Das vergessene Treibhausgas Stickstofftrifluorid (NF3)

9. September 2008 | Von atsil | Kategorie: Biosprit

Die Vorgeschichte

Klimawandel - Globale Erwärmung

Als globale Erwärmung bezeichnet man den während der vergangenen Jahrzehnte beobachteten allmählichen Anstieg der Durchschnittstemperatur der erdnahen Atmosphäre und der Meere sowie die erwartete weitere Erwärmung in der Zukunft. Ihre hauptsächliche Ursache liegt nach dem gegenwärtigen wissenschaftlichen Verständnis „sehr wahrscheinlich“ in der Verstärkung des Treibhauseffektes durch den Menschen.

Die Bezeichnung globale Erwärmung wurde im Verlauf der 1980er und 1990er Jahre geprägt und wird oft gleichbedeutend mit dem allgemeineren Begriff Klimawandel verwendet. Während Klimawandel die natürliche Veränderung des Klimas auf der Erde über einen längeren Zeitraum beschreibt und damit die bisherige Klimageschichte umfasst, bezieht sich die globale Erwärmung auf die gegenwärtige anthropogene (also durch Menschen verursachte) Klimaveränderung. Dieser Anstieg der Durchschnittstemperatur auf der Erde ist mit einer Vielzahl weiterer globaler, regionaler und lokaler Folgen verbunden.

Quelle: wikipedia

Treibhauseffekt und Treibhausgase

Im Gegensatz zum auf geologischen Zeitskalen ablaufenden natürlichen atmosphärischen Treibhauseffekt mit seinen Regulationsmechanismen läuft der anthropogene Treibhauseffekt in extrem kurzer Zeit ab. Die Erhöhung der Konzentration der Treibhausgase in den letzten 100 Jahren (CO₂ um etwa 35%, Methan um ca. 150 % durch Reisanbau, Rinderzucht und Müllfäulnis) führte zu einer Erhöhung der globalen Durchschnittstemperatur um ca. 0,8 K in den letzten 100 Jahren. Damit hat der Mensch einen Anteil von 2 % am gesamten Treibhauseffekt von 33°C.

Von der klaren Mehrheit der Wissenschaftler wird die Hypothese vertreten, die vom Menschen verursachte Zunahme der Treibhausgase in der Atmosphäre, der so genannte anthropogene Treibhauseffekt, werde in den nächsten Jahrzehnten und Jahrhunderten eine weitere globale Erwärmung und damit einen Klimawandel bewirken, beziehungsweise dass dieser schon eingetreten ist und sich weiter auswirken wird. Begründet wird der anthropogene Treibhauseffekt mit dem Anstieg der Treibhausgase auf das Doppelte des vorindustriellen Niveaus

Quelle: wikipedia

Treibhausgase sind strahlungsaktive gasförmige Stoffe in der Luft, die zum Treibhauseffekt beitragen und sowohl einen natürlichen als auch einen anthropogenen Ursprung haben können. Sie absorbieren einen Teil der vom Boden abgegebenen Infrarotstrahlung, die sonst in das Weltall entweichen würde. Entsprechend ihrer Temperatur emittieren sie Wärmestrahlung (Infrarotstrahlung), deren auf die Erde gerichteter Anteil als atmosphärische Gegenstrahlung die Erdoberfläche zusätzlich zum Sonnenlicht erwärmt. Die natürlichen Treibhausgase heben die durchschnittliche Temperatur an der Erdoberfläche um etwa 33 K auf +15 °C an. Ohne diesen natürlichen Treibhauseffekt hätte die untere Atmosphäre im globalen Mittel nur −18 °C, was Leben auf der Erde vielleicht unmöglich gemacht hätte.

Die Störung des natürlichen Gleichgewichts der Atmosphäre durch Eingriffe in den Naturhaushalt und durch anthropogene Emission von Treibhausgasen verstärkt den natürlichen Treibhauseffekt und führt zur globalen Erwärmung, die ihrerseits mit zahlreichen Folgen verbunden ist.

Quelle: wikipedia

Kyoto-Protokoll

Das Kyoto-Protokoll sieht 6 verschiedene Treibhausgase bzw. Treibhausgasgruppen vor, deren Ausstoß insgesamt bis 2012 um 5,2 % im Vergleich zu 1990 reduziert werden sollen

Kohlendioxid (CO2): z.B. aus Verbrennung von Kohle, Gas, Erdöl, Holz

Methan (CH4): z.B. aus: Viehzucht, Reisanbau, Deponien

Lachgas (Distickstoffoxyd N2O): Stickstoffdüngung, Deponien

Perfluorierte Kohlenwasserstoffe (PFC): Aluminium-Produktion

Halogenierte Fluorkohlenwasserstoffe (HFC): Kühlmittel, chem.Industrie

Schwefelhexafluorid (SF6): durch Hochspannungsleitungen

Um die Treibhauswirksamkeit (Global Warming Potential GWP durch eine einzige Zahl bewerten zu können, wird die Treibhauswirkung der Treibhausgase mit der von CO2 verglichen (GWP von CO2 = 1) und mit “CO2-Äquivalent” bezeichnet.

