Emissionen fluorierter Treibhausgase

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Ein Teil der Gase, die für den Treibhauseffekt mitverantwortlich sind, nennt man fluorierte Treibhausgase (kurz: F-Gase). Um den Treibhauseffekt zu verstehen, muss man einen Blick auf die Atmosphäre unseres Planeten werfen. Sie enthält Gase, die kurzwellige Sonnenstrahlung zum großen Teil durchlässt, die Wärmestrahlung aber reflektiert. Dadurch erwärmt sich dieses System so, wie man es auch vom Funktionsprinzip eines Treibhauses kennt: Einfallende Sonnenstrahlung wird durchgelassen, die Wärmestrahlung bleibt im Treibhaus. Die Folge: Die Temperatur steigt. Die Gase, die für diesen Effekt verantwortlich sind, nennt man Treibhausgase. Der Treibhauseffekt ist an sich zunächst einmal ein natürlicher Vorgang und für das Leben auf der Erde sehr wichtig. Denn ohne Treibhausgase und ohne Treibhauseffekt läge die Durchschnittstemperatur auf der Erde nicht bei 15 °C, sondern bei -18 °C

Neben dem natürlichen Treibhauseffekt gibt es auch den durch Menschen verursachten Treibhauseffekt. Seit Beginn des Industriezeitalters produzieren wir in großen Mengen zusätzliche Treibhausgase und verstärken dadurch den Treibhauseffekt. Denn mit mehr Treibhausgasen in der Atmosphäre wird mehr Wärmstrahlung absorbiert und das Treibhaus Erde wird noch wärmer.

Was sind F-Gase?

Der Begriff „F-Gase“ steht für fluorierte Treibhausgase – das sind die teilhalogenierten Fluorkohlenwasserstoffe (HFKW), die vollhalogenierten Fluorkohlenwasserstoffe (FKW), Schwefelhexafluorid (SF6) und Stickstofftrifluorid (NF3). 

Allein in Deutschland gibt es über vierzig Anwendungsbereiche für F-Gase. Vermehrt zum Einsatz kamen sie als Ersatz für Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW). Als man in den 1980er-Jahren die zerstörerische Wirkung von FCKW auf die Ozonschicht erkannte, galten jene F-Gase, die sich nicht negativ auf die stratosphärische Ozonschicht der Erde auswirken, als idealer Ersatz. Ihren negativen Einfluss auf die Erderwärmung hatte man damals noch nicht erkannt. 

In Kälte- und Klimaanlagen werden HFKW und FKW als Kältemittel in geschlossenen Kreisläufen eingesetzt, aus denen die Gase über die gesamte Lebensdauer, d.h. von der Produktion bis zur Entsorgung entweichen. 

F-Gase: Auf Dauer schädlich

Die wichtigsten Bestandteile von F-Gasen sind Kohlenstoff, Wasserstoff und Fluor. F-Gase zersetzen sich oft nur sehr langsam und verbleiben – einmal freigelassen – mitunter hunderte oder mehrere tausend Jahre in unserer Atmosphäre. Damit sind sie schädlicher für das Klima als CO2. Das sogenannte Treibhauspotenzial (GWP) gibt an, wie schädlich ein F-Gas im Vergleich mit CO2 ist (siehe nächsten Abschnitt). Unabhängig von ihrer Verweildauer und der Höhe des GWP entstehen beim Abbau von F-Gasen Zerfallsprodukte wie Trifluoressigsäure oder Fluorwasserstoff, die negative Auswirkungen für Mensch und Umwelt haben können. Weitere Informationen sind im Artikel „F-Gas-haltige Kältemittel" zu finden.

