Mineralöl

Sammelbezeichnung für aus mineralischen Rohstoffen wie Erdöl, Braunkohle und Steinkohle, Holz und Torf gewonnene flüssige Destillationsprodukte, die v.a. aus Gemischen von gesättigten Kohlenwasserstoffen bestehen.

Bei der Verschmutzung von Haut und Kleidern mit unreinem M. können Paraffinkrätze, Akne und Hautkrebs auftreten. Durch Einatmen von M. tritt eine Reizung der oberen und tieferen Luftwege und evtl. M.-Pneumonien auf. M. gelten als wassergefährdende Stoffe.
M.-Lager: Lagertank

Siehe auch: Braunkohle, Kohlenwasserstoff

Methan

M. (CH₄) ist ein farbloses, geruchloses, ungiftiges Gas, das zu Kohlendioxid und Wasser verbrennt. Methan gehört zu den klimarelavanten Treibhausgasen.

Methan kann als Brenn- und Heizgas z.B. in Brennstoffzellen verwendet werden. Seine Umweltrelevanz ergibt sich aus dem Ozonabbau von Methan und als klimarelevantes Spurengas beim Treibhauseffekt. Nach Kohlendioxid ist Methan mit einem Anteil von knapp 20 Prozent wichtigster Verursacher des Treibhauseffekts. Die weltweiten Methanemissionen werden auf 500 Mio. Tonnen/Jahr geschätzt, davon gehen rund 70 Prozent auf menschliche Aktivitäten zurück. 1994 wurden in Deutschland rund 833.000 Tonnen Methan emittiert.

Methan ist Hauptbestandteil von Erdgas, Biogas, Deponiegas und Klärgas. Methan entsteht bei allen organischen Gär- und Zersetzungsprozessen, wie z.B. in Sümpfen, Nassreisfeldern und Massenviehhaltung (der Verdauungstrakt von Wiederkäuern produziert Methan). Die Tierhaltung verursacht rund 39 Prozent aller landwirtschaftlichen Methanemissionen, größtenteils durch Rinder. Der Nassreisanbau ist mit ca. 17 Prozent an den weltweiten Methan-Emissionen beteiligt.
In reiner trockner Luft findet man ca. 2 ppm Methan.

Des weiteren gelangt Methan durch Lecks in Erdgasleitungen und durch Bodenversauerung in die Umwelt. Methan entsteht bei der Abwasser- und Klärschlammbehandlung sowie bei der Klärschlammausbringung in der Landwirtschaft. Methan entsteht auch in geringen Mengen (0,6 bis 1,6 Prozent des enthaltenen Kohlenstoff werden in Methan umgewandelt) bei der Verbrennung von Biomasse bzw. fossilen Brennstoffen.

Kernkraftwerk

Kernkraftwerke gewinnen die zur Stromerzeugung notwendige Prozesswärme nicht durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe oder durch Sonnenenergie, sondern durch Kernspaltung.

Allgemeine Funktionsweise

Die beim Zerfall radioaktiver Stoffe entstehende Hitze wird dazu genutzt, um überhitzten Dampf (also gasförmiges Wasser) zu erzeugen, der dazu genutzt wird eine oder mehrere Turbinen anzutreiben. An die Turbine gekoppelt ist ein Generator, der den Strom erzeugt.

Reaktortechnik

Weltweit vorherrschend ist der Leichtwasserreaktor (LWR, als Druckwasser- oder Siedewasser-Reaktor realisiert), weitere Reaktortypen sind der Schnelle Brüter, der Hochtemperatur- und der Druckröhrenreaktor (Reaktortyp inTschernobyl). Die Kernspaltung läuft imKernreaktor ab, der aus Sicherheitsgründen i.d.R. von einem Sicherheitsbehälter (Containment) und einer Stahlbetonkuppel umgeben ist. Der LWR verwendet als Kühlmittel und Moderator (Neutronenbremse) normales Wasser, das beim Druckwasserreaktor unter so hohem Druck steht, dass es trotz Aufheizung auf ca. 325 Grad C im Primärkühlkreis nicht verdampft. Die bei der Kernspaltungfreigesetzte Wärme wird von einem Primärkühlsystem aufgenommen und über Wärmetauscher an einen Sekundärkreislauf abgegeben, in dem Wasserdampf Turbinen zur Stromerzeugung antreibt.

