Veröffentlicht: 22. Dezember 2023
Mitwirkende: Amanda McGrath, Alexandra Jonker
Die Freisetzung bestimmter Gase in die Erdatmosphäre kann einen „Treibhauseffekt“ erzeugen, bei dem Wärme eingeschlossen wird und die globale Temperatur ansteigt. Während Emissionen natürliche Ursachen haben können, sind sie in erster Linie das Ergebnis menschlicher Aktivitäten, insbesondere durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe für Energie und Transport.
Wenn Sonnenstrahlen auf die Erde treffen, erzeugen sie Wärme – man denke zum Beispiel an den Temperaturunterschied zwischen einem sonnigen und einem bewölkten Tag. Wenn jedoch Treibhausgase (THGs) in die Erdatmosphäre freigesetzt werden, können sie eine Isolierschicht bilden, die verhindert, dass diese Wärme zurück in den Weltraum entweicht. Ähnlich wie ein Gewächshaus eine wärmere Umgebung für die darin befindlichen Pflanzen schafft, fangen diese Treibhausgase Wärme in unserer Atmosphäre ein.
Dieser Treibhauseffekt ist unerlässlich; Ohne sie würde der Planet zu kalt werden, um Leben zu ermöglichen. Doch seit der industriellen Revolution haben menschliche Aktivitäten die Menge an Treibhausgasemissionen in unserer Atmosphäre deutlich erhöht. Da sie jahrelang oder sogar jahrhundertelang verbleiben, verstärken sie den Treibhauseffekt und führen zu einem Anstieg der globalen Temperaturen, wodurch Treibhausgasemissionen zu einer der Hauptursachen für den globalen Klimawandel werden.
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Experten betrachten Kohlendioxid (CO2) als Haupttreiber des Treibhauseffekts, dies sind aber nicht die einzigen Schuldigen. Die Auswirkungen anderer Treibhausgase, einschließlich Methan (CH4), Lachgas (N2O) und Fluorgase wie Fluorchlorkohlenwasserstoff, werden in Bezug auf Kohlendioxidäquivalente (CO2e) gemessen. CO2e Messungen helfen dabei, die Gesamtauswirkung aller Treibhausgase zu zeigen, nicht nur CO2.
Die Auswirkungen jeder Art von Treibhausgas werden gemeinsam in Bezug auf ihr Potenzial für die Erderwärmung (GWP) gemessen. Diese Metrik vergleicht die Wärmespeicherfähigkeit eines Gases mit der von CO2 über einen bestimmten Zeitraum – zum Beispiel über 20, 100 oder 500 Jahre. Zum Beispiel ist das 100-Jahres-GWP von CH4 etwa 28 bis 36 Mal so hoch wie das von CO2.
CO2-Emissionen stellen das am häufigsten vorkommende Treibhausgas dar und machen drei Viertel aller vom Menschen verursachten Treibhausgasemissionen aus. Die Hauptquelle der CO2-Emissionen ist die Verbrennung von fossilen Brennstoffen wie Kohle, Öl und Erdgas für Energie und Transport. CO2 wird auch durch Entwaldung und andere Veränderungen der Landnutzung freigegeben. Vor der industriellen Revolution lag die globale CO2-Konzentration bei etwa 280 Teilen pro Million (ppm) – im Mai 2023, laut National Oceanic and Atmospheric Administration Global Monitoring Lab, hingegen schon bei einem Rekordniveau von 424 ppm.1
CH4, ein wichtiger Bestandteil von Erdgas, kommt weniger häufig vor als CO2, ist aber mehr als 25-mal so effektiv beim Speichern von Wärme in der Atmosphäre. Dies ist größtenteils auf landwirtschaftliche Praktiken und Emissionen aus der Viehhaltung zurückzuführen (eine Kuh stößt jedes Jahr 220Pfund CH4 aus2). Tiere sind jedoch nicht die einzige Quelle: CH4-Emissionen treten auch auf, wenn organische Abfälle in der Landwirtschaft und durch Praktiken der Reisernte, Feuchtbiotope und die Produktion und den Transport von fossilen Treibstoffen entstehen.
N2O entsteht bei landwirtschaftlichen Praktiken, industriellen Prozessen und der Verbrennung fossiler Brennstoffe. Sie ist weniger verbreitet als CO2 und CH4, leistet aber trotzdem einen erheblichen Beitrag zur Erderwärmung. Landwirtschaftliche Praktiken, insbesondere die Verwendung von synthetischen Düngemitteln, sind hauptsächlich für N2O-Emissionen verantwortlich.
Synthetische, vom Menschen hergestellte Gase — darunter Fluorkohlenwasserstoffe, Perfluorkohlenwasserstoffe, Fluorchlorkohlenwasserstoffe, Schwefelhexafluorid und Stickstofftrifluorid — werden bei Kühlungsprozessen, in Klimaanlagen und in der Elektronikfertigung verwendet. Fluorierte Gase sind zwar seltener als CO2, CH4 und N2O, schließen Wärme aber besonders wirksam ein und können potenziell Tausende von Jahren in der Atmosphäre verbleiben.
Die Summe der Treibhausgasemissionen stammt aus verschiedenen Quellen. Einige resultieren aus natürlichen Prozessen; Beispielsweise werden bei Vulkanausbrüchen und Waldbränden CO2 und andere Gase in die Atmosphäre freigesetzt, während bei der Zersetzung von Pflanzen und Tieren CH4 freigesetzt wird. Die meisten globalen Treibhausgasemissionen stammen jedoch aus anthropogenen Quellen, was bedeutet, dass sie auf menschliche Aktivitäten zurückzuführen sind, wie zum Beispiel:
Drei Viertel der vom Menschen verursachten Treibhausgasemissionen entstehen durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe, darunter Kohle, Öl und Erdgas. Wenn sie zur Energiegewinnung oder als Treibstoff für den Transport verbrannt werden, geben sie große Mengen CO2 in die Atmosphäre ab. So stoßen beispielsweise Autos und andere Fahrzeuge, die mit Benzin und Diesel betrieben werden, CO2 aus, wenn diese Kraftstoffe im Motor verbrannt werden. Flugzeuge tragen maßgeblich zu den Treibhausgasemissionen bei: Durch die Verbrennung von Kerosin werden große Mengen CO2 und andere Treibhausgase freigesetzt, die stärkere Auswirkungen auf die Atmosphäre haben. Viele Kraftwerke verwenden Kohle, Öl oder Erdgas, um Strom zu erzeugen, ebenso wie Heiz- und Kühlsysteme für Häuser und Gebäude.
Nutztiere, insbesondere Kühe, produzieren bei der Verdauung CH4, das dann in die Atmosphäre gelangt. Wenn große Herden zur Fleischerzeugung gehalten werden, können die kollektiven CH4-Emissionen erheblich ausfallen. Auch beim Anbau auf Reisfeldern wird CH4 ausgestoßen. Wenn Reisfelder überflutet werden, schaffen sie anaerobe Bedingungen für Bakterien, die sich von zersetzenden natürlichen Materialien ernähren und dabei CH4 freisetzen.
Wälder sind wichtige Kohlenstoffspeicher, denn sie ziehen CO2 aus der Atmosphäre. Wenn Wälder abgeholzt oder verbrannt werden, geben die Bäume den gespeicherten Kohlenstoff wieder ab. Die Nachfrage nach landwirtschaftlichen Produkten führt häufig zur Abholzung von Wäldern, was zur Rodung von Land für den Anbau von Nutzpflanzen und Viehzucht führt.
Bestimmte Fertigungsprozesse geben GHGs frei. Wenn Rohstoffe auf hohe Temperaturen erhitzt werden, können sie CO2 erzeugen. So ist CO2 beispielsweise ein Nebenprodukt chemischer Reaktionen, die Kalkstein bei der Zementherstellung in Klinker verwandeln. In der chemischen Fertigungsindustrie kann die Produktion von synthetischen Chemikalien, Kunststoffen und anderen Produkten zu CH4, N2O und CO2 führen.
Treibhausgase sind notwendig, um auf der Erde eine erträgliche Temperatur aufrechtzuerhalten. Mit zunehmender Treibhausgaskonzentration wird jedoch mehr Wärme in der Atmosphäre gespeichert, was zu schwerwiegenden Folgen für das globale Klima und die Umwelt führen kann. Zu diesen Folgen gehören:
Treibhausgasemissionen sind einer der Hauptverursacher der Erderwärmung. Sie erhöhen den Treibhauseffekt und führen zu weltweit steigenden Temperaturen. Die letzten Jahre gehörten zu den heißesten seit Beginn der Aufzeichnungen. Laut Intergovernmental Panel on Climate Change Assessment Report der Vereinten Nationen fiel jedes der letzten vier Jahrzehnte in Folge wärmer als alle vorherigen Jahrzehnte seit 1850 aus.3 Diese zunehmende Hitze kann zu häufigeren und schwereren Wetterereignissen wie Hurrikanen, Überschwemmungen, Hitzewellen und Dürren führen.
Höhere Temperaturen tragen dazu bei, das Abschmelzen von Polareis und Gletschern zu beschleunigen. Dies trägt zum Anstieg des Meeresspiegels bei und stellt eine erhebliche Bedrohung für Küstengemeinden und tiefer gelegene Regionen dar.
