Kuhrülpser, Mülldeponierülpser, verrottende Halme, Viehmist und mehr haben große Auswirkungen auf das Klima

Unsere Methanemissionen aus all den Abfällen, die wir überall herumliegen lassen, sind ein über 15 % so großes Problem wie das Kohlendioxid aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe.

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Die Welt stellt zu viel Methan aus unserem Bioabfall her, möchte aber absichtlich mehr Methan herstellen

Die Verbrennung fossiler Brennstoffe ist also das größte Klimaproblem. Aber auch das gesamte Methan aus unseren Abfallströmen ist ein großes Problem. Erdgas besteht hauptsächlich aus Methan, auch bekannt als CH4, einem Kohlenstoffatom und vier Wasserstoffatomen. Und es ist ein Problem, weil es ein viel stärkeres Treibhausgas als Kohlendioxid ist, obwohl es in unserer Atmosphäre schneller zerfällt. Infrarotstrahlung vom Boden wird von einem Methanmolekül viel stärker absorbiert und emittiert als von einem Kohlendioxidmolekül, 26-mal so stark über 100 Jahre und 83-mal so stark über 20 Jahre.

Globales Methanbudget aus dem Global Carbon Project

Ich habe vor ein paar Jahren viel Zeit damit verbracht, Lebenszyklusanalysen (LCA) der vorgelagerten Methanemissionen aus der Erdgasgewinnung, -verarbeitung und -übertragung zu überprüfen, da dies ein zentraler Punkt in der Diskussion über blauen Wasserstoff war. Es gab duellierende US-amerikanische und europäische LCAs, wobei die europäische das Problem weitaus optimistischer ansah als die amerikanische. Die amerikanische von Jacobson und Howarth war höher, weil sie die Systemgrenze weiter zogen und weil sie die recht bemerkenswert schlechten Upstream-Emissionen der USA betrachteten. Der europäische Ansatz stützte sich sehr gerne auf das beste norwegische Emissionsmanagement und zog die Systemgrenzen enger. Viele Wasserstofftypen waren von der europäischen LCA begeistert. Ich war nicht so beeindruckt.

Vor allem aufgrund der führenden Position von Methanol – fälschlicherweise Holzalkohol genannt, da es aus Erdgas hergestellt wird – als Ersatz für Schiffstreibstoffe habe ich mich heutzutage mit dem Problem menschlicher Ursachen für biologisch gewonnenes Methan befasst. Einer der Wege zu kohlenstoffarmem Methanol führt über biologisch gewonnenes Methan, das viel besser ist als fossiles Methan, aber immer noch ein Problem darstellt. Wie ich den technischen Führungskräften von Stena kürzlich während der Debatte über die Dekarbonisierung des Seeverkehrs sagte: Wenn Biomethanol der Schiffstreibstoff der Zukunft wäre, würde ich mit den Schultern zucken und weitermachen. Ich glaube nicht, dass dies aus anderen Gründen der Fall sein wird, aber es gibt schlechtere Alternativen, wie zum Beispiel Ammoniak.

Es hat eine Weile gedauert, aber schließlich hat mich jemand auf die Daten des Global Carbon Project zu diesem Thema hingewiesen.

Was ist mit den Einheiten? Ein Teragramm? Was ist das? Nun, es sind eine Million Tonnen. Nennen wir es 240 Millionen Tonnen Methan pro Jahr aus biologischer Sicht durch menschliche Ursachen. Beachten Sie, dass es sich zumindest laut dieser Quelle um weit mehr als das Doppelte der vorgelagerten Emissionen der Industrie für fossile Brennstoffe handelt und dass aktuelle Daten deutlich machen, dass ihre Emissionen jedoch höher sind als zuvor. Das macht die Industrie für fossile Brennstoffe nicht im Entferntesten umweltfreundlich, aber es kontextualisiert ihre Emissionen ein wenig.

