Methan: Der böse Zwillingsbruder von CO2
21. Oktober 2019
Maximal zwei Grad Erderwärmung im Vergleich zur vorindustriellen Zeit, im besten Fall sogar nur 1,5 Grad: Die Ziele des Pariser Klimaabkommens von 2015 sind ehrgeizig. Innerhalb vergleichsweise kurzer Zeit müssten die Länder den Ausstoß von Treibhausgasen radikal senken, damit das gelingt.
Bisher steht vor allem Kohlenstoffdioxid, kurz CO2, im Zentrum der Aufmerksamkeit. Jetzt schlagen Wissenschaftler aus aller Welt Alarm: Das andere wichtige Treibhausgas, Methan, kurz CH4, steigt in den letzten Jahren in der Atmosphäre stark an. Eine unangenehme Überraschung.
Aus Sümpfen und Kuhmägen
"Es war vollkommen unerwartet", sagt Euen Nisbet von der University of London. In Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern weltweit hat er einen starken Anstieg des Methans innerhalb der letzten 12 Jahre entdeckt. "Was zum Teufel ist da passiert?"
Methan spielt eine entscheidende Rolle in unserem Alltag. Erdgas etwa, das zum Heizen verwendet wird, besteht fast vollständig aus CH4. Die Erdatmosphäre enthält natürlicherweise eine kleine Menge des farb- und geruchlosen Gases – viel weniger als CO2.
"In der Atmosphäre macht es etwa zwei Millionstel aus", erklärt Nisbet. In einer Millionen Liter Luft stecken demnach zwei Liter Methan. Das Gas entsteht auf natürliche Weise in Sümpfen und anderen Feuchtgebieten. Auch Kühe und andere Wiederkäuer produzieren viel Methan. Die Natur hat Mechanismen, um CH4 natürlich abzubauen, so dass die Konzentration in der Atmosphäre eigentlich nicht so plötzlich und stark ansteigen dürfte wie es im Moment der Fall ist.
Wie in den 80ern
"Der Mensch bringt die natürliche Ordnung durcheinander", sagt Forscher Nisbet. Methan entsteht nämlich auch beim Abbau von Kohle oder beim Transport von Erdgas. "Wenn eine Gas-Pipeline undicht ist, tritt meistens Methan aus." Zuletzt ist die Konzentration des Gases in der Atmosphäre dermaßen stark in den 1980er-Jahren gestiegen. "Damals baute die Sowjetunion ihre Gasproduktion enorm aus", erinnert Nisbet.
Methan entsteht auch beim Reisanbau oder auf Mülldeponien. Der Mensch hat damit einen entscheidenden Einfluss darauf, wie viel Methan in die Atmosphäre gelangt.
Schlimmer als CO2?
In den 1990er- und 2000er-Jahren blieb der Anteil des Methans in der Atmosphäre nahezu konstant, nahm teilweise sogar ab. Erst seit 2007 ist ein neuer starker Anstieg zu beobachten,
Das könnte zum Problem werden. "Methan ist ein sehr starkes Treibhausgas, viel stärker als CO2", so Wissenschaftler Nisbet. Es dauert etwa zwölf Jahre, bis Methan auf natürliche Weise zerfällt. Das ist zwar um einiges schneller als bei CO2, da dauert es 120 Jahre. CH4 nimmt aber mehr viel Wärme auf. Wissenschaftler gehen davon aus, dass Methan deshalb etwa 25 Mal stärker wirkt als Kohlenstoffdioxid. Damit sorgen bereits kleine Mengen für einen großen Treibhauseffekt.
"Das Ruder noch rumreißen"
Ein Problem, das die Verhandler des Klimaabkommens von Paris scheinbar außer Acht gelassen haben. Die historische Vereinbarung ging davon aus, dass Methan über die nächsten dreißig Jahre sinken, oder zumindest nicht ansteigen, würde. Bei ausreichender Reduzierung der CO2 Emissionen könnte man deshalb Zwei-Grad-Ziel eingehalten, so die Berechnungen.
"Für das Pariser Abkommen wurde angenommen, dass wir im Bereich der Energieproduktion und bei Gaslecks in Pipelines besser werden", erklärt Nisbet. Das sei auch richtig. Vor allem der russische Energiesektor habe große Fortschritte gemacht, sagt der Wissenschaftler. Dennoch steigt der Anteil des Methans in der Atmosphäre seit 2015 weiter an.
