Wie viel Treibhausgase emittieren wir?

Die kurze Antwort vorneweg: Wir emittieren Treibhausgase mit der Wirkung von 50 Gigatonnen CO2 [1].

Bei meinen Recherchen ist mir aufgefallen: Wenn es um Treibhausgase geht, wird es mit den Zahlen schnell verwirrend. Wild werden gigantische Zahlen in verschiedensten Einheiten durcheinandergeworfen und am Ende bleiben mehr Fragezeichen als Antworten.

Das macht es natürlich schwer, zu beurteilen, wie viel eine Maßnahme helfen würde. In diesem Artikel versuche ich für dich die Verwirrungen um verschiedene Zählweisen und Messeinheiten von unseren Treibhausgasemissionen ein wenig aufzulösen.

Wie viel ist eine Gigatonne CO2?

Die am weitesten verbreitete Einheit zur Messung von Treibhausgasen ist eine Gigatonne. Eine Gigatonne entspricht einer Milliarde Tonnen, oder 1.000.000.000 Tonnen.

Eine Gigatonne ist extrem viel. Es ist schwer sich solch eine große Zahl vorzustellen. Ein wenig greifbarer wird diese Zahl, wenn man sie sich als ein Volumen vorstellt.

Eine Tonne CO2 ist bei Raumtemperatur und Druck ca. 550.000 Liter, also Kubikdezimeter, groß. Das entspricht einem Volumen von 10 Meter * 10 Meter * 5,5 Meter, also einem großen Einfamilienhaus.

Eine Gigatonne ist dementsprechend das Volumen von einer Milliarde Einfamilienhäusen oder ein Volumen von 10 Kilometer * 10 Kilometer * 5,5 Kilometer. Damit könnte man mit einer Gigatonne CO2 ganz Deutschland mit einer 1,5 Meter hohen Schicht aus purem CO2 bedecken.

Und die Menschheit emittiert ca. 37 Gigatonnen CO2 aus fossilen Quellen!

Wenn sich ein Wissenschaftler besonders fancy fühlt, schreibt er nicht Gigatonne, sondern verwendet die Maßeinheit Petagramm (PgCO2)[2]. Das klingt alles ein wenig nach Informatik: 1000 Gigabytes sind ein Terabyte, und 1000 Terabytes sind ein Petabyte. Also ist ein Petagramm 1000 *1000 * Milliarden Gramm. Und da 1000 Gramm ein Kilogramm sind und 1000 Kilogramm eine Tonne, ist also ein Petagramm genau das selbe wie eine Gigatonne.

Was emittieren wir noch außer CO2?

Als Treibhausgase beschreibt man alle Gase, die von der Erde ausgehende Wärmestrahlung absorbieren können. Dadurch tragen sie zu einer verringerten Wärmeabgabe und damit zu einer Erwärmung der Erde bei. Es gibt mehrere verschiedene Treibhausgase, die unterschiedlich stark wirken, vor allem:

Kohlenstoffdioxid (CO2): CO2 ist das bekannteste und wichtigste Treibhausgas. Es wird hauptsächlich durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen wie Öl, Gas und Kohle freigesetzt, aber auch durch Landnutzungsveränderungen wie dem Trockenlegen von Mooren und die Rodung von Wäldern oder durch so etwas wie die Herstellung von Zement. CO2 verbleibt bis zu 1000 Jahre in unserer Atmosphäre und entfaltet dort seine klimaerwärmende Wirkung [3].
Methan (CH4): Methan ist etwa 84 mal so klimawirksam wie CO2 und wird hauptsächlich durch die Landwirtschaft, die Gewinnung von Erdgas und Öl, Müllhalden und Müllverbrennung freigesetzt. Aber es zerfällt in der Atmosphäre deutlich schneller und ist daher über 100 Jahre betrachtet „nur“ 25 mal so klimawirksam wie CO2 [3].
Lachgas (NO2): Lachgas entsteht vor allem durch Landnutzung in der Landwirtschaft. Sie verbleiben länger als 100 Jahre in der Atmosphäre und sind über diesen Zeitraum rund 298 mal so klimawirksam wie CO2 [3].
Fluorkohlenwasserstoffe (FKW): FKW sind sehr klimawirksame Gase, von denen die schlimmsten über hunderte Jahre bis zu 14.800 Mal so klimawirksam sind wie CO2 [3]. Sie werden hauptsächlich als Kältemittel produziert und gelangen im Laufe der Zeit in die Atmosphäre.

Um den gemeinsamen Einfluss von verschiedenen Treibhausgasen messbar zu machen, rechnet man alle Gase in auf Basis ihrer Wirkungsstärke in sogenannte CO2 Äquivalente (CO2eq) um. So wird zum Beispiel eine Tonne Lachgas in 298 Tonnen CO2eq umgewandelt.

Die Menschheit emittiert ca. 37 Gigatonnen CO2 aus fossilen Quellen. Aber rechnet man alle Treibhausgase zusammen, dann emittiert die Menschheit entsprechend ca. 50 Gigatonnen an CO2eq. Bezogen auf den Klimawandel ist es deutlich sinnvoller, diesen Wert zu verwenden, weil eben nicht nur CO2 relevant ist.

Sehe ich wirklich alle Quellen von Treibhausgasen?