Umweltbelastungen während des Betriebs

Nichtradioaktive Umweltbelastung: Kernkraftwerke mit ihrer hohen elektrischen Leistung (Standard 1.200 MWe, elektrisch abgegebene Leistung) und ihrem schlechten thermischen Wirkungsgrad von 35 Prozent belasten Umwelt und insbesondere Flüsse durch große Mengen an Abwärme. Ein Wirkungsgrad von 35 Prozent bedeutet, dass zur Erzeugung von 1200 MWe ca. 3500MW thermische Leistung innerhalb des Reaktors zur Verfügung gestellt werden müssen und die Differenz als Wärme abgeführt werden muss. Dies geschieht meist in einem Nasskühlturm. Eine ortsnahe Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) ist wegen der hohen Gefahren im Falle eines Störfalls (Radioaktivität könnte z.B. über die KWK schneller in Wohngebiete übertragen werden) und der damit verbundenen hohen Anforderungen an die Sicherheitstechnik nicht sinnvoll.

Radioaktive Umweltbelastung: Auch im störungsfreien Normalbetrieb gibt ein Kernkraftwerk ständig radioaktive Substanzen an Luft und Wasser ab, die sich in derUmwelt anreichern und über mehr als 100.000 Jahre weiter strahlen und zu schwer abschätzbaren Schäden führen kann. Innerhalb des Kraftwerks werden große Mengen radioaktiver Substanzen erzeugt. Durch die Kernspaltung entstehen etwa 200 radioaktive Substanzen (künstliche Radionuklide), die in der Natur nicht vorkommen. Durch kleinste Risse in den Brennstabhüllen (Brennelement) gelangen so vor allem die radioaktiven Edelgase Xenon und Krypton, die leicht flüchtigen Stoffe Iod und Cäsium sowie Strontium in den Primärkreislauf.

Die höchsten radioaktiven Emissionen entstehen im störungsfreien Betrieb nicht beim Kernkraftwerksbetrieb, sondern bei der Brennstoffver- und Entsorgung(Brennstoffkreislauf). Die abgebrannten Brennelemente enthalten radioaktive Substanzen: 1% Plutonium und über 3% Spaltprodukte (Kernspaltung,Wiederaufarbeitung, Atommüll). Zusätzlich fallen jährlich ca. 1.300 Fässer schwach- und 100 Fässer mittelaktiver Atommüll an. Nach einer Betriebszeit von 15-30 Jahren stehen zudem Abriss und Entsorgung des Kernkraftwerkes an (s.u.).

Durch vom Kernreaktor ausgehende Neutronenstrahlung werden weitere radioaktive Substanzen erzeugt (Tritium, Argon-41), die sich im Kühlmittel, in den Verunreinigungen des Kühlmittels (Korrosion) und in anderen Anlagenteilen finden. Entweichende Substanzen werden durch aufwendige Filter zum großen Teil zurückgehalten, der Rest gelangt über Abwasser und Abluft (Schornstein oder unkontrolliert) in die Umwelt.

Von Kernkraftwerken gehen im störungsfreien Normalbetrieb allerdings erheblich geringere radioaktive Emissionen aus als von Wiederaufarbeitungsanlagen. Die Höhe der radioaktiven Emissionen in Becquerel sagt wenig über
Strahlenbelastungund Strahlenschäden von Mensch und Umwelt aus. Diese hängen ab von: Halbwertszeiten der radioaktiven Stoffe, Art und Energie der von ihnen ausgehenden ionisierenden Strahlung (Radioaktivität und Strahlung, Maßeinheiten), ihrer Ausbreitung in der Umwelt und ihrer Anreicherung in Boden, Pflanzen, Tieren und Menschen. Infolge dessen gelangen die radioaktiven Stoffe in die Nahrungsmittelkette.

Risiken

Kernkraftwerke zeichnen sich durch ein mit konventionellen Energieversorgungsarten und –technologien unvergleichlich höheres Gefährdungs- / Risikopotenzial aus. Unfälle oder Störfälle infolge von technischen Pannen, menschlichem Versagen, Erdbeben, Flugzeugabstürzen, Sabotage oder Kriegseinwirkung gehen mit hoher Wahrscheinlichkeit mit dem Austreten radioaktiverStrahlung einher, die mit dramatischen Schadwirkungen für den Menschen und dieUmwelt verbunden ist.

Strahlenbelastung

Angaben über die
Strahlenbelastung durch Kernkraftwerke beruhen auf Computersimulationen, die mit großen Fehlerquellen (z.B. hinsichtlich derAusbreitung radioaktiver Substanzen) behaftet sind. Die direkte Messung der
Strahlenbelastung ist nur für die äußere Gamma- und Betastrahlung (natürlicheStrahlung aus dem All und der Umwelt) möglich. Die besonders gefährlicheAlphastrahlung ist nur mit extremem Aufwand nachweisbar, sobald sie von Organismen aufgenommen wurde.
Die gesetzlich festgelegten Grenzwerte finden Sie auf der Webseite des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit in derStrahlenschutzverordnung . Der zulässige Höchstwert im Störfall beträgt 50mSv. Über das Jahr verteilt ist eine maximale
Strahlenbelastung von weniger als 0,3 mSv/Jahr (Milli-Sievert) effektive (tatsächliche) Strahlendosis in der Umgebung von Kernkraftwerken zulässig (vgl. Strahlenschutzverordnung § 47, Begrenzung der Ableitung radioaktiver Stoffe).