Quelle: agenda21-treffpunkt.de

Das vergessene Treibhausgas

Nun gibt es ein weiteres Treibhausgas mit einer CO2-Äquivalenz von 17-18.000 - das im Kyoto-Protokoll nicht erwähnte - sozusagen “vergessene Treibhausgas”:

Stickstofftrifluorid, abgekürzt NF₃

Aus Anlaß der Veröffentlichung der neuesten Forschungsergebnisse von Anne Giblin, einer leitenden Wissenschaftlerin des Meeresbiologischen Laboratoriums Woods Hole (Marine Biological Laboratory, MBL) in der Arktis, faßt Richard Morgan (NYT) kurz zusammen, wie dieses Treibhausgas die Bühne der Weltöffentlichkeit betrat:

Die öffentliche Diskussion des komplexen Klimawandels wird allgemein auf das Kohlenstoffdioxid reduziert: CO₂-Emissionen, CO₂-Bilanzen, CO₂-Handel. Aber auch andere chemische Stoffe haben großen Einfluß auf die Gesundheit unseres Planeten und jener, nach dem Dr. Giblin im arktischen Schlamm sucht und auf den sich auch andere Forscher konzentrieren, ist Stickstofftrifluorid [im Folgenden NF₃ genannt].

NF₃ hat durch seine Verwendung bei Düngemitteln eine enorme biologische Auswirkung auf den Klimawandel. Peter Vitousek, ein Ökologe an der Stanford University, durch dessen Essay 1994 NF₃ auf die Umweltschutzkarte gehievt wurde, schrieb diesen Sommer mit an einer Studie für die Zeitschrift NATURE, deren Aufmerksamkeit dem NF₃-Kreislauf galt. Vitousek warnte davor, diesen Kreislauf zugunsten der CO₂-Einsparungen zu ignorieren.

Dr. Vitousek in einem Interview: “Es besteht die große Gefahr, daß bei einer Überdüngung von Maisfeldern zu Gunsten einer Ankurbelung des Biospritverbrauchs, der so erzielte Nutzen an CO₂-Reduzierung durch den Schaden, den NF₃ verursacht, um Größenordnungen zunichte gemacht wird.”

Kurz nach Dr. Vitouseks Bericht, bezeichnete die Zeitschrift “Geophysical Research Letters” Stickstofftrifluorid als das “vergessene Treibhausgas”. Die jährliche Menge der weltweiten NF₃-Emissionen beläuft sich derzeit auf die Gesamtmenge aller Treibhausgas-Emissionen Österreichs.

Lesen Sie den ganzen Artikel von Richard Morgen (New York Times) vom 1. September 2008

Bekannt wurde das sog. Supertreibhausgas insbesondere durch seine Verwendung im Herstellungstellungsprozeß der Halbleiter- und Displayindustrie sowie bei der Solarzellenherstellung (s. Trockenätzverfahren / Plasmaätzen) in z.T. stark zunehmendem Maße.

Aus der Sicht des Klimaschutzes ist die Flüssigkristallbildschirmfertigung problematisch, da in der traditionellen Produktion sehr große Mengen klimagefährdender Substanzen eingesetzt werden. Im wichtigen “Arrayprozess”, in dem die TFT-Steuermatrix großflächig auf dünne Glasscheiben aufgebracht wird, werden z. B. potente Treibhausgase wie Schwefelhexafluorid (SF6) – – und Stickstofftrifluorid (NF3) – – in sehr großem Umfang verwendet.

Derzeit werden pro Jahr 4.000 Tonnen Stickstofftrifluorid produziert, im nächsten Jahr wird sich die Menge voraussichtlich verdoppeln. Falls das Gas komplett in die Atmosphäre gelangen würde, wäre das äquivalent zu 67 Millionen Tonnen Kohlendioxid – das entspricht etwa den Emissionen Österreichs in einem Jahr. Da Stickstofftrifluorid aber nicht zu den sechs Klimagasen zählt, die unter das Kyoto-Protokoll fallen, kann es unkontrolliert produziert werden.

Quelle: freiklick.at

Weiterführende Links: