Kohlendioxid (CO2) wird oftmals als das wichtigste Treibhausgas bezeichnet. Diese Aussage muss jedoch präzisiert werden. Eine besonders große Klimawirkung hat das Kohlendioxid nur deshalb, weil es im Vergleich zu anderen Treibhausgasen in einer viel größeren Menge ausgestoßen wird. Außerdem wird Kohlendioxid sehr langsam abgebaut. Lässt man den Zeitfaktor und die Abbaudauer außer Betracht und berücksichtigt nur das Treibhauspotenzial über 100 Jahre hinweg, dann ist Kohlendioxid keinesfalls am klimaschädlichsten.

Der starke Anstieg des Kohlendioxid-Gehalts in der Atmosphäre ist in erster Linie vom Menschen verursacht, nicht von natürlichen Emittenten. Auch die Ozeane können nicht als Verursacher angesehen werden. Ozeane speichern in erster Linie Kohlendioxid, geben es nur in geringerem Maße ab. Dass die Ozeane zunehmend Kohlendioxid freisetzen, liegt an deren Erwärmung. Diese ist jedoch nicht vorrangig mit verstärkter Sonnenaktivität zu erklären, sondern mit der klimaschädlichen Wirkung von Treibhausgasen. Die zunehmende Freisetzung von Kohlendioxid seitens der Ozeane ist also die Folge der in hohem Maße von Treibhausgasen verursachten Klimaerwärmung.

Der steigende Kohlendioxid-Gehalt in der Atmosphäre kann auf die Pflanzen einen „Düngemittel-Effekt“ haben. Dieser ist jedoch nicht so stark, dass die klimaschädliche Wirkung von Treibhausgas gleichsam aufgehoben wird.

Der Anteil von Kohlendioxid am Gasgemisch der Atmosphäre

Gegenwärtig beträgt der Anteil von Kohlendioxid 0,04 Volumenprozent. Die Konzentration wird auch in Anzahl der Teile pro eine Million Teile (parts per million, abgekürzt: ppm) angegeben. Sie betrug bei Kohlendioxid im Jahr 2022 weltweit durchschnittlich 417 ppm. Wenn wir uns das gesamte Gasgemisch der Atmosphäre der Erde als einen großen Spielwürfel vorstellen, der aus einer Million winzigen Spielwürfeln besteht, dann handelt es sich bei 417 Spielwürfeln um Kohlendioxid. Einzig unter dem Gesichtspunkt der Menge betrachtet, ist der Anteil sehr gering.i

In vorindustrieller Zeit (vor 1850) betrug die Kohlendioxid-Konzentration im weltweiten Durchschnitt etwa 280 ppm. Noch in den 1960er Jahren betrug sie etwa 320 ppm, bei steigender Tendenz. Die Zunahme der Kohlendioxid-Konzentration hat sich seitdem beschleunigt.ii

Natürliche Kohlendioxid-Emissionen aus Ozeanen, Vulkanen und Vegetation

Als wesentliche natürliche Kohlendioxid-Emittenten werden verschiedentlich die Ozeane, die Vulkane und zerfallende Biomasse angeführt.

Die Ozeane stellen allerdings zunächst einmal Kohlendioxid-Senken (oder: Kohlenstoff-Senken) dar, d. h. sie nehmen Kohlendioxid auf und speichert diesen zeitweise oder dauerhaft. Die Aufnahme von Kohlendioxid erfolgt in zwei Schritten: Zuerst löst sich das Kohlendioxid im Oberflächenwasser und erhöht damit zunächst dort den Kohlenstoffanteil. Danach wird das gelöste Kohlendioxid durch Meeresströmungen und Mischungsprozesse von der Oberfläche bis tief in die Ozeanbecken verfrachtet. Dort kann der Kohlenstoff über lange Zeiträume verbleiben und sich anreichern. Von 1994 bis 2007 haben die Ozeane rund ein Drittel der von Menschen verursachten Kohlendioxid-Emissionen aufgenommen. Die Aufnahme und Speicherung von Kohlendioxid erfolgt jedoch zu dem Preis, dass die Ozeane versauern. Das führt zum Absterben von Korallen, womit auch das Leben einer Vielzahl von Meereslebewesen gefährdet wird.iii

Mit der Erwärmung des Klimas erwärmen sich auch die Ozeane. Im Jahr 2016 lag die Durchschnittstemperatur der Meeresoberflächen um 0,75°C über dem Durchschnitt des vergangenen Jahrhunderts, im Jahr 2019 um 0,74°C. Seit den späten 1970er Jahren waren die Temperaturen der Ozeane in jedem einzelnen Jahr überdurchschnittlich warm. Zwar werden die jährlichen Durchschnittstemperaturen auch von natürlichen Wetterphänomenen wie El Niño und La Niña beeinflusst, womit nicht in jedem Jahr ein Temperaturanstieg zu verzeichnen ist, jedoch zeigt die Tendenz eindeutig nach oben.iv Mit zunehmender Erwärmung verringert sich die Fähigkeit der Ozeane, Kohlendioxid zu speichern. Dafür setzen die Ozeane vermehrt Kohlendioxid frei.v Daraus kann aber nicht geschlossen werden, dass die steigende Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre in einem beträchtlichen Maße auf die Ozeane als Kohlendioxid-Emittenten zurückzuführen sei.vi Die Ozeane sind weiterhin noch vorrangig Kohlendioxid-Speicher.