Arbeiter in Kernkraftwerken sind Strahlenbelastungen von etlichen mSv jährlich ausgesetzt. Damit Fachkräfte die zulässigen Grenzwerte von 50 mSv/Jahr nicht überschreiten, werden in stark strahlenden (heißen) Zonen nukleare ‚Tagelöhner‘ eingesetzt (Dosimeter). Bei US-Atomarbeitern wurde wiederholt eine Erhöhung des Risikos für Krebserkrankungen durch somatische Strahlenschäden festgestellt; in Ausnahmefällen kann es sogar zu akuten Strahlenschäden kommen (Strahlenkrankheit, Kontamination). Eine 1992 veröffentlichte Studie des britischen Amtes für Strahlenschutz zeigt auf, dass das Risiko für Beschäftigte in Atomanlagen, an Leukämie zu sterben, wesentlich größer ist, als bis dahin angenommen. Die Studie stellt bei einem Untersuchungszeitraum von 16 Jahren und einem Probenumfang von 95.000 Beschäftigten einen klaren Zusammenhang zwischen Leukämiefällen und der Strahlendosis her, die die Betroffenen im Laufe ihres Arbeitslebens erhalten haben.

In Deutschland wurden in den letzten Jahren in verschiedenen Studien auch Schäden an der Bevölkerung sichtbar. Für Kinder unter 5 Jahren im engeren Umkreis westdeutscher Kernkraftwerke besteht nach den Ergebnissen einer 1992 veröffentlichten Studie der Universität Mainz ein erhöhtes Risiko, an Leukämie zu erkranken. Am stärksten betroffen ist die Umgebung des Kernkraftwerkes Krümmel bzw. des Atomforschungszentrums Geesthacht; hier wurde eine um das 10-15fach erhöhte Leukämierate gefunden.

Unfälle und damit verbundene Folgen

Bei Kernkraftwerk-Unfällen können sich die Belastungen für die Umgebung erheblich erhöhen. Störunfälle werden international mit der von der IAEA (International Atomic Energy Agency) von eins bis sieben reichenden festgelegten INES-Skala beurteilt. Tritt bei einem Unfall eine große Menge Radioaktivität aus, so hat dies langandauernde und weit reichende Folgen für die Umwelt.

Einige bekannt gewordene prominente Unfälle

2011: Fukushima, Japan.
INES Gefährdungsstufe 6 (aktueller Status März 2011 noch unklar, nach Ansicht von Greenpeace-Experten INES 7).
1986 -Tschernobyl, UdSSR
INES Gefährdungsstufe 7
Weitreichende Gesundheits- und Umweltbelastung. Kernschmelze mit nachfolgender Freisetzung einer hohen Strahlungsmenge durch die Explosion des Reaktorkerns.
1979 Harrisburg, Three Mile Island
INES Gefährdungsstufe 5
Kernschmelze, deren Austritt gerade noch verhindert werden konnte.
1957 Kyshtym, UdSSR
INES Gefährdungsstufe 6
Freisetzung von signifikanten Mengen radioaktiven Materials in die Umwelt, verursacht durch eine Explosion eines hochaktiven Abklingbehälters.
1957 Windscale Pile, Großbritannien
INES Gefährdungsstufe 5
Freisetzung radioaktiven Materials in die Umwelt, verursacht durch einen Brand im Reaktorkern.

Die Kernkrafttechnologie wird von Rückversicherern als unversicherbares Risiko eingestuft, da die Kosten nach einem Unfall nicht abschätzbar sind. Der Super-GAUin Tschernobyl (hervorgerufen durch einen Reaktor) verursachte Schäden in Höhe von ca. 200 Milliarden Euro. Als Vergleich: Die Rückversicherung der deutschen Kernkraftwerksbetreiber haftet bei einem Unfall bis zu einer Summe bis zu 2,5 Milliarden Euro.

Stichworte: Störfallabläufe und Auswirkung: Kernschmelzen, GAU, Super-Gau,Schneller Brüter.