Denken Sie daran, wir müssen das mit 26 bis 83 multiplizieren. Das macht 6 bis 20 Milliarden Tonnen CO2e pro Jahr. Denken Sie daran, dass das CO2, das die globale Erwärmung verursacht, etwa 40 Milliarden Tonnen pro Jahr beträgt. Ja, unsere Methanemissionen aus all den Abfällen, die wir überall herumliegen lassen, sind 15 bis 50 % so großes Problem wie das Kohlendioxid aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe, zumindest nach dieser Quelle und nach Berechnungen. Es ist nicht so, dass die IPCC-Leute auch nur annähernd uninformiert oder dumm wären, also haben sie es herausgefunden.

Lassen Sie uns ein wenig darüber sprechen, woher Methan in biologischen Prozessen kommt. Es ist die Kehrseite von Kohlendioxid. Wenn sich Pflanzenmaterial in Gegenwart von Sauerstoff zersetzt, erledigen kleine Mikroben, die Sauerstoff benötigen, die Arbeit und wandeln den Kohlenstoff im Pflanzenmaterial in CO2 um. Das ist in Ordnung, da der Kohlenstoff ohnehin aus der Atmosphäre stammte, als Pflanzen das CO2 einatmeten, um ihre Zellen zu bilden.

Aber wenn kein Sauerstoff vorhanden ist, kommen andere Mikroben zum Spielen heraus. Diese zersetzen das Pflanzenmaterial und wandeln es stattdessen in Methan um. Und das ist ein Problem. Pflanzen in CO2 umzuwandeln ist in Ordnung, weil das globale Erwärmungspotenzial schädlich ist, aber sie in Methan umzuwandeln ist scheiße, weil das Problem der globalen Erwärmung 26- bis 83-mal so schlimm ist.

Wie bereits erwähnt, sind unsere Methanemissionen aus unseren biologischen Abfällen weit mehr als doppelt so hoch wie die aus fossilen Brennstoffen. Woher kommen diese Methanemissionen? Nun, mehrere Quellen, nicht in der richtigen Reihenfolge.

Zunächst einmal unser Vieh. Ihre vier Mägen verwandeln Gras in Rindfleisch und Milch, aber sie verwandeln es auch in Methan. Kuhrülpsen sind ein Klimaproblem.

Zweitens: Viehmist, etwa 1,4 Milliarden Tonnen allein in Europa pro Jahr. Ja, große Haufen davon überall, oft in Teichen gesammelt. Das Zeug an der Außenseite nimmt den Sauerstoff auf und es entsteht Kohlendioxid. Das Material im Inneren der Teiche und Pfähle erhält keinen Sauerstoff, sodass Methan entsteht. Übrigens gute und schlechte Nachrichten über Freilandrinder.

Drittens Stängel von Getreide und anderen Feldfrüchten. Wir essen sie nicht, also stapeln wir sie neben den Feldern. Noch einmal: Das Zeug draußen bekommt Sauerstoff und Kohlendioxid, aber das Zeug, das in der Mitte der Haufen vergraben ist, hat keinen Sauerstoff, also Methan.

Viertens Reisfelder. Ja, das ganze Wasser rund um die Wurzeln scheint perfekte Bedingungen dafür zu schaffen, dass die Dinge im Schlamm von Insekten gefressen werden, die keine Sauerstofffans sind, und somit Methan.

Fünftens Lebensmittelverschwendung, etwa 2,5 Milliarden Tonnen pro Jahr oder ein Drittel aller von uns hergestellten Lebensmittel. Ja, es gibt kein Problem mit Hunger, es gibt ein Problem damit, dass wir Lebensmittel wegwerfen. Und es wandert in Haufen, wo das Zeug auf der Außenseite den Sauerstoff bekommt, der große Teil im Inneren jedoch nicht, also Methan.

Sechstens: Mülldeponien. Der gesamte biologische Abfall, den wir auf Mülldeponien lagern, wird größtenteils von weiteren Abfällen verdeckt, so dass bei der Zersetzung wiederum kein Sauerstoff vorhanden ist, sodass Methan entsteht. Dies überschneidet sich natürlich mit Lebensmittelverschwendung.

Siebtens, ineffektive Verbrennung von Pflanzenabfällen. Vielerorts werden viele Abfallhalme, Mist und Holzreste verbrannt. Theoretisch wird es dadurch in Kohlendioxid umgewandelt, aber in Wirklichkeit ist es, wie das Abfackeln von Erdgasemissionen aus Ölquellen, einfach nicht so effektiv. Mehr Methan.

