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Methan: Entstehung, Effekte und der Teufelskreis mit dem Hydroxyl-Radikal

Methan
Foto: CC0 / Pixabay / Pexels

Methan ist eins der klimaschädlichsten Treibhausgase, das zum Beispiel in Erdgas enthalten ist. Forscher fanden heraus, wie die Erderwärmung die Freisetzung von Methan beeinflusst – und sagen: Es ist vier mal so schlimm wie bisher gedacht.

Methan ist eines der am häufigsten vorkommenden Gase in der Natur. Es ist brennbar, besteht aus Wasserstoff und Kohlenstoff. Es kann explodieren, wenn es sich mit Luft vermischt und entzündet wird.

Die größten Methanquellen befinden sich in Sumpf- und Moorgebieten. Dort gibt es viele Bakterien, die aus dem Salz von Essigsäure oder Wasserstoff und Kohlendioxid Methan produzieren. Darüber hinaus geben auch Pflanzen Methan ab, wie das Max-Planck-Institut herausgefunden hat.

Weitere Quellen für Methan:

  • Erdgasförderung
  • Kohlebergbau
  • Reisfelder
  • Rinderzucht
  • Mülldeponie
  • Termitenhügel

Methan ist gefährlicher als bisher gedacht: Die Rolle des Hydroxyl-Radikals

Daten der Wetter- und Ozeanografiebehörde der Vereinigten Staaten zeigen, dass sich der Zuwachs an Methan in der Atmosphäre Anfang des neuen Jahrtausends sehr verlangsamte – nur um seit 2007 wieder rasant anzusteigen. Jetzt ist es fast dreimal so viel wie vor dem industriellen Zeitalter, wie der Guardian berichtet. Warum das so ist, war bisher nicht bekannt.

Der Erdwissenschaftler Simon Redfern von der Nanyang Technological University in Singapur äußert sich dazu folgendermaßen: „Besonders rätselhaft war die Tatsache, dass der Methanausstoß in den letzten zwei Jahren sogar noch schneller anstieg, trotz der globalen Pandemie, als menschengemachte Ursachen als weniger bedeutsam eingeschätzt wurden.“ Einerseits könnten Gründe dafür die steigende Erschließung von Öl und Erdgas sein, oder die Folgen von Eisschmelze und der Erwärmung tropischer Feuchtgebiete.

Neuen Erkenntnissen zufolge könnte jedoch der ausschlaggebende Grund in einer chemischen Reaktion liegen: Das sogenannte Hydroxyl-Radikal (OH) reagiert in der Atmosphäre mit Methan und entfernt es so aus der Luft. „Das Hydroxyl-Radikal wird als das ‚Reinigungsmittel‘ der Atmosphäre bezeichnet, weil es Spuren von schädlichen Gasen daraus entfernt“, so Redfern. Dieses „Reinigungschemikal“ wird jedoch immer häufiger, so die Annahme, von Kohlenstoffmonoxid aufgebraucht, das durch Waldbrände mehr und mehr in der Atmosphäre vorhanden ist. Das Hydroxyl-Radikal reagiert schneller damit als mit Methan, sodass für die Methanspuren weniger davon übrig bleibt.

Zusammen mit einem Forschungskollegen publizierte Redfern 2022 im Journal Nature Communications eine Studie, die zeigt, dass die Erderwärmung viermal so stark auf die Methanwerte Einfluss nimmt als bisher angenommen. Der neu aufgedeckte Prozess ist ein Teufelskreis: Durch die höheren Temperaturen wird mehr Methan freigesetzt, wegen der häufigeren Waldbrände kann aber das Hydroxyl-Radikal weniger davon aus der Atmosphäre entfernen. Der Wissenschaftler zeigt sich über die Erkenntnisse schockiert: „Das hebt hevor, dass die Effekte vom Klimawandel sogar noch extremer und gefährlicher sein können als wir dachten.“

Methan ist wichtig fürs Klima – doch wie viel?

Methan ist nach Kohlenstoffdioxid, also CO2, das wichtigste Treibhausgas.
Methan ist nach Kohlenstoffdioxid, also CO2, das wichtigste Treibhausgas.
(Foto: CC0 / Pixabay / aitoff)

Nicht zu vergessen ist jedoch: Treibhausgase wie Methan sind wichtig für das Überleben der Menschen auf der Erde. Denn ohne die natürlichen Gase und den Treibhauseffekt hätten wir auf der Erde eine Durchschnittstemperatur von -18 Grad statt +15 Grad. Etwa 40 Prozent des Methanausstoßes rühren von natürlichen Ursachen her, und 60 Prozent davon sind von menschlichen Aktivitäten verursacht. Problematisch sind die zusätzlichen Treibhausgase, die der Mensch verursacht. Sie beeinflussen das Klima zum Nachteil der Menschen.

