DECHEMAX Initiative für Chemische Technik und Biotechnologie

Frage der Woche

Frage der Woche

Energiewende? Warum?

Kohlendioxid 
Quelle: Fotolia, acinquantadue

Energie sparen, Klima retten, nachhaltig leben, Ressourcen schonen. Kaum ein Schulfach, in dem nicht von Energiewende die Rede ist. Und jetzt auch noch ein kompletter Wettbewerb zu diesem Thema? Schon bevor uns so klar vor Augen geführt wurde, dass billiges Gas aus Russland nicht ewig strömen wird, war vielen von uns klar, dass etwas passieren muss. Damit die Welt, in der wir leben, so schön bleibt, müssen wir alle unsere Gewohnheiten ein wenig umstellen. Wir müssen CO2 sparen: fürs Klima und für uns.
Aber wieso ausgerechnet CO2? Was hat CO2 mit dem Gas aus Russland zu tun? Wie genau ist der Zusammenhang zwischen CO2 und Klima? Wieso haben wir auf einmal viel zu viel davon? Wieso ist es ein schädliches Klimagas? Was können und was müssen wir tun?
Ab in den Wettbewerb – danach seid ihr schlauer. Versprochen. Und versteht, warum die Mission Energiewende so wichtig ist.

Frage (Klassenstufen 7-10, E und Q)

Wie funktioniert der Treibhauseffekt?

CO2 ist ein Treibhausgas und als solches mit für den Treibhauseffekt verantwortlich. Den Satz kennt jeder. Aber was ist das überhaupt – der Treibhauseffekt? Unsere Beschreibung des Treibhauseffekts ist etwas durcheinandergeraten.
A. Diese Strahlung hat aber nun weniger Energie und kann die Atmosphäre nicht mehr so leicht durchdringen. Die Wärme bleibt eingeschlossen – wie unter dem Glas des Treibhauses.
B. Die Erde mit ihrer Atmosphäre funktioniert wie ein Treibhaus: Kurzwellige, energiereiche Sonnenstrahlen dringen durch die Atmosphäre wie durch die Glasscheiben eines Treibhauses und erwärmen dabei die Erdoberfläche.
C. Verursacht durch den Menschen gelangen nun aber immer mehr Treibhausgase in die Atmosphäre, z. B. durch die Verbrennung von Kohle, Öl und Gas, oder durch intensive Viehhaltung.
D. Ein Teil der Strahlung wird aber nicht absorbiert, sondern von der Erde reflektiert.
E. Dadurch heizt sich das Klima immer mehr auf, was massive Folgen für Umwelt und Klima hat.
F. Das ist zunächst auch ganz natürlich und gut für das Leben auf der Erde, denn sonst wäre es hier bitterkalt.

Bringt die Sätze in die richtige Reihenfolge, indem ihr die Buchstaben A-F richtig sortiert angebt:

Lösung:

Die richtige Reihenfolge lautet
B - D - A - F - C - E

Der ganze Text liest sich in der richtigen Reihenfolge also wie folgt:

Die Erde mit ihrer Atmosphäre funktioniert wie ein Treibhaus: Kurzwellige, energiereiche Sonnenstrahlen dringen durch die Atmosphäre wie durch die Glasscheiben eines Treibhauses und erwärmen dabei die Erdoberfläche.
Ein Teil der Strahlung wird aber nicht absorbiert, sondern von der Erde reflektiert.
Diese Strahlung hat aber nun weniger Energie und kann die Atmosphäre nicht mehr so leicht durchdringen. Die Wärme bleibt eingeschlossen – wie unter dem Glas des Treibhauses.
Das ist zunächst auch ganz natürlich und gut für das Leben auf der Erde, denn sonst wäre es hier bitterkalt.
Verursacht durch den Menschen gelangen nun aber immer mehr Treibhausgase in die Atmosphäre, z. B. durch die Verbrennung von Kohle, Öl und Gas, oder durch intensive Viehhaltung.
Dadurch heizt sich das Klima immer mehr auf, was massive Folgen für Umwelt und Klima hat.

Frage (Klassenstufen 8-10, E und Q)

Welche Treibhausgase außer CO2 gibt es? Was ist ein CO2-Äquivalent?

Wenn wir von Treibhauseffekt und Treibhausgas sprechen, denken wir zunächst meistens an CO2, also Kohlenstoffdioxid. Es gibt aber noch andere Treibhausgase, die z. T. noch weit klimaschädlicher sind. CO2 macht aber mit fast 90 % den Löwenanteil aus. Um einen besseren Überblick zu behalten und besser vergleichen zu können, rechnet man in sogenannten CO2-Äquivalenten. Diese sagen aus, wievielmal mehr dieselbe Menge eines Treibhausgases im Vergleich zu CO2 zur Erderwärmung beiträgt.

Ordne zu:
1 kg Lachgas trägt ___ mal so viel zur Erderwärmung bei wie 1 kg CO2.

25
298
viel mehr als 1.000

Lösung:

1 kg Lachgas trägt 298-mal so viel zur Erderwärmung bei wie 1 kg CO2.

1 kg Methan trägt ___ mal so viel zur Erderwärmung bei wie 1 kg CO2.

25
298
viel mehr als 1.000

Lösung:

1 kg Methan trägt 25-mal so viel zur Erderwärmung bei wie 1 kg CO2.

1 kg F-Gase tragen ___ mal so viel zur Erderwärmung bei wie 1 kg CO2.

25
298
viel mehr als 1.000

Lösung:

1 kg F-Gase tragen weit mehr als 1.000-mal so viel zur Erderwärmung bei wie 1 kg CO2.
Quelle: Umweltbundesamt

Frage (Klassenstufen 9-10, E und Q)

Wo kommt das viele CO2 überhaupt her?

Neben dem CO2 aus dem Kohlenstoffkreislauf, sammelt sich seit Jahrzehnten immer mehr CO2 in der Atmosphäre an und verstärkt dabei den Treibhauseffekt immer weiter. 88 % aller anthropogenen (also menschengemachten) Treibhausgas-Emissionen bestehen aus CO2. Schuld ist unser Hunger nach Energie. Denn bei der Verbrennung sogenannter „fossiler” Energieträger entsteht jede Menge Energie. Und leider auch jede Menge CO2. Also holen wir alles, was brennbar ist, aus der Erde, was dort für Jahrmillionen sicher verwahrt war: Kohle, Erdgas, Erdöl. Die Reaktionsgleichungen zeigen die Verbrennung verschiedener Energieträger. Was wird hier jeweils verbrannt?

Ordnet die Begriffe den Reaktionsgleichungen zu:
Kohle, Erdgas, Benzin, Campinggas

(Wobei man dazusagen muss, dass es sich bei Benzin um ein Gemisch von Stoffen handelt und dieser eine nur exemplarisch ist.)

CH4 + 2 O2 --> C02 + 2 H2O

Lösung:

Erdgas

C + O2 --> CO2

Lösung:

Kohle

2 C4H10 + 13 O2 --> 8CO2 + 10 H2O

Lösung:

Campinggas

2 C8H18 + 25 O2 --> 16 CO2 + 18 H2O

Lösung:

Benzin

Frage (Klassenstufen E und Q)

Die ich rief, die Geister – werd' ich wieder los?
Wie kann man CO2 wieder aus der Luft bekommen?

Wir wissen schon lange, dass wir durch den Ausstoß von Treibhausgasen (insbesondere CO2) auf eine Erderwärmung von problematischem Ausmaß zusteuern. Leider haben wir bisher zu wenig für eine echte Energiewende getan. Die Situation ist inzwischen so problematisch, dass wir rein mit der Einsparung weiterer CO2-Emissionen das 1,5-Grad-Ziel nicht mehr erreichen werden. Wir müssen also überlegen, welche Maßnahmen es gibt, das bereits freigesetzte CO2 wieder aus der Luft zu bekommen. Im Folgenden sind ein paar Möglichkeiten aufgeführt, wie das gelingen kann.

Allerdings ist eine davon frei erfunden. Welche?
Wähle die FALSCHE Antwort aus:

1. Pflanzen binden beim Wachstum CO2. Je größer die Pflanze, desto besser. Eine relativ einfache Methode, um CO2 zu binden, ist deshalb die Aufforstung von Wäldern.
2. Wasser spült CO2 aus der Luft. Darum werden auf großen Flächen Pumpen aufgestellt, die ähnlich wie Rasensprenger arbeiten und durch das Versprühen von Wasser das CO2 aus der Luft holen. Es wird mit dem Wasser in den Boden gespült.
3. Moore sind sehr effektive CO2-Senken. Leider sind und werden immer noch viele Moore zur Gewinnung von Torf trockengelegt. Vernässt man diese Moore wieder, können sie große Mengen von CO2 aus der Luft binden.
4. Auch das geht: Man kann Gestein künstlich verwittern lassen. Vor allem Basalte und Karbonate binden an ihrer Oberfläche beim Verwitterungsprozess CO2. Um diesen Prozess zu beschleunigen kann man Gestein fein zermahlen. Dadurch entsteht eine viel größere Oberfläche. Das gemahlene Gestein kann dann auf Ackerflächen oder in den Ozeanen verteilt werden.
5. Natürlich gibt es auch technische Methoden. Direct Air Capture – kurz DAC – wird als der neue große Heilsbringer gehandelt. Dabei wird Luft eingesaugt. Das CO2 bleibt dabei in Membranen hängen. Die vom CO2 „gesäuberte” Luft wird wieder freigesetzt. Das Verfahren ist allerdings noch im Entwicklungsstadium.