Entsorgung

Die Entsorgung von Atommüll stellt den Menschen vor unlösbare Probleme, da dieser bis zu 100.000 Jahre weiter strahlt. Nicht nur die Entsorgung ausgebrannter Brennelemente bereitet Schwierigkeiten, sondern auch die Demontage eines außer Betrieb genommenen Kraftwerks, da die Bauteile nach Betriebsende weiter strahlen und nur unter hohen Sicherheitsmaßnahmen zerlegt werden können. Die Demontage eines Kraftwerks dauert oft mehrere Jahre und bedeutet eine erhöhte Belastung für die Umgebung.
Siehe auch Atommüll

Entwicklung

Anzahl der Kernkraftwerke weltweit

Im März 2011 sind weltweit 443 Kernkraftwerke mit einer Leistung von 377.750 MW in Betrieb und 158 Neubauten geplant. Deutschlandweit sind 17 Kraftwerke in Betrieb und vorerst keine Neubauten geplant. (Zahlen vgl.: World Nuclear Association)

Infolge der Reaktorunfälle in Harrisburg (1979) und Tschernobyl (1986) war die Expansion der nuklearen Energie deutlich zurückgegangen. 1992 waren weltweit 414 Reaktoren mit insgesamt 323 GW in Betrieb; 1989 waren es noch 421.

Ausblick

Mit Realisierung der Pläne der DESERTEC Foundation für die EU-MENA-Staaten (Europe Middle East North Africa) wird innerhalb des nächsten Jahrzehnts Ersatz für die überholte und unverhältnismäßig risikobehaftete Kernkrafttechnologie geschaffen. Die Sonne ist als preiswerter und permanent vorhandener Energieträger ein guter Ersatz. Die Kombination aus Wasserspeicherkraftwerken, Windenergieanlagen und solarthermischen Großanlagen im 250MW-Bereich aufwärts und ein intelligentes Energiemanagement („Smart Grid“) bilden eine solide und sichere Grundlage der zukünftigen Energieversorgung und stellen die bisher von Kernkraftwerken gebildete Grundlast dauerhaft bereit (vgl.: Artikel aus den DLR-Nachrichten und FAQ der DESERTEC Foundation zu diesem Thema). Weitere Vorteile der Technologien sind die vergleichsweise einfachere Entsorgung und die Möglichkeit, Hybridkraftwerke zu bauen, die als Unterstützung zur Dampferzeugung noch eine konventionelle Gasturbine erhalten.

Stand 03 2011, überarbeitet von Jan Niemeyer

Kernfusion

Die Fusion oder Verschmelzung leichter Atomkerne setzt wie die Kernspaltung schwerer Atomkerne große Mengen Energie frei.

Sterne, wie z.B. die Sonne, beziehen ihre Energie aus der Kernfusion vonWasserstoff zu Helium. Technisch interessant ist die Verschmelzung von Tritium(überschwerer Wasserstoff) und Deuterium (schwerer Wasserstoff) zu Helium, die im magnetisch eingeschlossenen Plasma bei einer Temperatur von über 100 Mio Grad C zündet. Dabei wird pro Gramm Fusionsbrennstoff die Energie von 12,4 tKohle frei.
Erste technische Realisierung 1952 als Wasserstoffbombe (Atomwaffen).

Obwohl seit den 60er Jahren an der kontrollierten Nutzung in Kernfusion-Kraftwerken gearbeitet wird und z.Z. jährlich weltweit ca. 3 Mrd DM (EG: 1 Mrd/Jahr) ausgegeben werden, ist eine großtechnische Anwendung nicht vor dem Jahr 2050 zu erwarten.
Die anfängliche Euphorie von der unerschöpflichen, sauberen und billigenEnergie aus Kernfusion ist heute gedämpft:

Die energiereiche Neutronenstrahlung macht den Reaktormantel spröde und radioaktiv (Radioaktivität), so daß dieser alle paar Jahre ausgewechselt und als hochradioaktiver Atommüll endgelagert werden muß. Die strahlenden Abfälle werden auf das Doppelte der Atommüllmenge eines Leichtwasserreaktors (Kernkraftwerk) geschätzt. Aufgrund der kürzeren Halbwertszeiten sind sie aber vermutlich einfacher zu entsorgen.

Die größte Gefahr geht im Betrieb von Tritium aus, das nur mit großem technischen Aufwand zurückgehalten werden kann. Auch im Normalbetrieb werden wesentliche Mengen Tritium aus der Anlage entweichen. Fachleute rechnen mit einer effektiven Dosis (Strahlendosis) am ungünstigsten Ort von über 0,6 mSv (Sievert) pro Jahr für einen 1.000 MW Kernfusions-Reaktor. Damit wäre der Reaktor derzeit nicht genehmigungsfähig (Strahlenschutzverordnung) und die Belastung im Normalbetrieb erheblich höher als beim Kernkraftwerk (
Strahlenbelastung). Fraglich ist auch, ob im Innern der Anlage die Grenzwerte für beruflich strahlenexponierte Personen eingehalten werden können.

