abgebaut werden. Methan und weitere Treibhausgase können zwar mehr Energie aufnehmen, sind jedoch in wesentlich geringerer Konzentration als CO2 vorhanden.

Was können wir gegen die Erderwärmung tun?

 Wichtig ist, den natürlichen Kohlenstoffzyklus wiederherzustellen. Damit dies gelingt sind jedoch einige Anstrengungen erforderlich. Definierend sind dafür drei Hauptbausteine.

Zum einen müssen wir mehr Kohlenstoffsenken (Speicher) auf der Erde kreieren und dafür sorgen, dass die vorhandenen nicht verloren gehen. Das ist nicht einfach, denn gerade viele Pflanzen können bei den veränderten Temperaturen nicht überleben und somit kein CO2 mehr aufnehmen.

Eine Methode, um diesem Effekt entgegenzuwirken, sind massive Aufforstungsprojekte und oder das Untersagen der Rodung von Wäldern. Ein weiterer Lösungsansatz ist es, unseren Fleischkonsum stark zu verringern, da durch die Haltung von Kühen große Mengen Methan in die Atmosphäre gelangen.

Außerdem müssen wir damit aufhören immer mehr CO2 in unsere Atmosphäre zu befördern. Das heißt so schnell wie möglich von fossilen Energieträgern auf erneuerbare umzusteigen. Die Nutzung erneuerbare Energieträger muss drastisch ausgebaut werden. Der Umstieg auf elektrische Fahrzeuge sowie auf emissionsarme Baustoffe ist voranzutreiben.

Schlussendlich müssen wir versuchen, das bereits in unserer Atmosphäre überschüssig angelagerte Kohlenstoffdioxid herauszubekommen. Das kann beispielsweise durch die Entwicklung von Carbon-Capturing-Anlagen gelingen. Diese saugen CO2 aus der Atmosphäre und lagern es wieder im Erdboden ein.

Diese Methode stellt die Rückabwicklung unseres bisherigen Vorgehens dar. Leider befinden sich diese Technologien jedoch erst im Anfangsstadium, sodass wir uns zunächst um die Bekämpfung des Klimawandels auf den uns bereits möglichen Wegen kümmern müssen.

„CO2 ist natürlich und das Klima hat sich schon immer verändert“

Diese Aussage der Klimawandelleugner ist im Kern zwar richtig, lässt aber ein wichtiges Detail außer Acht. Die Erhitzung des Planeten in einer derartigen Geschwindigkeit lässt sich nicht durch natürliche Prozesse (nicht durch uns Menschen verursacht) erklären. In der Vergangenheit ist das Ökosystem der Erde stets im Gleichgewicht geblieben.

Der sogenannte Kohlestoffzyklus hat sich immer auf natürliche Weise angepasst. Dies ist definitiv nicht mehr der Fall. Fossile Ressourcen wie Erdöl, Erdgas und Kohle sind teilweise seit Millionen und sogar Milliarden von Jahren im Boden unserer Erde eingelagert und würden niemals auf natürliche Weise verbrannt werden.

Durch das Fördern und Verbrennen dieser Ressourcen aus dem Boden stören wir seit ca. 200 Jahren die natürliche Balance des Kohlenstoffzyklusses auf unserem Planeten. In den letzten 20 Jahren wurde es so stark ins Wanken gebracht, dass es nun der völlige Kollaps droht.

Sollten wir nicht umgehend damit aufhören, dieses Gleichgewicht dauerhaft zu schädigen, wird unsere Erde für den allergrößten Teil der Menschen nicht mehr bewohnbar sein. Sei es durch menschenfeindliche Temperaturen im Sommer oder schlicht überflutete Inseln, Küsten und Städte. Unser Lebensraum wird sich drastisch verkleinern. Dies würde unweigerlich zu Krieg um Land und Ressourcen führen.

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