  • Höhere Temperaturen und mehr Niederschlag verursacht durch den Klimawandel führen dazu, dass die Bakterien und Pflanzen mehr Methan abgeben als sonst.
  • Die Erwärmung des Meerwassers könnte dazu führen, dass auf dem Meeresboden gespeichertes Methan freigesetzt wird. Unklar ist aber, wie viel Methan dort liegt und ab welcher Meerestemperatur es sich löst.

Methan ist für Klimaforscher oft beunruhigend, weil es sich nicht genau zurückverfolgen lässt: Während als Ursache für bestimmte CO2-Werte recht genau Kraftwerke und andere Verursacher ausgemacht werden können, ist dies für Methangas schwierig. Denn wie viel Methan die Natur produziert, hängt von Temperaturen und Niederschlag ab.

Methan kommt in der Atmosphäre in viel geringerer Menge als CO2 vor, deshalb steht beim Thema Treibhausgase auch meistens CO2 in der Kritik. Was dabei vergessen wird: Methan ist ein mehr als 20-mal wirkungsvolleres Treibhausgas als CO2, so Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts.

Was tun gegen Methan?

Rinderzucht ist für einen Teil des Methangases verantwortlich.
Rinderzucht ist für einen Teil des Methangases verantwortlich.
(Foto: Sven Christian Schulz / Utopia)

Rinderzucht:

Einer Schätzung des Umweltbundesamtes nach stammen etwa 65 Prozent der gesamten Methan-Emissionen in Deutschland aus der Landwirtschaft – der Großteil davon Rinderzucht. Ein Rind gibt täglich mehrere hundert Liter Methan ab. Was also tun?

  • Weniger Fleisch essen oder sich vegetarisch ernähren.
  • Antibiotika fördern bei Rindern zudem die Methanbildung. Ein Verzicht auf Antibiotika in der Rinderzucht ist daher ebenfalls ein wichtig.
  • Eine Begrenzung der Anzahl der Rinder.
  • Veränderung der Fütterung der Ringer. Leinsaat im Futter könnte einer Studie zufolge den Methanausstoß verringern. Auch eine Fütterung mit Algen kann Studien zufolge den Methanausstoß bei Kühen erheblich verringern.
  • In Dänemark gibt es Überlegungen, wonach die Zufütterung von Oregano den Methanausstoß um bis zu 40 Prozent verringern könnte.
  • Technologische Lösungen. Von Masken, die die Rülpser der Kühe auffangen sollen, über Futterzusätze, die den Methanausstoß um 30 Prozent senken sollen, bis hin zu genetisch modifiziertem Gras. Es gibt viele technologische Ansätze in der Forschung und in Unternehmen.

Fossile Energieträger:

Bei der Förderung, Verarbeitung und beim Transport von Erdöl und Erdgas gelangt oft Methan in die Umwelt. Zahlreiche Klimaforscher warnen vor dem Methanaustritt im Zuge der Förderung und des Transports. Die Lösung wäre, die Erdgas- und Erdöl-Förderung zurückzufahren und Lecks zu stopfen.

Weitere Ideen und Projekte gegen Methan

Weniger Wasser auf Reisfeldern ist eine Idee gegen Methangas.
Weniger Wasser auf Reisfeldern ist eine Idee gegen Methangas.
(Foto: CC0 / Pixabay / Pexels)

Ende 2016 hat eine Studie weitere Möglichkeiten untersucht, wie Methan eingedämmt werden kann:

  • Auf Mülldeponien: Den Müll abdecken, das Gas sammeln und als Treibstoff nutzen.
  • Auf Reisfeldern: Weniger Wasser auf den Feldern könnte die Methangas-produzierenden Bakterien reduzieren. Dies fordert auch die Plattform für nachhaltigen Reis (SRP, sustainable rice platform).

Ein Klimaschutzprojekt in der Schweiz fackelt Methangas auf einer Mülldeponie ab: Eine Hochtemperaturfackel verbrennt Methan zu Sauerstoff und CO2.

Ein anderes Projekt gibt es in der Nähe von Tel Aviv: Eine Mülldeponie wandelt dort das Gas in Strom um. Etwa 80 Prozent der Gase können eingefangen und verwertet werden.

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