Größter Unfall beim Kernfusions-Kraftwerk ist der Bruch einer Tritiumhauptleitung, der z.B. durch nicht beherrschte Plasma-Instabilitäten, Wandkontakt des Plasmas und anschließende Zerstörung des Reaktorgefäßes verursacht werden kann.
Der Brennstoff ist reichlich vorhanden (Deuterium in Weltmeeren, Tritium kann aus Lithium gewonnen werden), Engpässe können bei Kupfer (Magnetspulen), Chromund Molybdän (Stahlveredler) auftreten, die für den Bau von Anlagen zur Kernfusion in großen Mengen benötigt werden.

Kernfusion-Kraftwerke werden mit Leistungen von 3.000-4.000 MW zu großen Abwärmeproblemen (Abwärme ) und zu einer weiteren Zentralisierung der Stromversorgung führen. Die Komplexität der Anlagen macht sie stör- und sabotageanfällig und gefährdet die Versorgungssicherheit. Aus wirtschaftlichen Gründen wird auch an sog. Hybridreaktoren gedacht, in denen neben der Kernfusion mit Hilfe schneller Neutronen Plutonium erbrütet wird (Schneller Brüter). Solche Anlagen stellen aufgrund des Plutoniuminventars und des anfallenden Atommülls ein besonders großes Gefahrenpotential dar.

Zu den im Fusionsreaktor vorhandenen, chemisch-toxikologischen Stoffen gehören Lithium, welches als Brut- und Kühlmittel verwendet wird und Beryllium, das in einigen Entwürfen als Neutronenmultiplikator vorgesehen ist. Im Falle eines Störfalls können die Stoffe freigesetzt werden. Unklar ist, inwiefern von den extrem starken Magnetfeldern Gefahren für das Personal ausgehen (Elektrosmog).

Ein neues, eventuell vielversprechendes Konzept zur Kernfusion stellt der Maglich-Reaktor dar.

Aktueller Stand:
Im englischen Experimental-Fusionsreaktor JET gelang es 1991 nach 30jähriger Forschung erstmals, eine kontrollierte Kernfusion aus 1,2 g Deuterium und 0,2 gTritium in die Wege zu leiten, bei der 2 Sekunden lang bei 200 Mio Grad C eine Leistung von 2 MW freigesetzt wurde. Der nächste Experimentalreaktor der EG ist der ITER, dessen Baubeginn unter Beteiligung der USA, GUS und Japan für 1997 geplant ist. Das auf 20 Jahre ausgelegte Projekt wird mit mindestens 16 Mrd DM veranschlagt. Bei der Standortwahl haben deutsche Standorte (Greifswald oder Garching bei München) gute Chancen. Im Jahre 2020 soll dann der erste Demonstrationsreaktor gebaut werden.

Kritiker führen an, daß hier Mrd DM in eine Technologie investiert werden, von der nicht abzusehen ist, ob sie jemals kommerziell Strom bei geringen Umweltbelastungen produzieren kann, wohingegen regenerativen Energiequellen, von denen wir wissen, daß sie funktionieren, gerade diese Mrd DM zur Markteinführung fehlen.

Siehe auch: Kernspaltung, Energie

Kernenergie

Holzverbrennung

Holz hat einen geringeren Schwefelgehalt und setzt daher bei seiner Verbrennung weniger Schwefeldioxid frei als Heizöl und Kohle.

Wegen der i.a. niedrigeren Verbrennungstemperaturen entstehen außerdem weniger Stickoxide als in öl-,kohle- oder gasgefeuerten Anlagen (Heizung). Allerdings führt die besonders in kleinen Anlagen häufige unvollständige Holzverbrennung zum Ausstoß vonKohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen. Letztere sind Ursache von Geruchsbelästigungen und z.T. krebserzeugend (Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe).

Nichtflüchtige Kohlenwasserstoffe (Teer, Ruß) tragen neben der Asche zurStaub-Emission bei. Die Vollständigkeit der Verbrennung hängt ab von Feuerungstechnik (Temperatur, Luftzufuhr, Größe des Brennraums) und Holzeigenschaften (Feuchtigkeit, Zusatzstoffe z.B. in Spanplatten, Holzart).Holzwerkstoffe wie Spanplatten, Sperrholz oder mit Lacken bzw. Kunststoffen beschichtete Hölzer sollten aufgrund ihrer zusätzlichen Schadstoffemissionen nur in speziellen Großfeuerungen verbrannt werden.

Bei kleinen Holzfeuerungen wird die Wärmeabgabe i.d.R. lediglich über die zugeführte Verbrennungsluft gesteuert. Um die Wärmeabgabe zu verringern, wird die Luftzufuhr gedrosselt, was stets zu Sauerstoffmangel und unvollständigerVerbrennung mit entsprechenden Schadstoffemissionen führt. Kleine Holzöfen emittieren etwa so viel Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Staub wie Kohleeinzelöfen, jedoch kaum Schwefeldioxid (Heizung).

Eine wirklich optimale Holzverbrennung ist nur bei größeren Anlagen gewährleistet, bei denen vollautomatisch feinste Holzspäne eingeblasen und unter stetigem Sauerstoffüberschuß verbrannt werden. Holzfeuerungsanlagen über 1 MW sind genehmigungspflichtig und müssen über Staubfilter verfügen.

Regeln zum ökologischen Heizen mit Holz:
1. Nur mit trockenem (unter 16% Holzfeuchte), naturbelassenem Holz heizen. Brennholz mindestens 2 Jahre gespalten lagern. Feuchtes Holz hat einen stark geminderten Heizwert (bei 50% Wassergehalt ist der Heizwert mehr als halbiert) und verbrennt besonders unvollständig.
2. Brennholz soll kleinstückig sein und nur in kleiner Menge aufgegeben werden, damit die Flammen nicht ersticken.
3. Vor dem Anheizen ist die Asche aus dem Feuerraum und Aschenkasten zu entfernen. Nur freiliegende Rostflächen gewährleisten eine ausreichende Luftverteilung im Brennstoffbett und einen sauberen Abbrand.
4. Während des Abbrandes von Holz mit langer, leuchtender Flamme (Entgasungsphase) muß ausreichend Verbrennungsluft von unten durch die Anheizklappe und Feuerrost zugeführt werden, damit kein Schwelbrand entstehen kann, bzw. Ruß- und Pechbildung vermieden wird.
5. Die Luftzuführung soll erst dann gedrosselt werden, wenn die Verbrennung der Glut (Vergasungsphase) beginnt. Diese Phase ist an kurzen, durchscheinenden Flammen zu erkennen, die nicht zur Rußbildung neigen.
6. Ruß- und Flugascheablagerungen sind in regelmäßigen Abständen aus den Zügen der Feuerstätte zu entfernen. Das verbessert die Wärmeübertragung und mindert die Bildung schädlicher Gase.

Lit.: A.Schneider, Institut für Baubiologie und Ökologie: Die gesunde Heizung

Siehe auch: Holz, Verbrennung, Schwefeldioxid, Kohle

Stahl im Wohnbereich

Hauptanwendungsgebiet von S. ist die Bewehrung von Decken, Fensterstürzen und Unterzügen (Beton).

Stahlmöbel, Armaturen, Herde, Kühlschränke u.a. werden heute aus Stahl, bzw. aus Eisenblech hergestellt. Um Teppichböden antistatisch auszurüsten, werden den Garnen superfeine Stahlfasern (4-12 mycrom im Durchmesser) als antistatische Beimischung von unter 10% zugesetzt.
Alle Eisen- bzw. Stahlgegenstände können die elektrostatischen, elektrischen und magnetischen Felder eines Raumes verändern. Bei Stahlmöbeln kann es zu kapazitiven Ankopplungen an elektrische Wechselfelder im Raum kommen, was bei Elektrosensiblen evtl. zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen führt.

siehe ebenso: Elektrosmog

Sperrholz

Holzplatten, die aus mindestens drei aufeinandergeleimten Holzlagen (Furniere) bestehen, deren Faserrichtungen senkrecht zu denen benachbarter Lagen laufen (DIN 68 705).

Eine besondere S.-Platte ist die Tischlerplatte, die eine Mittellage aus plattenförmig aneinandergesetzten Holzleisten besitzt und mindestens eine Furnierlage auf jeder Seite enthält. Nach Art der Verleimung (und damit der Beständigkeit gegen Feuchtigkeit und Witterungseinflüsse) unterscheidet man Innen-S. und Außen-S.. Je nach Beschaffenheit der Außenfurniere unterteilt man Furnierplatten in die Güteklassen I-III, Tischlerplatten in die Güteklassen I und II.
Die verwendeten Leime sind meist auf Kunstharzbasis (Melamin, Harnstoff-Formaldehyd, Phenolharzformaldehyd). Der Leimauftrag ist im Normalfall geringer als der Leimgehalt der Spanplatte.
Die Herstellung von S.-Platten erfolgt in folgenden Schritten: Wasserlagerung oder Dämpfen, Schälen, Fehlstellen ausclippen, Trocknen, Zusammensetzen, Verleimen, Pressen und Format schneiden.
Zur S.-Herstellung ist elektrische Energie und Wärme nötig, die meist in einer firmeneigenen Wärmekraftanlage aus Holzabfällen gewonnen wird. Die Luft- und Wasserverschmutzung ist geringer als bei der Span- oder Holzfaserplattenherstellung.

Heizöl

Leichtes und schweres H. wird in Raffinerien (Naphtha) aus Erdöl gewonnen. Leichtes (EL) H. wird zur Heizung von Gebäuden verwandt.