Die folgenden beiden Quellen von CO2 Emissionen haben nur indirekt etwas mit der Verbrennung fossiler Brennstoffe zu tun und werden daher manchmal nicht in den Statistiken aufgeführt:

Landnutzungsänderung: Dies beschreibt die Emissionen, die durch Veränderungen an der Landschaft anfallen, also zum Beispiel durch Abholzung von Wäldern oder Trockenlegung von Mooren. Aber ebenso werden hier negative Emissionen erfasst, wenn zum Beispiel Wälder wiederaufgeforstet werden.
Zementherstellung: Bei der Herstellung von Zement fallen unter anderem CO2 Emissionen aufgrund chemischer Prozesse an, und zwar ungefähr 300 Kilogramm pro Tonne hergestelltem Zement [4]. Das bedeutet: Selbst wenn alle zur Zementherstellung eingesetzte Energie ohne Emissionen hergestellt würde, würden diese Emissionen trotzdem entstehen.

Zum Beispiel wurde die Zementherstellung im Rahmen der Industrieemissionen in der folgenden Grafik mit einberechnet, die Landnutzungsänderung nicht [5]. Vermutlich wurde diese Entscheidung getroffen, da die Aussage sein soll, welche Region wie viel CO2 tatsächlich aus seinen Schornsteinen steigen lässt, unabhängig davon, wie viel Wald sie anpflanzen oder abholzen.

Bei den 37 Gigatonnen CO2 pro Jahr sind keine Landnutzungsänderungen mit einbezogen – dann wären es 40 Gigatonnen.

Wenn man den zweitgrößten Faktor nach fossilen Quellen, nämlich sogenannten Land Use Change hinzurechnet, dann kommt man auf die etwa 40 Gigatonnen CO2 Emissionen pro Jahr.

Und wie viel CO2 macht das in der Atmosphäre aus?

CO2 bekommt sehr viel Aufmerksamkeit. Darum mag es überraschen, dass es nur einen sehr geringen Teil der Atmosphäre ausmacht. Der Anteil wird in sogenannten Parts Per Million (ppm) gemessen, also der Anzahl an CO2 Molekülen pro Million Molekülen in der Atmosphäre.

Zu Beginn der industriellen Revolution gab es 280 ppm CO2, also 0,28% , seitdem haben wir es geschafft, den Anteil um 50% auf ca. 420 ppm CO2 anzuheben [6]. Immer noch kein großer Anteil an der Atmosphäre, aber genug um das Klima im bekannten Maße zu beeinflussen.

Rechnerisch heben 8 Gigatonnen CO2 den Anteil in der Atmosphäre um einen ppm an [7]. Also müsste mit unseren 37 Gigatonnen CO2 pro Jahr bis zu 5 ppm hinzukommen. In den letzten 40 Jahren hat der Anteil an CO2 um etwa 80 ppm zugenommen, also ungefähr 2 ppm pro Jahr [6]:

Aber 2 ppm CO2 pro Jahr passt ja nicht zu der Aussage, dass jeweils 8 Gigatonnen CO2 rechnerisch ein ppm anheben. Das liegt daran, dass ungefähr zwei Drittel des ausgestoßenen CO2 von Pflanzen, Erde und Ozeanen aufgenommen werden. Dieser Puffer führt dazu, dass erst 20 Gigatonnen CO2 einen Anstieg von einem ppm bedeuten.

Dementsprechend ist die Messung unserer Emissionen in ppm aussagekräftiger als die Zahlen, wie viel CO2 ausgestoßen wird. Immerhin beschreibt das den tatsächlichen, wirkungsvollen Anteil von CO2 in der Atmosphäre.

Aber dieser Messwert liegt weniger in der Hand von uns Menschen. Denn gigantische Mengen CO2 sind in verschiedenen natürlichen Kreisläufen gebunden. Zum Beispiel könnten die Ozeane in Zukunft durch den Klimawandel weniger CO2 aufnehmen oder gar gespeichertes CO2 wieder abgeben. Dann kann der Anteil an CO2 in der Atmosphäre zunehmen, ohne dass wir das direkt steuern können.

Kann man die Menge an Treibhausgasen noch in anderen Einheiten messen?

Natürlich sind das nicht alle Einheiten, in denen CO2 Emissionen oder Treibhausgase dargestellt werden, das wäre ja viel zu einfach.

Manche Quellen beschreiben unsere Emissionen auch in der Menge des enthaltenen Kohlenstoffs. Zum Beispiel dieser Artikel, in dem eine vollständige Bewaldung bislang unbewaldeter Freiflächen auf der Erde bis zu 205 Gigatonnen Kohlenstoff binden könnte [8] oder dieser Artikel, dass wir nur noch 335 Gigatonnen Kohlenstoff ausstoßen dürfen, wenn wir uns Hoffnung auf eine Erwärmung von lediglich 2 Grad Celsius machen wollen [9].

Die Umrechnung dieser Zahlen in CO2 ist recht einfach: Eine Tonne Kohlenstoff verursacht bei vollständiger Verbrennung etwa 3,67 Tonnen CO2. Dies geschieht, weil Kohlenstoff bei der Verbrennung mit Sauerstoff reagiert und daher die Masse des enthaltenen Sauerstoffs zu dem Kohlenstoff hinzugerechnet wird.

Und für welchen Zeitrahmen schaue ich mir die Zahlen an?

Methan wird in den meisten üblichen Statistiken als 25 mal so wirksam wie CO2 gerechnet. Diesen Faktor nennt man das Global Warming Potential (GWP). Für dieses GWP von 25 wird der Zeitraum von 100 Jahren (GWP100) betrachtet.

Für den Klimawandel ist Methan kurzfristig deutlich schlimmer. Immerhin wirkt es ja über 20 Jahre mit einem GWP von mindestens 80, also 80 mal so stark wie CO2[10].

Basierend auf diesen verschiedenen Zeitrahmen werden aufgrund des Methans unterschiedliche Treibhausgasemissionen in CO2eq angegeben, je nachdem ob das GWP20 oder GWG100 angenommen wird.