Lösung:

Aussage Nummer 2 ist falsch. Keiner macht Rasensprenger an, um damit CO2 aus der Luft zu spülen. Das funktioniert so leider nicht.

Frage (Klassenstufen Q)

Das 1,5-Grad-Ziel: Wie lange haben wir noch?

Oft gehört, aber was ist eigentlich das 1,5-Grad-Ziel? Und warum wollen wir das erreichen?
Eigentlich ist es traurig: Wir haben schon in unsere Rechnung eingepreist, dass wir die globale Durchschnittstemperatur nicht halten können. Also haben wir uns ein neues Ziel gesetzt: Bis zum Jahr 2100 sollen es nicht mehr als 1,5 Grad Temperaturerhöhung im Vergleich zu 1850 werden. Dabei ist die 1,5 Grad-Grenze nicht willkürlich gewählt: Würde es noch wärmer, würde es für uns ziemlich ungemütlich. Einen kleinen Vorgeschmack haben wir z. B. bei der Überschwemmung des Ahrtals bekommen.
Was wir tatsächlich derzeit emittieren, kann man in den Berichten der Internationalen Energieagentur IEA (International Energy Agency) lesen.
Wenn man die Kurve im Schaubild ansieht, kann einem etwas bange werden. Bisher waren unsere Einspar-Anstrengungen nicht von Erfolg gekrönt.

Was kann man in dem Schaubild überhaupt ablesen?
Kreuzt die drei richtigen Antworten an:

In den Jahren 2009 (Weltfinanzkrise) und 2020 (Corona) waren die CO2-Emissionen jeweils niedriger als im vorangehenden Jahr.
Das Jahr mit den bislang stärksten Emissionen war 2017
Der stärkste Anstieg der Emissionen seit 1990 fand in den Jahren 2002 bis 2004 statt, sieht man von den Folgejahren der Krisen ab.
Krisen sind immer am CO2-Verbrauch erkennbar.
In der ersten Hälfte der 1990er Jahre blieben die Emissionen relativ konstant.
In den 2010er-Jahren haben wir insgesamt 321,8 Mt CO2 ausgestoßen.

Lösung:

Die richtigen Antworten lauten:

In den Jahren 2009 (Weltfinanzkrise) und 2020 (Corona) waren die CO2-Emissionen jeweils niedriger als im vorangehenden Jahr.
Der stärkste Anstieg der Emissionen seit 1990 fand in den Jahren 2002 bis 2004 statt, sieht man von den Folgejahren der Krisen ab.
In der ersten Hälfte der 1990er Jahre blieben die Emissionen relativ konstant.

zu den falschen Antworten:
Das Jahr mit den bislang stärksten Emissionen war 2017 (falsch – richtig wäre 2018)
Dass Krisen am Verbrauch erkennbar sind, mag richtig sein, ist aber nicht an diesem Diagramm abzulesen.
In den 2010er-Jahren haben wir insgesamt 321,8 Mt CO2 ausgestoßen: Richtige Zahl, falsche Einheit: es müssten Gt sein.

Kohlendioxid

Wenn wir weltweit das 1,5-Grad-Ziel erreichen wollen, dürfen wir insgesamt nur noch 7-mal so viel CO2 ausstoßen, wie derzeit in einem Jahr. So steht es in der Power2Change-Ausstellung warnend auf dem Plakat.

Wieviel ist das?
Die Zahlen für die Rechnung entnehmt ihr dem Diagramm der IEA. „Derzeit” wäre dann im letzten vollständigen Jahr, also 2021.

Lösung:

Der jährliche weltweite CO2-Ausstoß 2021 betrug 33,0 Milliarden Tonnen (IEA-Bericht).
Demnach: Total-Verbrauch CO2 2021 33,0 Gt => 7-mal so viel: 231 Gt
Das war nicht schwer, oder?

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