Was können wir zur Vermeidung von saurem Regen tun?

Was können wir zur Vermeidung von saurem Regen tun?

Jeder von uns kann direkt oder indirekt dazu beitragen, die Erzeugung von saurem Regen zu beschränken oder seine Auswirkungen zu neutralisieren. Die Handlungsmöglichkeiten reichen von internationalen Verträgen über das Kalken von Boden und Wasser bis zum Filtern von Abgasen.

Grundsätzlich gibt es zwei Wege, das Problem anzugehen:

  • die Ursachen beschränken
  • die Auswirkungen neutralisieren;

Beschränkung der Ursachen

Das Fließdiagramm links zeigt die Kette von Ursachen und Prozessen, die die Bildung von saurem Regen auslösen. Bei jedem der Schritte ist ein Eingriff in das System möglich. Die Abschnitte unten beschreiben solche Aktivitäten.

saurer Regen - Ursachen und Lösungen

1. Ursachen des sauren Regens und was wir tun können, dem entgegenzuwirken.
Autor: Anita Bokwa, Elmar Uherek

Jeder von uns kann Beiträge leisten

Als Verbraucher tragen wir zur Belastung mit SO2 und Stickoxiden bei. Schon die Einsparung von Energie sorgt nicht nur für weniger Emissionen an CO2, sondern auch für weniger Schwefel- und Stickstoffoxide. Abgase lassen sich nicht nur in den Kraftwerken filtern, deren höhere Umweltstandards wir über den Stromkreis mit bezahlen. Ein kleines Kraftwerk ist auch unser Auto. Zum einen sollte es mit einem Katalysator und anderen Filtertechniken gemäß dem Stand der Technik ausgerüstet sein. Zum anderen sollten wir den Verbrauch minimieren. Die Förderung erneuerbarer Energien ist von Vorteil, da mit ihrer zunehmenden Nutzung in der Regel auch die Belastung mit Schwefel- und Stickstoffoxiden sinkt.

Bessere Technologien

Verschiedene Technologien sind verfügbar, mit deren Hilfe Emissionen in die Atmosphäre reduziert werden können. Sie greifen vor, während oder hinter dem Verbrennungsprozess ein. Schwefelanteile können z.T. schon vor der Verbrennung reduziert werden. Dies kann durch Kohlereinigung oder Ölentschwefelung geschehen. Nach der Verbrennung lässt sich die Rauchgas-Entschwefelung einsetzen. Der Prozess ist relativ teuer. Die Kosten für die Entfernung von einem Kilogramm Schwefel belaufen sich auf 2,50 bis 5 Euro. Die Abbildung rechts zeigt, wie die trockene Entschwefelung erfolgt.

Rauchgas-Entschwefelung

2. Das Verfahren der Rauchgas-Entschwefelung nutzt Kalk als Neutralisationsmaterial.
Quelle: Universität Bielefeld

trockene Rauchgas-Entschwefelung

Kraftfahrzeuge, die mit einem katalytischen Konverter (Katalysator) ausgestattet sind, emittieren weniger Stickoxide. Die Abbildungen 3 und 4 zeigen, wie der Katalysator funktioniert.
Im Auto entsteht ein großer Teil der Stickoxide durch die Verbrennung in Anwesenheit von Luftstickstoff. Das Öl selbst enthält aber auch Stickstoffverbindungen. Diese sind jedoch an organische Verbindungen gebunden und lassen sich in der Öl nutzenden Industrie nicht durch Vorreinigung entfernen. Vielmehr werden die Stickoxide während der Verbrennung reduziert. Brenner mit geringen Stickstoff-Emissionen ermöglichen eine Reduzierung von bis zu 30% und lassen sich in neue und in existierende Kraftwerke integrieren.

Katalysator im Auto

3. Der Katalysator im Auto. Durch den Katalysator strömen die Abgase und ein großer Teil der Schadstoffe werden entfernt. Moderne Autos sind mit einem sogenannten Drei-Wege-Katalysator ausgerüstet. Die nächste Abbildung erklärt weitere Details.
Quelle: HowStuffWorks
http://www.howstuffworks.com/catalytic-converter.htm

Auch für Stickoxide ist eine Reinigung der Abgase möglich. Eine Methode ist der Zusatz von Ammoniak zum Rauchgas. Hierbei werden die Stickoxide zu Stickstoff und Wasser umgewandelt. Auch diese Technik lässt sich sowohl in bestehende wie in neue Kraftwerke einbauen und ermöglicht eine Reduktion der Emissionen um 80-90%.

Drei-Wege-Katalysator

4. Der 'Drei-Wege-Katalysator'. Der Begriff 'drei Wege' bezieht sich auf die drei regulierten Emissionen, die er zu reduzieren hilft: Kohlenmonoxid, flüchtige organische Verbindungen und Stickoxide. Der Konverter benutzt zwei verschiedene Katalysatoren, einen reduzierenden und einen oxidierenden. Beide bestehen aus einem Keramik-Körper und sind mit Metall überzogen, meist Platin, Rhodium und/oder Palladium. Ziel ist es hierbei, den Abgasstrom an der größtmöglichen Oberfläche vorbeizuführen und hierbei die Menge an erforderlichem Katalysatormaterial (dieses ist teuer) zu reduzieren. Zwei verschiedene Strukturtypen werden oft genutzt: Waben und Keramikperlen. In den meisten Autos ist heute eine Wabenstruktur eingebaut.
Erklärung: A - Reduktions-Katalysator; B - Oxidations-Katalysator; C - Waben
Quelle: HowStuffWorks
http://www.howstuffworks.com/catalytic-converter.htm

Internationale Kooperation

Seit den späten 70er Jahren des vergangenen Jahrhunderts führte die zunehmende Sorge zu gemeinsamen Bemühungen, die Ursachen und Auswirkungen von weitreichendem Schadstofftransport in der Atmosphäre international zu untersuchen. In den 80er Jahren wurde in Europa wie in Nordamerika auf diesem Gebiet viel geforscht. Internationale Gesetze führten in den 80er und 90er Jahren in vielen Staaten zu starken Reduktionen in der Schwefeldioxid-Emission. Bei den Stickoxiden jedoch waren die Bemühungen weniger erfolgreich.