Mehr CO2 in der Atmosphäre führt zu einem höheren CO2-Wert in den Weltmeeren. Dies führt zu einer Versauerung der Ozeane, die das Leben im Meer, zum Beispiel für Korallenriffe und Schalentiere, schädigen kann.
Der Klimawandel kann zu einem Verlust der biologischen Vielfalt führen, da Arten Schwierigkeiten haben, sich an Veränderungen anzupassen, oder vom Aussterben bedroht sind. Steigende Temperaturen können die Migrationsmuster von Vögeln beeinflussen oder zu einem Zustrom invasiver Arten führen. Diese Veränderungen können verheerende Auswirkungen auf die komplexen Nahrungsketten haben, die Ökosysteme antreiben und sich auf all ihre Ebenen auswirken.
Einige Treibhausgase tragen zu einer schlechten Luftqualität bei, was bei Menschen zu Atemproblemen und anderen Gesundheitsschäden führen kann. Durch den Klimawandel verursachte Wetterbedingungen wie Dürren und Waldbrände haben einen Anstieg von bodennahem Ozon, Staub, Rauch und anderen Schadstoffen zur Folge. Es kann auch zu einer Ausbreitung oder Erhöhung des Allergenspiegels in der Luft kommen.
Die Beeinträchtigung der Umwelt kann sich auf eine Vielzahl von Branchen und Unternehmen auswirken, da sie die Lieferketten und den Zugang zu Ressourcen beeinträchtigt. Der Klimawandel hat zudem verheerende Auswirkungen auf den Landwirtschaftssektor, da extreme Wetterbedingungen, Temperaturschwankungen, Wasserverfügbarkeit und schlechte Luftqualität das Wachstum und die Ernte von Nutzpflanzen beeinträchtigen. Der Tourismus und andere vom Wetter abhängige Wirtschaftszweige sind ebenso gefährdet. So könnten beispielsweise Skigebiete dauerhaft schließen, wenn die Erwärmung die Schneemengen verringert.
Aufgrund ihres immensen Beitrags zur Erderwärmung ist die Reduzierung der Treibhausgasemissionen von entscheidender Bedeutung für die Eindämmung des Klimawandels. Um dies zu erreichen, bündeln Einzelpersonen, Unternehmen und staatliche Institutionen ihre Bemühungen zur Senkung der Emissionen und streben das Endziel Netto-Null an – den Punkt, an dem die Menge der ausgestoßenen Treibhausgase der Menge entspricht, die aus der Atmosphäre entfernt wird, was den Menschen effektiv entlasten und verursachte Emissionen möglichst nahe bei Null liegen würden.
Zu den Strategien, die zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen beitragen könnten, gehören:
Eine der effektivsten Möglichkeiten, CO2-Emissionen zu reduzieren, ist der Übergang von fossilen Brennstoffen zu erneuerbare Energiequellen wie Solar-, Wind- und Wasserkraft. Diese Umstellung auf erneuerbare Energiequellen verringert die Abhängigkeit von der emissionsintensiven Verbrennung fossiler Brennstoffe und senkt damit die Emissionen aus der Stromerzeugung und dem Transport.
Die Verbesserung der Energieeffizienz in Wohnhäusern, Gebäuden und Industrieräumen reduziert den Energieverbrauch und damit die Treibhausgasemissionen. Diese Änderung am Energieverbrauch kann durch Gebäudeisolierung, energieeffiziente Geräte und nachhaltige Designverfahren erreicht werden. Auf Unternehmens- und Industrieebene können neue Technologien mit einem besseren Energiemanagement Unternehmen dabei unterstützen, ihre CO2-Bilanz zu reduzieren.
Die Reduzierung der Emissionen im Verkehrssektor umfasst den Umstieg auf Elektrofahrzeuge, den Ausbau des öffentlichen Nahverkehrs und die Förderung von Fahrgemeinschaften, Radfahren und Zufußgehen.
Die Umsetzung nachhaltiger Praktiken, wie ein reduzierter Düngemitteleinsatz und eine verantwortungsvolle Landbewirtschaftung, können die N2O-Emissionen verringern und die Bodengesundheit fördern. Die Wiederherstellung und das Pflanzen von Bäumen kann dazu beitragen, CO2 aus der Atmosphäre zu entfernen.
