Methan (CH4) ist ein wichtiges, aber oft zu wenig beachtetes Treibhausgas. Es hat im Vergleich zu Kohlendioxid (CO2) zwar eine relativ kurze durchschnittliche atmosphärische Lebensdauer von ungefähr zwölf Jahren. Sein Treibhauspotenzial ist dem jüngsten IPCC Sachstandsbericht zufolge aber ungefähr 25mal (andere Quellen: 21 bis 87mal) so groß wie das von CO2. Methan hat mit ungefähr einem Sechstel den zweitgrößten Anteil an den globalen Emissionen. Es entsteht hauptsächlich beim Abbau von organischem Material unter anaeroben – also sauerstoffarmen – Bedingungen. Natürliche Quellen von Methanemissionen sind vor allem Feuchtgebiete, aber auch Termiten, Ozeane und andere Quellen.
Zu den wichtigsten anthropogenen Quellen zählen Tierhaltung, (Rinder als Wiederkäuer), Förderung, Transport und Verteilung von Erdgas, Abfalldeponien, Nassreisanbau, Abwässer und der Kohlenbergbau. Hier lassen sich in vielen Fällen zu vertretbaren Kosten größere Mengen Methan vermeiden. Hinzu kommt, dass sich anfallendes Methan energetisch nutzen lässt. Mit anderen Worten: Verglichen mit einer Tonne Kohlendioxid lässt sich eine entsprechende Menge Methan zuweilen deutlich kostengünstiger vermeiden. Die Herausforderung besteht darin, die Vermeidung von Methanemissionen wirksam in klimapolitische Strategien zu integrieren.
In einzelnen Ländern unterscheiden sich diese Anteile jedoch deutlich. Im Bereich Viehhaltung gehören China, Brasilien und Indien sowie einige OECD-Länder zu den größten Emittenten. Im Erdgasbereich sind vor allem Russland und die USA sowie Länder des Nahen Ostens und Lateinamerikas zu nennen. Die Emissionen aus dem Deponiebereich stammen zu einem großen Teil aus den USA und anderen OECD-Ländern, aber auch aus afrikanischen, asiatischen und lateinamerikanischen Ländern. Nassreisanbau wird vor allem in China und südostasiatischen Ländern praktiziert. Abwasserbedingte Methanemissionen stammen hauptsächlich aus Entwicklungsländern ohne geordnete Abwassersysteme. Emissionen aus dem Kohlenbergbau fallen vor allem in China an, gefolgt von den USA.
21mal (mindestens) stärkeres Potenzial als CO2 – ein Sechstel der Welt-Emissionen
In der öffentlichen Wahrnehmung steht Methan als Treibhausgas im Schatten von Kohlendioxid. Völlig zu Unrecht, denn mit einem Treibhauspotential, das etwa 25 mal größer als das von Kohlendioxid ist, macht es ein Sechstel der anthropogenen Treibhausgasemissionen aus. Unterschätzt wird Methan jedoch vor allem mit Blick auf konkreten Klimaschutz. Bereits zu geringen Kosten gibt es erhebliche Potenziale, den Methanausstoß zu verringern.
Die Europäische Union und die G8-Staaten haben sich darauf geeinigt, dass die weltweiten Durchschnittstemperaturen um nicht mehr als zwei Grad Celsius gegenüber dem vorindustriellen Niveau steigen sollen. Bei Fortführung gegenwärtiger Emissionstrends ist dieses Ziel jedoch nur schwer zu erreichen. Die durchschnittliche globale Oberflächentemperatur ist bis 2009 seit vorindustrieller Zeit bereits um ungefähr 0,8 °C gestiegen, mit einer beschleunigten Erwärmung in den letzen 50 Jahren. Um die 2-Grad-Grenze einzuhalten, müsste der weltweite Ausstoß von Treibhausgasen je nach Szenario zwischen 2015 und 2020 sein Maximum erreichen und danach zurückgehen. Bis zum Jahr 2050 ist eine Verminderung der globalen Treibhausgasemissionen um 50 bis 85 Prozent im Vergleich zum Jahr 2000 erforderlich.
Natürliche Abbauprozesse von Methan
So wie es natürliche Wege der Methanentstehung gibt, entfernen natürliche Prozesse (Methansenken) Methan wieder aus der Atmosphäre. Wichtig bei der Oxidierung von Methan zu Wasser und Formaldehyd und schließlich zu CO2 ist das sogenannte Hydroxil-Radikal in der Luft – eine sehr kurzlebige Verbindung aus Sauerstoff (O) und Wasserstoff (H). Das OH-Radikal wird auch als „Waschmittel der Atmosphäre“ bezeichnet, sagt Physikerin Levin. „Etwa 90 Prozent des Methans wird in der unteren Atmosphäre von OH-Radikalen abgebaut.“ Reagiert CH4 mit einem OH-Radikal entsteht daraus Wasser und über einige Zwischenschritte letztendlich CO2. Eine kleine Rolle spielen zudem Bakterien, die in den obersten Bodenschichten sitzen. Sie nutzen das CH4 aus der Luft als Energiequelle und bauen es dabei ab. Das Problem an der Sache: Um die Konzentration der OH-Radikale in der Luft zu bestimmen, gibt es aktuell keine Methode, die auf Messungen beruht – es könnte also auch sein, dass die CH4-Werte stärker steigen, weil weniger OH-Radikale zum Abbau zur Verfügung stehen.
Im Endeffekt lassen sich die aktuellen Entwicklungen nicht allein auf eine Ursache zurückführen. Wahrscheinlich sind mehrere Prozesse in Kombination verantwortlich: einerseits ein akuter Anstieg der Emissionen aus biologischen Quellen wie Feuchtgebieten, andererseits eine zeitgleiche Abnahme des Methanabbaus in der Atmosphäre. Außerdem spielt vermutlich auch eine Zunahme der Emissionen durch fossile Treibstoffe eine Rolle. Das Problem: Da die Methanemissionen weltweit steigen, sinkt der Pegel an OH-Radikalen, weil häufiger die Oxidationsreaktion mit Methan stattfindet. So wird das nachkommende Methan erst nach längerer Zeit abgebaut und befeuert bis dahin die Erderwärmung.
Methan als chemischer Rohstoff
Methan dient als wichtiges Ausgangsprodukt für die technische Synthese von Ethin, Cyanwasserstoff, Schwefelkohlenstoff, Halogenalkane und vielen anderen organischen Verbindungen. Methan ist ein wichtiger Rohstoff für die Herstellung von Wasserstoff sowie Kohlenstoffmonoxid. Die Folgechemie von Wasserstoff-Kohlenstoffmonoxid-Gemischen ist vielfältig. Sie werden unter anderem zur Herstellung von Methanol oder in der Fischer-Tropsch-Synthese für die Herstellung von Alkanen genutzt.
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