Energiequellen, Umweltverschmutzung und Klimawandel

Energiequellen und Umwelt: Eine Übersicht

Energiegehalt nicht-erneuerbarer Ressourcen

Die energetische Kraft nicht-erneuerbarer Ressourcen variiert erheblich:

• Holz: ca. 14.000 kJ/kg
• Kohle: ca. 30.000 kJ/kg
• Öl: ca. 40.000 kJ/kg
• Erdgas: 1 m³ entspricht ca. 0,9 kg Öl
• Uran: 1 g Uran-235 entspricht bis zu 1,7 Tonnen Öläquivalent
• Deuterium (Kernfusion): 1 g entspricht bis zu 7,4 Tonnen Öläquivalent

Erdgas: Eigenschaften und Nutzung

Erdgas ist ein Gemisch aus Methan und anderen Kohlenwasserstoffen. Es zeichnet sich durch einen hohen Energiegehalt und eine vergleichsweise sauberere Verbrennung aus, wobei es Kohlendioxid (CO₂) und Wasser erzeugt. Spanien hat seine Nutzung von Erdgas in den letzten Jahren intensiviert.

Kernenergie: Spaltung, Fusion und Herausforderungen

Die Kernenergie basiert auf der Nutzung von Uran-235 in Kernspaltungsreaktoren. Auch Plutonium, ein aus Uran gewonnenes Element, kann als Brennstoff dienen. Natürliches Uran kann nicht direkt als Brennstoff verwendet werden, da es nur einen sehr geringen Anteil an Uran-235 enthält. Daher muss es auf mindestens 3 % angereichertes Uran angereichert werden.

Die Kernfusion liefert für die gleiche Masse des Brennstoffs deutlich mehr Energie als die Kernspaltung. Die Energieerzeugung durch die Fusion von einem Gramm Deuterium zu Helium bietet mehr als 3,1 × 10¹¹ J. Allerdings sind Temperaturen von Millionen Grad, die für die Kernfusion notwendig sind, unter kontrollierten Bedingungen schwer zu erreichen. Bislang existiert noch kein kommerzielles Fusionskraftwerk.

Luftverschmutzung: Ursachen, Wirkungen und Schadstoffe

Definition und Formen der Luftverschmutzung

Luftverschmutzung ist die Präsenz von gasförmigen, flüssigen oder festen Stoffen in der Luft, die schädlich für den Menschen, andere Lebewesen und die Umwelt sind. Sie umfasst auch das Vorhandensein von Radioaktivität in der Luft und Lärm als Umweltbelastung.

Hauptquellen von Luftschadstoffen

Schadstoffe können natürlichen Ursprungs sein (z.B. Vulkane) oder künstlich durch menschliche Aktivitäten entstehen. Die Verbrennung fossiler Brennstoffe setzt umweltschädliche Gase in die Atmosphäre frei:

Wichtige gasförmige Schadstoffe

• Schwefeldioxid (SO₂) und Stickoxide (NOx): Verursachen Augenreizungen, Atemwegserkrankungen, verzögertes Pflanzenwachstum, Metallkorrosion und tragen zum sauren Regen bei.
• Kohlenmonoxid (CO): Ein sehr giftiges Gas; hohe Konzentrationen können zum Tod führen.
• Kohlendioxid (CO₂): Trägt maßgeblich zum Treibhauseffekt bei.

Saurer Regen: Entstehung und Folgen

Schwefeloxide (SOx) reagieren mit Wasserdampf in der oberen Atmosphäre und bilden Schwefelsäure. Auch Stickoxide (NOx) bilden Salpetersäure. Saurer Regen beeinträchtigt das Pflanzenwachstum, erhöht den Säuregehalt von Böden und Gewässern, löst giftige Metalle aus und führt zur Zerstörung von Denkmälern (insbesondere aus Stein).

Der Treibhauseffekt und globale Erwärmung

Das Leben auf der Erde hängt von der Energie der Sonne ab, die ein empfindliches Gleichgewicht bildet. Fast ein Drittel dieser Energie wird direkt in den Weltraum zurückreflektiert, da sie von der äußeren Atmosphäre, Wolken, Schwebstaub und der Erdoberfläche reflektiert wird. Ein weiterer Teil der empfangenen Energie wird von den Kontinenten und Ozeanen absorbiert und dann als Wärme in den Weltraum abgestrahlt. Ein kleiner Teil dieser Energie wird von Treibhausgasen (THG) in der Atmosphäre absorbiert.

Die wichtigsten Treibhausgase sind Kohlendioxid (CO₂) und Methan (CH₄). Das Gleichgewicht zwischen absorbierter und abgestrahlter Energie hält die Temperatur des Planeten bei durchschnittlich 15 °C. Steigt die THG-Konzentration, wird dieses Gleichgewicht gestört, was zur globalen Erwärmung führen kann. Mögliche Folgen sind: erhöhte Niederschläge in feuchten Gebieten, erhöhte Trockenheit in trockenen Gebieten, Anstieg des Meeresspiegels, Extremwetterereignisse und vieles mehr.