Auch die Vulkane setzen Kohlendioxid frei, auch die erloschenen. Allerdings kann die rapide steigende Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre nicht auf die Vulkane zurückgeführt werden, denn dies würde eine deutlich vermehrte Vulkan-Aktivität voraussetzen. Eine solche vermehrte Vulkan-Aktivität hat es jedoch in den letzten Jahrzehnten nicht gegeben. Auch haben sich größere Vulkanausbrüche nicht nennenswert in den laufenden Messungen der atmosphärischen Kohlendioxid-Messungen niedergeschlagen.vii

Und schließlich setzt auch verrottende oder verbrennende Vegetation Kohlendioxid frei. Allerdings fügt die Vegetation der Atmosphäre kein Kohlendioxid hinzu. Alles was verrottet oder verbrennt, muss ja vorher gewachsen sein. Das Kohlendioxid, das bei der verrottung oder Verbrennung frei wird, wurde vorher durch Photosynthese der Atmosphäre entnommen. Es handelt sich um einen Kreislauf, den man sich bei der Nutzung von Bioenergie, etwa dem heizen mit Holz, zunutze macht. Wälder erhöhen nur dann die Kohlendioxid-Menge in der Luft, wenn sie abgeholzt werden, abbrennen oder sterben.viii

Eine besondere Rolle im Hinblick auf das Klima spielen die Moore. Moore sind über Jahrtausende an Standorten entstanden, wo Pflanzen wie Torfmoose, Schilf oder Seggen wegen Wasserüberschuss nicht vollständig abgebaut wurden. Sie werden dort konserviert und es entsteht Torf, der zu mehr als 50 % aus Kohlenstoff besteht. Nasse Moore entziehen der Atmosphäre über lange Zeiträume hinweg Kohlendioxid., indem sie den Kohlenstoff als organische Substanz im Boden speichern. Wenn Moore entwässert werden, gelangt Sauerstoff in den Boden. Dabei wird der Torfkörper und es entstehen große Mengen Kohlendioxid, die in die Atmosphäre gelangen.ix

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass natürliche Kohlendioxid-Emittenten kaum den starken Anstieg der Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre, wie er insbesondere in den letzten Jahrzehnten festzustellen ist, verursacht haben können. Allerdings stellt die Erhöhung der Kohlendioxid-Emissionen durch die Zerstörung von Wäldern und Mooren seitens der Menschen sowie durch die Erwärmung der Ozeane eine ernsthafte Bedrohung für das Klima dar.

Der „Düngeeffekt“ durch eine steigende Kohlendioxid-Konzentration

Pflanzen nehmen aus der Umgebung Wasser und Kohlendioxid auf und stellen dann mit Hilfe der Energie des Sonnenlichts den Zucker Glucose und Sauerstoff her. Den Sauerstoff benötigen wir zum Atmen und mit dem Zucker Glucose kann sich die Pflanze selbst ernähren und wachsen. Wenn die Kohlendioxid-Konzentration in der Luft zunimmt, dann verstärkt sich dieser „Photosynthese“ genannte Prozess. Insofern hat zunehmendes Kohlendioxid einen „Düngeeffekt“.

Allerdings tritt der „Düngeeffekt“ nicht bei allen Pflanzen gleichmäßig auf. Manche Pflanzen können das zusätzliche Kohlendioxid besser verarbeiten als andere Pflanzen. So kann eine erhöhte Kohlendioxid-Konzentration zu einem Wandel der Vegetation führen. Bei Nahrungslieferanten kann das beschleunigte Wachstum zu Lasten der Qualität gehen, weshalb nicht unbedingt die Ernährungslage besser wird. Auch benötigen Pflanzen für das Wachstum nicht nur Kohlendioxid, sondern auch andere Nährstoffe wie Phosphor oder Stickstoff, außerdem ausreichend Wasser. Phosphor und Stickstoff sind nicht immer ausreichend vorhanden und die Klimaerwärmung führt in vielen Regionen zu verstärkter Trockenheit. Leiden Pflanzen an einem Mangel an Nährstoffen und/oder unter übermäßiger Trockenheit, dann werden sie anfälliger gegenüber Schädlingen und Krankheiten. Außerdem schließen bei einer erhöhten Lufttemperatur manche Pflanzenarten als Schutz vor Austrocknung ihre Spaltöffnungen, womit sie weniger Kohlendioxid aufnehmen können. Der „Düngeeffekt“ wird also in vielfacher Weise eingeschränkt.x