Digitalisierung, künstliche Intelligenz (KI), fortschrittliche Datenerfassung und -analyse und andere technologische Innovationen können zu den Bemühungen um die Eindämmung der Emissionen beitragen. Beispielsweise kann der Einsatz von Drohnen und Sensoren dabei helfen, landwirtschaftliche und industrielle Prozesse zu präzisieren und so die effizienteste Nutzung der Ressourcen sicherzustellen. KI-gestützte Sortiersysteme können zudem wiederverwertbare Materialien genauer trennen als eine manuelle Sortierung, was sich unterstützend auf die Abfallentsorgung auswirkt.
In kleinerem Rahmen ergreift auch jeder Einzelne Maßnahmen, um seinen persönlichen CO2-Fußabdruck zu verringern. Dazu gehören Recycling, die Umstellung auf nachhaltige Energiequellen und Verkehrsmittel sowie die Änderung von Ernährungs- und anderen Lebensgewohnheiten. Man kann Tools wie den Household Carbon Footprint Calculator der US-Umweltschutzbehörde4 oder den Lifestyle Calculator des Rahmenabkommens der Vereinten Nationen zu Klimaänderungen5 verwenden, um ihre Auswirkungen zu messen.
Länder weltweit handeln in Übereinstimmung mit dem Abkommen von Paris, einem internationalen völkerrechtlichen Vertrag, der anlässlich der Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen 2015 beschlossen wurde, um die Auswirkungen von Treibhausgasemissionen zu begrenzen.6 Zu den Bemühungen gehören die staatliche Unterstützung erneuerbarer Energien durch Subventionen und andere Anreize, Kraftstoffeffizienzstandards für Fahrzeuge und Industriebetriebe sowie Investitionen in den öffentlichen Nahverkehr. Regierungen erlassen außerdem Umweltvorschriften und -standards, um Emissionen zu begrenzen. Durch die Bepreisung von CO2-Emissionen können Regierungen CO2-Steuern erheben oder Emissionshandelssysteme einrichten, um Unternehmen und Einzelpersonen zu ermutigen, ihre Emissionen zu reduzieren.
Um Netto-Null Treibhausgasemissionen zu erreichen, messen Unternehmen ihre CO2-Emissionen und identifizieren Möglichkeiten zur Minderung ihrer Treibhausgasemissionen. Dabei konzentrieren sie sich auf ihre Scope-1-Emissionen aus ihren eigenen Quellen und ihre Scope-2-Emissionen, die durch verbrauchten Strom und andere Ressourcen erzeugt werden. Sie befassen sich außerdem mit Scope-3-Emissionen, auch Emissionen der Lieferkette genannt, die aus indirekten Quellen wie Transport, Lieferkette, Produktnutzung und Entsorgung resultieren. Einige ihrer Möglichkeiten zur Verringerung der Emissionen durch Entkarbonisierung umfassen:
Die Nachverfolgung von Emissionen über die Kohlenstoffbilanzierung ermöglicht es Unternehmen, Transparenz und Umweltverpflichtung zu demonstrieren, während sie Ziele festlegen und Fortschritte messen.
Die CCS-Technologie erfasst CO2-Emissionen von Kraftwerken und industriellen Prozessen und speichert sie dann unterirdisch, sodass sie nicht in die Atmosphäre eindringen können.
Die Verringerung von Energieverschwendung und die Steigerung der Energieeffizienz können zu einem verbesserten Energieverbrauch führen. Die Umstellung auf erneuerbare Energiequellen trägt zu den Bemühungen um die Entkarbonisierung bei und kann außerdem dabei helfen, die Betriebskosten zu senken. Umwelt-, Sozial- und Governance-Software unterstützt Unternehmen dabei, Möglichkeiten zur Effizienz- oder Abfallreduzierung zu identifizieren und ihre Emissionen zu messen und zu steuern.
Um zur Reduzierung der Scope-3-Emissionen beizutragen, arbeiten viele Unternehmen eng mit ihren Lieferanten zusammen, um den gesamten CO2-Fußabdruck von Produkten und Materialien zu reduzieren.
Berechnen Sie GHG-Emissionen so genau wie möglich, sammeln Sie Erkenntnisse und verfolgen Sie die Fortschritte im Hinblick auf Entkarbonisierungsziele mit der Software für das Management von GHG-Emissionen.
Fußnoten
Alle Links befinden sich außerhalb von ibm.com
1 Gebrochener Rekord: Der atmosphärische Kohlendioxidgehalt steigt erneut, National Oceanic and Atmospheric Administration, Juni 2023.
2 Kühe und Klimawandel, University of California, Davis, Juni 2019.
3 Klimawandel 2021: Die Grundlage physikalischer Forschung, Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), August 2021.
4 Household Carbon Footprint Calculator, Environmental Protection Agency (EPA.gov), Juni 2023.
5 Lifestyle-Rechner, Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen, September 2021.
6 Das Pariser Abkommen, Vereinte Nationen, undatiert.