Lachgas, das vom Agrarsektor in erheblichen Mengen emittiert wird, zerstört auch die Ozonschicht

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Lachgas ist bei Raumtemperatur ein farbloses, nicht brennbares Gas und wird allgemein als Ur- oder Nitrogas (NOS) bezeichnet. Lachgas ist ein Gas, das auf natürliche Weise in der Umwelt erzeugt wird und für das Klimagleichgewicht wichtig ist. Es kann jedoch auch für verschiedene Anwendungen industriell hergestellt werden. Stickstoff ist eines der wichtigsten Atome für das Leben auf der Erde und kommt in mehreren Molekülstrukturen vor. Das Element Stickstoff (N) ist auch ein sehr wichtiger Bestandteil der Atmosphäre und der natürlichen Kreisläufe, wie beispielsweise des Stickstoffkreislaufs.

Lachgas (N2O)

Lachgas wird aus zwei Stickstoffatomen und einem Sauerstoffatom gebildet und wird von der Industrie verwendet als:

Oxidationsmittel in Raketentriebwerken;
Optimierer bei der Kraftstoffverbrennung in Motoren (Nitro);
Aerosol-Treibmittel;
Anästhetikum (hauptsächlich im Dentalbereich, bekannt als komisches Gas).

In der Natur wird der in der Atmosphäre vorhandene Stickstoff von Pflanzen aufgefangen und in Ammoniak umgewandelt, das sich im Boden ablagert und später von den Pflanzen verwendet wird. Dieser Vorgang wird als Stickstofffixierung bezeichnet. Im Boden abgelagertes Ammoniak kann Nitrifikationsprozessen unterliegen, die zu Nitraten führen. Die im Boden vorhandenen Mikroorganismen können diese abgelagerten Nitrate durch den Denitrifikationsprozess in gasförmigen Stickstoff (N2) und Lachgas (N2O) umwandeln und so in die Atmosphäre abgeben.

Treibhausgase

Die folgenden Gase gelten als Gase mit dem größten Beitrag zur Erhöhung des Treibhauseffekts:

Kohlendioxid (CO2);
Wasserdampf (H2Ov);
Methan (CH 4);
Lachgas (N2O);
FCKW (CFxCly).

Über CO2 wird aufgrund seiner hohen Konzentration in der Atmosphäre und seiner größeren Auswirkungen auf die globale Erwärmung viel gesagt, aber auch die Emission der anderen aufgeführten Gase ist sehr besorgniserregend. Die Konzentration von Lachgas in der Atmosphäre wird immer besorgniserregender und macht Maßnahmen zur Reduzierung seiner Emissionen erforderlich.

Auswirkungen von überschüssigem Lachgas in der Atmosphäre

Wie alles in der Natur kann das Übermaß an etwas das Gleichgewicht und die Stabilität eines Systems und sogar des gesamten Planeten verändern. Der Überschuss an Gasen, wie sie möglicherweise den Treibhauseffekt verursachen, ist ein Beispiel für eine Auswirkung in globalen Anteilen.

Die Industrialisierung und die Gruppierung der Zivilisation in den erzeugten Städten müssen in großem Umfang bewältigt werden, beispielsweise die Lebensmittelproduktion, um ein starkes Wachstum der Landwirtschaft zu fördern, vor allem bei der Herstellung von Getreide für die Herstellung von Tierfutter (mehr zu diesem Thema in Materie: Die intensive Zucht von Tieren für den Fleischkonsum hat Auswirkungen auf die Umwelt und die Gesundheit der Verbraucher. ") Mit diesen Bedürfnissen wurden viele Gase erzeugt und in gigantischen Anteilen in die Atmosphäre abgegeben, wodurch sie sich in der Atmosphäre und in der Atmosphäre ansammelten Änderung mehrerer terrestrischer Zyklen, die sich auch auf die Durchschnittstemperatur des Planeten auswirken. Eines dieser Gase ist Lachgas.