Das zähflüssigere schwere (S) H. benutzt man als Industriebrennstoff und zur Feuerung von Kraft-, Heizkraft- und Heizwerken. Bei Herstellung und Verbrennung von H. werden zahlreiche Schadstoffe frei, so z.B. Schwefeldioxid, Stickoxide und Kohlendioxid (Kohlendioxid-Problem, Treibhauseffekt).

Der Gehalt an Schwefel, der zu Schwefeldioxid verbrennt, ist für leichtes H. seit 1979 auf 0,3% begrenzt (Schwefelgehaltsverordnung). Eine weitergehende Entschwefelung auf 0,15% wird von den Raffinerien bereits praktiziert; eine generelle Senkung scheitert bislang an einer fehlenden EG-Richtlinie. Private und öffentliche Kunden können jedoch bei nur geringen Mehrkosten von 1 bis 2 Pf/l bei fast allen H.-Händlern schwefelarmes H. beziehen.

Schweres H. enthält bis zu 3% Schwefel. Um die Auflagen der Großfeuerungsanlagenverordnung ohne Rauchgasentschwefelungsanlage einhalten zu können, verfeuern Kraftwerke mit weniger als 300 MW thermischer Leistung schweres H. mit einem Schwefelgehalt von 1,4%.
Emissionen bei der Verarbeitung und Verbrennung von H.: Raffinerie, Heizung, Ofenheizung, Kraftwerk, Fernwärme

Erdöl

Entstehung von Erdöl

Erdöl ist ein flüssiges Gemisch aus Kohlenwasserstoffen und gehört zusammen mit Erdgas und Kohle zu den fossilen Energieträgern. Seine Entstehung basiert auf der Umwandlung von abgestorbenem organischem Material (Pflanzen und Tiere) unter Sauerstoffausschluss (anaeroben Bedingungen) in Meeres- oder Süßwassersedimenten. Durch die Überlagerung mit anderen geologischen Schichten erhöhte sich der Druck und die Temperatur und es entsteht im Laufe von tausenden Jahren Erdöl. (Brenner 2018).

Das heute geförderte Erdöl stammt größtenteils aus Lagerstätten die vor ca. 50 – 100 Millionen Jahren entstanden sind (Spektrum ohne Jahr). Erdöl gehört somit wie Erdgas und Kohle zu den nicht erneuerbaren Rohstoffen (Brenner 2018).

Verwendung von Erdöl

Der Einsatz von Erdöl ist sehr vielfältig. Der größte Teil wird zu Treibstoffen wie Diesel und Benzin oder zu Brennstoffen wie Heizöl weiterverarbeitet, und somit zum wichtigsten Primärenergieträger. Neben seiner Funktion als Energieträger ist Erdöl ein wichtiger Rohstoff für die Industrie, insbesondere der chemischen Industrie. Es dient z.B. als Grundstoff für die Herstellung von Arzneimitteln, Farben, Kosmetika und Kunststoffen (Bastian et al. 2023).

Verbrauch von Erdöl

Im Jahr 2022 betrug der weltweite Erdölverbrauch rund 4,39 Milliarden Tonnen (bp 2022). Wobei drei Viertel der Fördermenge von nur zehn Staaten mit den USA, Saudi-Arabien und Russland an der Spitze, gefördert wurden (Energy Institute 2023). Deutschland Verbrauchte mit ca. 97 Millionen Tonnen ca. zwei Prozent der weltweiten Fördermenge (bp 2022). 1,7 Millionen Tonnen stammten hierbei aus eigenen Ölfeldern (Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie 2023).

Klima- und Umweltbelastung durch Erdölförderung und -transport

Durch Förderung, Transport, Verbrennung und Verarbeitung von Erdöl entstehen eine Reihe von Klima- und Umweltbelastungen. Der weltweite CO₂ Ausstoß durch den Verbrauch von Erdöl lag im Jahr 2022 bei 11,2 Gigatonnen, das entspricht einer Steigung von 2,5 Prozent gegenüber dem Vorjahr (IEA 2023).

Durch die Förderung von Erdöl und Erdgas gelangten in Deutschland im Jahr 2020 etwa 1,9 Millionen Tonnen CO₂-Äquivalente Treibhausgase wie CO₂ (99%), Methan (0,67%) und Lachgas (0,26%) in die Atmosphäre (Destatis 2023).

Der größte Teil des Erdöls wird durch Tanker transportiert, im Jahr 2022 belief sich die Menge auf drei Milliarden Tonnen (United Nations 2023).