Der deutsche Wissenschaftler Mojib Latif vom Geomar Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung in Kiel rät von Panik ab: "Es gibt sehr viel mehr CO2 in der Luft, darum ist auch der CO2-Effekt immer noch stärker als der Methan-Effekt." Sich vor allem auf den Abbau von Kohlenstoffdioxid zu konzentrieren, sei daher richtig, so Latif. Dennoch müsse Methan weiter genau beobachtet werden: "Wenn dieser rasante Anstieg so weiter geht, dann muss natürlich der Ausstoß von CO2 umso stärker verringert werden." Dann bleibe vielleicht doch weniger Zeit, um das Ruder noch herumzureißen.
Nur zwei mögliche Optionen
Sorge bereitet den Wissenschaftlern vor allem, dass nicht klar ist, woher das zusätzliche Methan genau kommt. "Das zeigt, dass wir den Kreislauf dieses Gases noch nicht komplett verstehen", muss Forscher Latif zugeben. Auch Euen Nisbet kann nur Vermutungen anstellen - dabei sind aber nur zwei Optionen möglich: Entweder irgendwo auf der Welt entsteht mehr Methan, oder der natürliche Abbauprozess in der Atmosphäre ist gestört.
"Ich persönlich glaube aber, dass das Methan zugenommen hat durch mehr Kühe in der Landwirtschaft und heißere und nassere Feuchtgebiete," vermutet Nisbet. Das aber wäre keine gute Nachricht. Denn es würde bedeuten, dass der Klimawandel sich selbst verstärkt: Höhere Temperaturen, nassere Feuchtgebiete, mehr Methan, das zu noch höheren Temperaturen führt - und so weiter.
Böses Methan, gutes Methan
Doch so gefährlich Methan auch als Klimakiller ist, als Hauptbestandteil von Erdgas und Biogas spielt es eine wichtige Rolle im täglichen Energiebedarf. Und mit innovativen Methoden kann es sogar auch helfen, Fahrzeuge und Heizungen klimaneutral zu betreiben.
Erdgasfahrzeuge mit neuen Antriebstechniken laufen schon jetzt durch die Verbrennung von Methan. Noch gibt es wenige auf den Straßen, doch in Zukunft könnte sich das ändern.
Beim sogenannte "Power-to-gas"-Prinzip wird synthentisches Methan erzeugt. "In einem ersten Schritt wird eine Elektrolyse durchgeführt, bei der purer Wasserstoff entsteht", erklärt Christian Bach von der Empa, der schweizerischen Forschungsanstalt für Materialwissenschaften und Technologie. Anschließend kann der Wasserstoff mit CO2 angereichert werden. Das Ergebnis: Methan, das für den Antrieb von Autos oder zum Heizen eingesetzt werden kann.
Klimaneutraler Verkehr mit Methan
Für die Elektrolyse wird beim Power-to-Gas Verfahren überschüssiger Strom aus Solar-oder Windkraftanlagen genutzt. Oft geht dieser Strom bisher verloren, wenn nicht genügend Speicher vorhanden sind oder das Stromnetz nicht ausreichend ausgebaut ist.
Das CO2, das für das Verfahren gebraucht wird, muss zuvor aus der Atmosphäre gefiltert oder in Fabriken abgefangen werden. Es gibt bereits zahlreiche Ideen und Testläufe, wie mit sogenanntem "Carbon Engineering” CO2 aus der Luft geholt werden könnte. Das Methan selber direkt aus der Luft zu filtern, ist wegen der geringen Dichte nahezu unmöglich oder zu energieaufwendig.
Beim Verbrennen zerfällt das Methan wieder in CO2 und Wasserstoff. Und klimaneutral wird dieser Antrieb, weil am Ende nur maximal so viel CO2 wieder aus dem Auspuff kommt, wie zuvor auch aus der Luft gefiltert wurde. Noch geht bei dem Verfahren zu viel Energie verloren, sodass sich ein Betrieb im großen Maßstab noch nicht lohnt. Doch solche Ideen helfen dabei, sowohl CO2 als auch Methan zu reduzieren - und die Ziele des Pariser Abkommens doch noch zu erreichen.