Lachgas (N2O) ist in viel geringeren Anteilen als Kohlendioxid (CO2) vorhanden, seine Wirkung ist jedoch viel größer. Sein Vorhandensein in der Troposphäre ist inert und trägt nur zur Absorption von Wärmeenergie bei. Wenn es jedoch in der Stratosphäre vorhanden ist, baut es die Ozonschicht ab. Lachgas hat die Eigenschaft, Wärme in der Atmosphäre etwa 300-mal höher als CO2 zu speichern, dh ein Lachgasmolekül entspricht 300 CO2-Molekülen in der Atmosphäre. Lachgas wirkt sich auch auf die Ozonschicht aus und trägt zu deren Abbau bei. Es bleibt über 100 Jahre in der Atmosphäre, bis es auf natürliche Weise abgebaut wird. Es wird geschätzt, dass der Mensch in einem Jahr 5,3 Teragramme (Tg) Lachgas emittiert (1 Tg entspricht 1 Milliarde kg).

Emissionsquellen

Im November 2013 veröffentlichte das Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP) einen Bericht über Lachgas und seine Auswirkungen auf das Klima und die Ozonschicht des Planeten. Dem Bericht zufolge ist Lachgas das dritte Gas, das durch menschliche Aktivitäten freigesetzt wird und am meisten zur globalen Erwärmung beiträgt, und das Gas mit dem größten Einfluss auf den Abbau der Ozonschicht. Aus den durchgeführten Untersuchungen zur Analyse der Konzentration von Gasen in Luftblasen, die in Eissäulen an den Polen eingeschlossen sind, wurde ein Vergleich mit der aktuellen Konzentration von CO2 (Teile pro Million - ppm) und N2O (Teile pro Milliarde - ppb) und durchgeführt Es wird ein Diagramm gezeichnet, das den Anstieg dieser Gase über die Zeit zeigt.

Quelle: Drawing Down N2O / unep.org

Nach der industriellen Revolution ab dem 18. Jahrhundert nehmen die Konzentrationen von CO2 und N2O stark zu. In dem Bericht werden die wichtigsten menschlichen Quellen für Lachgasemissionen wie Landwirtschaft, Industrie und fossile Brennstoffe, Verbrennung von Biomasse, Abwasser und Aquakultur aufgeführt, wobei die Summe der letzten drei Quellen nicht das Ausmaß erreicht, in dem die Landwirtschaft Lachgas emittiert.

Quelle: Drawing Down N2O / unep.org

Das Problem der N2O-Emissionen in jedem Sektor

Landwirtschaft

Stickstoff, der für die Lebensmittelproduktion essentiell ist, ist ein wichtiges Element für molekulare Strukturen wie Enzyme, Vitamine, Aminosäuren und sogar für DNA. Die Zugabe von Stickstoff in der Landwirtschaft durch Düngemittel beschleunigt und erhöht den Ertrag von Plantagen, dies verursacht jedoch auch die Emission von N2O. Es wird geschätzt, dass etwa 1% des auf einen Boden aufgebrachten Stickstoffs direkt N2O emittiert. 1% scheint wenig zu sein, aber wenn man an die Gesamtfläche der Landwirtschaft in der Welt und die Menge der jährlich verwendeten Düngemittel denkt, ist es vielleicht nicht so wenig.

Unter den Sektoren, die am meisten Lachgas emittieren, ist die Landwirtschaft die Hauptverantwortliche für die jährlichen Emissionen: etwa 66% der Gesamtemissionen. In diesem Sektor werden nicht nur die direkten Emissionen von N2O aus der Ausbringung von Düngemitteln gezählt, sondern auch die direkten und indirekten Emissionen aus dem Produktionsprozess von Kunstdüngern, Tierdung, auf Weiden aufgezogenen Tieren, Auswaschung und Güllebewirtschaftung.

Einige Maßnahmen bei der Ausbringung und Handhabung von Düngemitteln und Gülle können dazu beitragen, diese Auswirkungen zu verringern:

Testen Sie regelmäßig den Dünger- / Mist-Abgabemechanismus, um sicherzustellen, dass die Anwendung korrekt ist.
Stellen Sie sicher, dass die Person, die den Dünger / Mist ausbringt, gut geschult ist, um das erforderliche Minimum anzuwenden.
Führen Sie eine Bodenanalyse durch, um die erforderliche Menge an Dünger zu ermitteln.
Versuchen Sie, mehr Gülle als anorganische Düngemittel zu verwenden.
Verbesserung der Techniken zur Handhabung von Gülle.