Im Jahr 1979 führte die UN Wirtschaftskommission für Europa (UNECE) eine Konvention zu grenzüberschreitenden Luftverschmutzungen ein, die so genannte 'Genfer Konvention'. 1985 beschlossen die meisten Mitglieder der UNECE die Schwefelemissionen bis 1993 um 30% gegenüber dem Stand von 1980 zu senken. Nicht nur die Staaten des "30% Club" erreichten dieses Ziel, sondern auch viele, die nicht unterzeichnet hatten.

Abkommen zu sauren Niederschlägen

5. Entwicklung der Gesetzgebung und Abkommen zu sauren Niederschlägen. Weitere Erklärungen im Text.
Autor: Anita Bokwa

Im Sofia-Protokoll zur Reduktion der Stickoxide von 1988 beschloss man, den Emissionsstand von 1987 zu stabilisieren. Hier jedoch ist ein Erfolg nicht in Aussicht. Der zunehmende Straßenverkehr wirkt sich stärker aus als die Bemühungen der EU Gesetzgebung, die die Katalysatorpflicht für nach 1993 gebaute Autos festlegt.

Im Juni 1994 wurde ein zweites Protokoll zu Schwefelemissionen unterzeichnet. Ziel hierbei war es, die Emissionen an säureproduzierenden Schadstoffen auf ein Niveau zu senken, das die kritischen Werte nicht mehr überschreitet. Hierzu wurde gegenüber dem Jahr 1980 bis zum Jahr 2000 eine Reduktion um 70-80% angestrebt, für die osteuropäischen Staaten eine Reduktion um 40-50%.

Das jüngste Protokoll wurde von 27 Staaten 1999 in Göteborg unterzeichnet. Es hat Maßnahmen zum Schutz vor Übersäuerung, Überdüngung und zu hohen bodennahen Ozonwerten zum Ziel. Hierbei wird eine Reduktion der Emissionen von SO2, NOx, VOCs und Ammoniak (NH3) geplant. Für jedes Land wurden separat Reduktionsziele gesteckt, die bis zum Jahr 2010 erreicht sein sollen.

Neutralisierung der Auswirkungen

Hat saurer Regen den Boden einmal erreicht, so kann man sich nur noch um seine Neutralisierung bemühen. Wie Abbildung 6 zeigt, kann dies aber nur am Anfang der Wirkungskette Erfolg haben. Sind die nächsten Schritte eingetreten, so ist eine Vermeidung der negativen Effekte sehr viel schwieriger. Die verbreitetste Methode der Neutralisation ist das Kalken, wie unten beschrieben wird.

saurer Regen - Auswirkungen

6. Einfluss des sauren Regens auf die natürliche Umwelt und unsere Möglichkeiten, etwas dagegen zu tun.
Autor: Anita Bokwa, Elmar Uherek

Natürliche und künstliche Puffer

Der Säuregehalt im Wasser ist bei gleichem Säureeintrag über die Deposition stark davon abhängig, wie hoch der Kalkgehalt des umgebenden Gesteins und Bodens ist. Ein Flussbett oder ein See, das in Kalkstein liegt, ermöglichen, dass etwas von dem Gestein gelöst wird und die Säure hierdurch neutralisiert wird. Bei der künstlichen / zusätzlichen Neutralisation ist die gängige Methode, dem Gewässer oder seiner Umgebung basische Substanzen hinzuzufügen. Dies kann eine Lauge sein (NaOH (aq) = wässrige Natriumhydroxid-Lösung) oder aber Löschkalk (Ca(OH)2(aq) = Calciumhydroxid). Dies kann allerdings auch dazu führen, das schon gelöstes und im Wasser befindliches Aluminium ausfällt und sich am Seeboden absetzt. Die Bedingungen für die Fische werden hierdurch günstiger. Dies kann mit Problemen für die im Boden lebenden Organismen verbunden sein. In Schweden ließen sich übersäuerte Seen durch Kalken kurzfristig regenerieren. Das Verfahren wurde auch in den USA und Kanada angewandt. Im großen Maßstab jedoch ist es teuer.

Das Kalken kann auch immer nur eine vorübergehende Lösung sein, da ständig saurer Regen nachfällt. Besser ist es, den sauren Niederschlag an seinen Wurzeln zu packen und die Emissionen an Schwefel- und Stickoxiden zu reduzieren.

About this page:

Author: Anita Bokwa - Jagiellonian University - Cracow / Poland
Scientific reviewer: Tony Dore - Edinburgh Research Station - Midlothian / United Kingdom - 2004-08-16
Educational reviewing: Michael Seesing - University of Duisburg - Duisburg / Germany
Übersetzung 2005 und letzte Überarbeitung 2007-09-11: Elmar Uherek - MPI für Chemie

Modifié le: jeudi 26 décembre 2019, 19:03