Achtens: Holzabfallhaufen in Sägewerken. Große Sägemehlhaufen sehen, wie das Holz in der Mitte der Haufen Methan ausstößt, wenn sie dort liegen.

Endlich Dämme. Warte was? Ja, kein großer Beitrag, aber trotzdem. Wenn wir einen neuen Damm bauen und den Stausee fluten, wird eine Menge Biomasse dem Kontakt mit Sauerstoff entzogen. Und als Ergebnis können diese Methan ausstoßenden Käfer ihre Arbeit erledigen. Aus diesem Grund wird beispielsweise der Site-C-Staudamm in BC nach seiner Inbetriebnahme jahrzehntelang keinen CO2-neutralen Strom produzieren.

Nun würde jeder, der sich das anschaut, sagen: Wow, das ist ein Problem, wir müssen wirklich weniger Pflanzenmaterial verrotten lassen, ohne dass Sauerstoff in der Nähe ist. Aber nein. Viele Leute scheinen es für eine großartige Idee zu halten, mit sogenannten anaeroben Fermentern mehr Methan aus Pflanzenmaterial zu erzeugen. Anaerob bedeutet einfach „in Abwesenheit von Sauerstoff“, Sie wissen also, was das bedeutet. Ja, kein Sauerstoff, also erzeugen wir stattdessen Methan mit den Käfern.

Es gibt einen großen Markt für anaerobe Fermenter, weil dort jede Menge Erntehalme, Tiermist und Ähnliches herumliegen und darauf warten, in etwas Nützliches umgewandelt zu werden. Nicht ganz die richtige Einstellung, aber nah dran.

Was zu tun was zu tun. Zum Glück gibt es eine Menge Antworten.

Für Kuhrülpser, Seetang. Es gibt eine chemische Verbindung in Algen, die bei Kühen wie Beano wirkt und das Methan-Rülpsen um bis zu 80 % reduziert. Freilaufende Kühe sind schwer zu erreichen, aber das ganze Weidevieh? Geben Sie ihnen schon jetzt Seetang-Beano. Und für Milchvieh gibt es Ställe mit Belüftungssystemen. Das bedeutet, dass wir mit ihrem Methan etwas anfangen können, indem wir Technik in das Lüftungssystem einbauen. Die beste Lösung scheinen Methanophile zu sein, also Insekten, die Methan lieber fressen, anstatt es selbst zu produzieren.

Für den Viehdung gibt es zwei Wege. Die erste besteht darin, es einfach mechanisch auszubreiten und umzudrehen. Machen Sie es gut und setzen Sie es Sauerstoff aus. Lassen Sie nicht viele Haufen davon liegen, in deren Inneren sich kein Sauerstoff befindet. Führen Sie bei Schweinemistteichen Sprudelschläuche durch den Boden und pumpen Sie Luft durch, um den Mist zu belüften. Dann wird der Tiermist in Kohlendioxid umgewandelt, was in Ordnung ist. (Oh, und freilaufende Rinder können nicht mit Beano-Algen gefüttert werden, aber sie hinterlassen auch Kuhfladen, die ausgebreitet und Sauerstoff ausgesetzt sind, also weniger ein Methanproblem.)

Zweitens: Sammeln Sie Viehmist und verwandeln Sie ihn in Biokraftstoffe. Die EU finanziert eine Studie zur Umwandlung von Viehmist in Flugzeugtreibstoff, die nur geringe technische Risiken birgt. Vermeiden Sie das Methan aus verrottendem Tiermist, stellen Sie Biokraftstoffe für Flugzeuge her, und wenn die Flugzeuge sie verbrennen, verwandeln sie sich in Kohlendioxid. Doppelt tugendhaft.

Als nächstes kommen die Stängel unserer Feldfrüchte. Wieder einmal zwei Wege. Wirf sie und drehe sie, sodass sie in Gegenwart von Sauerstoff verrotten und sich wieder in das Kohlendioxid verwandeln, das sie der Atmosphäre auf klimaneutrale Weise entzogen haben. Als nächstes füllen Sie sie in Fermenter und Destillierapparate und verwandeln sie in Biokraftstoffe für die anspruchsvollen Bereiche der Luft- und Seeschifffahrt.