Vom Menschen verursachte Kohlendioxid-Emissionen aus Verbrennungsprozessen

Der vom Menschen verursachte Kohlendioxid-Ausstoß ist fast ausschließlich auf die Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Materialien, darunter zum Beispiel Holz, Kohle, Diesel oder Gas, zurückzuführen. Kohlendioxid (CO2) entsteht, wenn bei der Verbrennung Kohlenstoff (C) und Sauerstoff (O2) miteinander reagieren.xi Die Freisetzung von Kohlendioxid ist insbesondere dann problematisch, wenn sie bei der Verbrennung von Materialien erfolgt, die zuvor über Jahrtausende hinweg Kohlenstoff gebunden haben, wie es insbesondere bei Kohle, Gas oder Heiz- oder Kraftstoffen aus Erdöl der Fall ist. Auch bei der Verbrennung von Holz entsteht Kohlendioxid, allerdings ist Holz ein nachwachsender Rohstoff. Es wird also bei der Verbrennung nur so viel Kohlendioxid freigesetzt, wie der Baum oder Busch zuvor beim Wachsen gebunden hat.

Treibhauspotenzial von Kohlendioxid

Bei der Berechnung des Treibhauspotenzials von Treibhausgasen wird das Kohlendioxid als Bezugsgröße verwendet. Kohlendioxid hat einen GWP100 von 1, was bedeutet, dass das Treibhauspotenzial von Kohlendioxid über 100 Jahre gesehen einen Wert von 1 hat. Damit ist es über eine Zeitspanne von 100 Jahren hinweg gesehen keineswegs das Gas mit der größten Klimawirkung. Methan beispielsweise hat laut dem Vierten Sachstandsbericht des Weltklimarats einen GWP100 von 25. Über 25 Jahre hinweg gesehen ist Methan also 25mal so klimaschädlich wie Kohlendioxid.

Rechnet man die Klimawirkung mit ein, dann entfielen im Jahr 2020 in Deutschland 87,1 % des Treibhausgas-Ausstoßes auf Kohlendioxid. Diese besonders große Klimawirkung hat das Kohlendioxid nur deshalb, weil es im Vergleich zu anderen Treibhausgasen in einer viel größeren Menge ausgestoßen wird. Außerdem wird Kohlendioxid sehr langsam abgebaut. Nach 1000 Jahren sind davon noch etwa 15 bis 40 % in der Atmosphäre übrig. Der gesamte Abbau dauert mehrere hunderttausend Jahre.xii

i Vgl. Stefan Uhlig, Der natürliche Klimawandel. Fakten aus geologischer, archäologischer und astrophysikalischer Sicht, Sargans, Schweiz 2021, 115-117, der daraus schließt, dass die Bedeutung von Kohlendioxid hinsichtlich der Klimaerwärmung vollkommen vernachlässigbar sei.

ii Vgl. https://www.umweltbundesamt.de/daten/klima/atmosphaerische-treibhausgas-konzentrationen#kohlendioxid- (aufgerufen am 16.05.2023).

iii Vgl.https://www.wissenschaft.de/erde-umwelt/wie-viel-co2-schlucken-die-ozeane/ (aufgerufen am 16.05.2023).

iv Vgl. https://de.statista.com/infografik/19424/weltweite-meerestemperatur/; https://de.statista.com/statistik/daten/studie/1298995/umfrage/temperaturanstieg-in-den-weltmeeren/ (jeweils aufgerufen am 16.05.2023).

v Ausführlich zur Speicherung und Freisetzung von Kohlendioxid seitens der Ozeane siehe GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, Factsheet, Hintergrund II: Der natürliche Kohlenstoffkreislauf der Erde. Kohlenstoffspeicher Ozean: So nimmt das Meer Kohlendioxid auf, Mai 2023.

vi Entgegen Stefan Uhlig, Der natürliche Klimawandel. Fakten aus geologischer, archäologischer und astrophysikalischer Sicht, Sargans, Schweiz 2021, 54-55.

vii Vgl. https://helmholtz-klima.de/klimafakten/behauptung-vulkane-emittieren-mehr-kohlendioxid-als-die-menschen (aufgerufen am 16.05.2023).

viii Vgl. https://scilogs.spektrum.de/klimalounge/der-globale-co2-anstieg-die-fakten-und-die-bauernfaengertricks/ (aufgerufen am 16.05.2023).

ix Vgl. Mooratlas: Daten und Fakten zu nassen Klimaschützern, Berlin 2023, 22.

x Vgl. https://www.pflanzenforschung.de/de/pflanzenwissen/journal/mehr-co2-gleich-mehr-ertrag (aufgerufen am 16.05.2023).

xi Vgl. https://www.umweltbundesamt.de/daten/klima/treibhausgas-emissionen-in-deutschland#entwicklung-der-treibhausgase-kohlendioxid-methan-distickstoffoxid; https://flexikon.doccheck.com/de/Kohlendioxid (jeweils aufgerufen am 24.05.2023).

xii Vgl. https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimaschutz-energiepolitik-in-deutschland/treibhausgas-emissionen/die-treibhausgase (aufgerufen am 24.05.2023).