Global Warming Potential (GWP)

  • Das Global Warming Potential (GWP, deutsch: globales Erwärmungspotenzial oder Treibhauspotenzial) ist eine Maßzahl, die hilft, die Treibhauswirksamkeit  verschiedener Stoffe vergleichbar zu machen.
  • Das GWP ist eine Zahl, die die relative Treibhauswirksamkeit eines Stoffes im Vergleich zu CO2 angibt.
  • Oft wird in Regelungen der GWP-Wert für eine Verweildauer in der Atmosphäre von 100 Jahren verwendet.
  • Die GWP-Werte der geregelten F-Gase, die als Kältemittel verwendet werden, reichen bis zu einem GWP von 12.200 für den FKW-116, der Bestandteil des Kältemittelgemisches R-508 ist. Den höchsten GWP-Wert (22.800) aller F-Gase besitzt Schwefelhexafluorid (SF6), dies ist allerdings kein Kältemittel. Außerdem gibt es fluorierte Kältemittel mit sehr kleinem GWP, die nicht dem Phase-down unterliegen. Nachteil dieser so genannten HFOs oder ungesättigten fluorierten Kältemittel, die schon heute in der Atmosphäre in immer höheren Konzentrationen gemessen werden, sind u.a. fluorierte Abbauprodukte. Insbesondere bedenklich ist dabei die persistente Trifluoressigsäure, die bereits überall in der Umwelt nachweisbar ist und sich nicht mit den üblichen Methoden der Trinkwasserreinigung entfernen lässt.        
  • Beispiel: Das Kältemittelgemisch R-404A wird zum Beispiel in Tiefkühlanlagen oder Wärmepumpen eingesetzt. Sein GWP beträgt 3922. Das bedeutet, dass ein Kilogramm R-404A auf einen Zeitraum von 100 Jahre betrachtet, 3922-mal stärker zum Treibhauseffekt beiträgt als die gleiche Menge CO2.
  • Eine Liste der Treibhauspotentiale ausgewählter Verbindungen und deren Gemische finden Sie im Onlineangebot des Umweltbundesamts. 

Global beträgt der Anteil aller fluorierten Treibhausgase – also auch jener, die nicht als Kältemittel eingesetzt werden - an den Gesamtemissionen klimaschädlicher Gase heute bei etwa ein bis zwei Prozent. Das erscheint zunächst wenig. Allerdings zeigen Prognosen, dass dieser Anteil im Jahr 2050 auf sechs bis acht Prozent steigen kann, wenn der Entwicklung nicht gegengesteuert wird. Allein zwischen 1990 und 2016 sind die F-Gas-Emissionen in Deutschland um insgesamt 14 Prozent auf 15,3 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente gestiegen. 

F-Gase-Emissionen in Deutschland in den Jahren 1990 - 2016

(c) Quelle: Umweltbundesamt

1990 waren hauptsächlich die Produktionsprozesse fluorierter Treibhausgase und die zahlreichen Anwendungsbereiche des klimawirksamsten Gases Schwefelhexafluorid (SF6), dass aber kein Kältemittel ist, für die Höhe der Emissionen verantwortlich. Seitdem ist die Verwendung von F-Gas-haltigen Kältemitteln immer häufiger geworden – teils wegen des Ersatzes von FCKW-Kältemitteln, teils da die Anzahl von Kälte- und Klimaanlagen stark zugenommen hat. So ist es nicht verwunderlich, dass die HFKW-Emissionen aus Kälte- und Klimaanlagen sowie Wärmepumpen 2016 mit 63 Prozent der gesamten F-Gas-Emissionen Deutschlands die größten Emittenten waren. Die mobile Klimatisierung, vor allem in Pkw-Klimaanlagen, nahm dabei mit 43 Prozent der HFKW-Kältemittelemissionen den Spitzenplatz in der Kälte- und Klimatechnik ein (siehe Grafik). Der Anteil der im Lebensmitteleinzelhandel installierten Zentralanlagen lag bei 22 Prozent, gefolgt von stationären Klimaanlagen (13 %) und Industriekälteanlagen (12 %). Die restlichen Anwendungsbereiche (Transportkälte, steckerfertige Geräte und Verflüssigungssätze in der Gewerbekälte sowie Haushaltskälte) machten zusammen etwa zehn Prozent aus.

HFKW-Kältemittelemissionen in Deutschland im Jahr 2016

(c) Quelle: Umweltbundesamt