Reisfelder? Dafür habe ich keine gute Lösung. Entschuldigung.

Lebensmittelverschwendung? Beseitigen Sie es so weit wie möglich. Wir können viel effizienter sein, als dass ein ganzes Drittel der Lebensmittel weltweit verschwendet wird. Entsorgen Sie die verbleibenden Reste nach Möglichkeit von der Mülldeponie. Schieben Sie es noch einmal in Fermenter und Destillierapparate, um Biokraftstoffe für die eigentlich schwer zu bewältigenden Segmente der Seeschifffahrt herzustellen.

Deponien? Entfernen Sie so viel biologischen Abfall wie möglich von ihnen. Die Reduzierung und Umleitung von Lebensmittelabfällen wäre eine große Hilfe. Unsere kontinuierlichen Bemühungen, papierlos zu werden, werden hilfreich sein. Und es ist gut, Rohre hineinzuschieben, um dem Methan einen Weg zum Entweichen zu geben, solange wir das austretende Methan zur Verwendung auffangen oder sehr effizient verbrennen. Schließlich müssen wir immer noch Methanol aus irgendetwas herstellen, und Biomethan, dessen Herstellung wir nicht vermeiden können, ist viel sinnvoller als die absichtliche Herstellung von Methan.

Verbrennen Pflanzenstiele stark? Nun, es ist sehr sinnvoll, die Beträge wie bei früheren Ansätzen zu reduzieren. Dann ist es sinnvoll, den Rest in Pyrolysegeräte verschiedener Art zu stecken. Wir können Biorohstoffe als weiteren Weg zu Biokraftstoffen für schwierige Ziele herstellen, und Biokohle oder sogar Ruß, den wir vergraben oder zu Reifen verarbeiten können. Viel besser als Methan.

Dämme? Nun, wenn wir die Dinge bauen, bauen wir sie nur an Orten, an denen es nicht viele Pflanzen und keinen nährstoffreichen Boden gibt. Weit im Norden. Wüsten. Und entfernen Sie alle Pflanzen und Bäume, die im Bereich des Stausees vorhanden sind, so gründlich wie möglich, bevor wir den Damm füllen.

Wir haben Lösungen, so schwer sie global umzusetzen sind. Einige davon sind einfacher, weil wir die Orte, an denen sie existieren, konzentriert haben, etwa Milchställe, Mülldeponien und städtische Lebensmittelverteilungssysteme. Wir können dieses große Problem des Klimawandels reduzieren. Und wir sollten wirklich nicht dazu beitragen, indem wir mit anaeroben Fermentern absichtlich mehr Methan erzeugen.

ist Mitglied des Beirats des Elektro-Luftfahrt-Startups FLIMAX, Chefstratege bei TFIE Strategy und Mitbegründer von distnc Technologies. Er moderiert den Redefining Energy – Tech-Podcast (https://shorturl.at/tuEF5) und ist Teil des preisgekrönten Redefining Energy-Teams. Er verbringt seine Zeit damit, Szenarien für die Dekarbonisierung für 40 bis 80 Jahre in die Zukunft zu entwerfen und Führungskräften, Vorständen und Investoren dabei zu helfen, heute kluge Entscheidungen zu treffen. Ob es um die Betankung der Luftfahrt, Netzspeicherung, Vehicle-to-Grid oder Wasserstoffnachfrage geht, seine Arbeit basiert auf Grundlagen der Physik, der Wirtschaft und der menschlichen Natur und ist geprägt von den Dekarbonisierungsanforderungen und Innovationen verschiedener Bereiche. Seine Führungspositionen in Nordamerika, Asien und Lateinamerika stärkten seine globale Sichtweise. Er veröffentlicht regelmäßig in mehreren Medien zu den Themen Innovation, Wirtschaft, Technologie und Politik. Er steht für Vorstands-, Strategieberater- und Vortragstätigkeiten zur Verfügung.

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