Die Forschung zur Reduzierung der N2O-Emissionen durch Düngemittel und effiziente alternative Mittel muss ständig durchgeführt werden.

Fossile Brennstoffe und Industrie

Die Emissionen von Lachgas durch Industrie und Fahrzeuge erfolgen auf zwei Hauptwegen. Die erste wird als homogene Reaktion bezeichnet. Wenn Reagenzien mit demselben physikalischen Zustand reagieren, ist beispielsweise die Verbrennung von gasförmigem Brennstoff (Gas mit Gas) ein Beispiel. In gasförmigem Brennstoff können Stickstoffverbindungen vorhanden sein, die beim Erhitzen im Verbrennungsprozess entstehen können. Das zweite Medium tritt bei heterogenen Reaktionen auf, bei denen eines ein Gas und das andere ein Feststoff sein kann. Ein Beispiel ist das Verbrennen von Kohle oder die Bildung von N2O in Autokatalysatoren.

Flugzeuge, leichte und schwere Fahrzeuge sind die Hauptquellen für Lachgasemissionen, auch wenn sie im Vergleich zu den von ihnen verursachten CO2-Emissionen nicht sehr relevant sind - dies ist keine Entschuldigung dafür, keine besorgniserregende Tatsache zu sein.

In der Industrie sind die beiden Hauptquellen für Lachgasemissionen die Produktion von Salpetersäure (HNO3) und Adipinsäure. Salpetersäure ist ein Schlüsselbestandteil für die Herstellung von Düngemitteln, für die Herstellung von Adipinsäure, Sprengstoffen und auch für die Verarbeitung von Eisenmetallen. Mehr als 80% aller weltweit produzierten Salpetersäuren sind für die Herstellung von Ammoniumnitrat und Doppelsalz von Calcium und Ammoniumnitrat bestimmt - 3/4 des Ammoniumnitrats gehen auf die Herstellung von Düngemitteln zurück. Während der Synthese von HNO3 kann N2O als Nebenreaktionsprodukt gebildet werden (etwa 5 g N2O pro 1 kg hergestelltem HNO3).

Die Produktion von Adipinsäure (C6H10O4) ist die zweitgrößte Quelle für Lachgasemissionen in der Industrie. Der überwiegende Teil der produzierten Adipinsäure ist für die Herstellung von Nylon bestimmt und wird auch zur Herstellung von Teppichen, Kleidung, Reifen, Farbstoffen und Insektiziden verwendet.

Technologien zur Reduzierung der N2O-Emissionen bei der Adipinsäureproduktion sind bereits verfügbar, wodurch etwa 90% der Emissionen gesenkt werden, und etwa 70% der Adipinsäureproduktionsindustrien wenden diese Technologien an.

Verbrennung von Biomasse

Das Verbrennen von Biomasse bedeutet das Verbrennen von Pflanzen pflanzlichen oder tierischen Ursprungs zur Energieerzeugung. Kurz gesagt, die Verbrennung von Biomasse bezieht sich auf die natürliche Verbrennung oder für menschliche Zwecke, hauptsächlich von Wäldern / Holz und sogar Holzkohle.

Die durchschnittliche Menge an N2O, die beim Verbrennen von Biomasse emittiert wird, ist schwer zu messen, da sie stark von der Zusammensetzung des verbrannten Materials abhängt. Es wird jedoch geschätzt, dass es die drittgrößte Quelle für Lachgasemissionen ist. Die meisten Waldbrände werden durch natürliche Faktoren wie Blitze verursacht, aber auch menschliches Handeln ist ziemlich besorgniserregend. Das Verbrennen von Wäldern zur Förderung von Landwirtschaft und Viehzucht gehört zu den größten Sorgen um das Verbrennen von Wäldern, natürlicher Vegetation oder sogar Ernteresten, da Feuer eine kostengünstige und einfache Möglichkeit ist, Gebiete zu roden.

Eine weitere besorgniserregende Tatsache ist die Verwendung von Holz und Kohle zur Erzeugung von Energie und sogar Öfen. In vielen Regionen der Welt ist die Erzeugung von pflanzlicher Energie und die Verwendung für bestimmte Aufgaben wie das Kochen sehr verbreitet und kann auch eine wichtige Quelle für die Emission von N2O sein.

Es müssen Gesetze und Maßnahmen zur Verringerung und Verhinderung von Verbrennungen getroffen werden, um die Emission von N2O aus der Verbrennung zu verringern, und zwar zur "Reinigung" von Gebieten, für die Landwirtschaft oder für andere Zwecke sowie zur Kontrolle und Brandbekämpfung aus natürlichen Gründen. Neben dem Risiko unkontrollierter Flammen, die ein riesiges Gebiet zerstören können, wie es im November 2015 in Chapada Diamantina aufgetreten ist, kann die Emission von umweltschädlichen und giftigen Gasen die Region stark beeinträchtigen.

In Bezug auf die Emissionen aus der Verwendung von Biomasse zur Erzeugung von Energie und in Öfen sind die Verbesserung der Techniken, so dass weniger Brennstoff mit höherer Effizienz verwendet wird, und die Substitution durch Brennstoffe, die kein N2O freisetzen, wie Erdölgase, praktikable Alternativen zur Reduzierung der N2O-Emission durch diese Quellen. Wenn wir durch Gase aus Erdöl ersetzen, haben wir das Problem der CO2-Emission - es mag verrückt erscheinen, aber es ist besser, CO2 anstelle von N2O freizusetzen, da N2O nicht nur zur Zerstörung der Ozonschicht beiträgt, sondern auch Wärmespeicherleistung 300-mal höher als CO2.

Abwasser und Aquakultur

Abwasser und Aquakultur machen zusammen 4% der gesamten vom Menschen verursachten Lachgasemissionen aus. Es mag im Vergleich zu den anderen Quellen wenig erscheinen, aber sie sind immer noch besorgniserregende Quellen. Abwasser ist jedes weggeworfene Wasser, das Verunreinigungen und Verunreinigungen enthält, die behandelt werden müssen, um die Umwelt nicht zu beeinträchtigen. Aquakultur ist die Kultivierung von Wasserorganismen auf engstem oder kontrolliertem Raum, beispielsweise bei der Aufzucht von Fischen zur Vermarktung.

Die Emission von Lachgas durch das Abwasser kann auf zwei Arten erfolgen: durch chemische und biologische Umwandlung während der Abwasserbehandlung und durch Einleitung von Abwasser in Abwässer, bei denen der in einer hohen Konzentration im Abwasser enthaltene Stickstoff von Bakterien in N2O umgewandelt wird in den Nebenflüssen vorhanden.

Wie beim Düngemittelproblem ist auch bei der Aquakultur das Problem die hohe Menge an Stickstoff. Die große Menge an Stickstoff, die in der Nahrung von Kulturorganismen vorhanden ist, führt zu einem hohen Gehalt an Stickstoff im Wasser, der durch chemische und / oder biologische Prozesse in Lachgas umgewandelt wird.

Das Hauptmittel zur Reduzierung des von Abwässern emittierten Lachgases sind Behandlungstechniken, wodurch die Menge an verdünntem Stickstoff verringert wird. Einige Techniken können sogar etwa 80% des verdünnten Stickstoffs entfernen. Behandlungsrichtlinien und -technologien müssen verabschiedet und festgelegt werden, um die Lachgasemissionen zu reduzieren.

Techniken in der Aquakultur können auch angewendet werden, um die N2O-Emissionen zu minimieren. Dies kann sein: Integration von Landwirtschaft und Aquakultursystem, Wiederverwendung von nährstoffreichem Wasser zur Bewässerung der Plantage und Wasserpflanzen zur Ernährung der aquatischen Landwirtschaft, Integration zwischen aquatischen Arten, Wenn der Abfall einer Art als Nahrung für die andere dient, Modifikation und Optimierung von Nahrungsmitteln und Nährstoffen, um die Verdünnung des Stickstoffs im Medium zu minimieren.

Die Auswirkungen der Verwendung von Lachgas machen auf etwas Wichtiges aufmerksam: die Planetengrenzen. Um dieses Thema besser zu verstehen, lesen Sie den Artikel: "Was sind planetarische Grenzen?"