Durch Tankerunfälle und Offshore-Bohrinseln gelangen immer wieder große Mengen an Öl mit darin enthaltenen Schadstoffen ins Meer. 2023 waren es 2.000 Tonnen durch Tankerunfälle (ITOPF 2024). 2014 waren es 6.000 Tonnen allein durch Bohrinseln in der Nordsee (Bukold 2014). Die Ölverschmutzungen schädigen die maritimen Ökosysteme langfristig (NABU ohne Jahr).

Auch durch Austritte von Erdöl durch den Transport über Pipelines und die Lagerung in Tanks gelangt Erdöl in die Umwelt und gefährdet das Grundwasser. Wobei ein Liter Erdöl das Potenzial hat, eine Millionen Liter Trinkwasser ungenießbar zu machen (wissen.de).

Literaturverzeichnis

Bastian D, Bookhagen B, Eicke C, Elsner H, Henning S, Kern M et al. (2023): Deutschland - Rohstoffsituation 2022. Hg. v. BGR – Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe. Hannover.

bp (Hg.) (2022): Statistical Review of World Energy (71^st edition).

Brenner H (2018): Wie ist Erdöl entstanden? Planet Wissen.

Bukold S (2014): License to Spill. Ölverschmutzungen in der Nordsee. Kurzstudie im Auftrag der Bundestagsfraktion Bündnis 90/Die Grünen. EnergyComment. Hamburg.

Destatis (2023): Statistischer Bericht - Umweltökonomische Gesamtrechnungen (UGR) - Luftemissionsrechnung - 2000-2021.

Energy Institute (Hg.) (2023): Statistical Review of World Energy 2023. 72nd edition.

IEA (Hg.) (2023): CO2 Emissions in 2022. International Energy Agency. Paris.

ITOP (2024): Oil Tanker Spill Statistics 2023. Hg. v. ITOPF - International Tanker Owners Pollution Federation Limited. London, UK. .

Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie (Hg.) (2023): Erdöl und Erdgas in der Bundesrepublik Deutschland 2022 (GeoBerichte).

NABU (ohne Jahr): Öl – tödliche Gefahr für die Meere. Besonders Vögel sind betroffen, zuletzt geprüft am 23.04.2024.

Spektrum (ohne Jahr) Lexikon der Biologie Stichwort Erdöl Akademischer Verlag, Heidelberg

United Nations (2023): Review of Maritime Transport 2023. Towards a Green and Just Transition. United Nations Conference on Trade and Development. .

wissen.de (ohne Jahr): Ölverschmutzung. Lexikon.

Energiesparmaßnahmen

Als E. bezeichnet man v.a. technische Maßnahmen, durch die sich dieselbe Energiedienstleistung (z.B. eine Temperatur von 20 Grad C im Wohnbereich) bei geringerem Energieverbrauch erzielen läßt.

Das Einsparen von Energie ist aus zwei Gründen von hoher Priorität: Schonung der knappen Energiereserven und Reduzierung von Schadstoffemissionen (Kohlendioxid (Treibhauseffekt), Schwefeldioxid und Stickoxide (Waldsterben), Staub). Verschiedenen Studien nach kann der Primärenergieverbrauch (Energie) Deutschland ohne wesentliche Komforteinbußen um etwa 50% reduziert werden.

Im privaten Bereich sind die wichtigsten Bereiche für E.: Raumwärmebedarf (Wärmedämmung, k-Wert, Niedrigenergiehaus, Heizung, Brennwertkessel), Warmwasserbereitung (Sonnenkollektoren, Wärmepumpe) und Stromverbrauch (Haushaltsgeräte, Energiesparlampen). Veränderte Lebens- und Verbrauchsgewohnheiten sind eine weitere E.: Viele Menschen in Deutschland haben sich daran gewöhnt, im Winter leicht bekleidet herumzulaufen, täglich zu duschen und mehrfach die Woche Wäsche zu waschen.

Diese neuen Lebensgewohnheiten haben den Spareffekt sparsamer Haushaltsgeräte bereits überkompensiert. Die Verringerung der Raumtemperatur im Winter um 1 Grad C spart 6% Heizenergie. Immer größere Anteile am Energieverbrauch hat der Verkehr; E. sind hier sparsamere Autos, v.a. aber die Umschichtung des Straßenverkehrs auf den Schienenverkehr, kombinierten Verkehr, öffentlichen Personennahverkehr und Fahrrad.

In der Elektrizitätswirtschaft stellt die Erzeugung von Strom und Fernwärme in Kraft-Wärme-Kopplung die wichtigste E. dar, gefolgt von der Nutzung industrieller Abwärme. Zum Energiesparen können auch moderne Technologien mit hohem Wirkungsgrad (z.B. Kombikraftwerk) beitragen.

Siehe auch: Energiedienstleistung, Temperatur

Energiesparlampen

E., auch Kompaktleuchtstofflampen genannt, stellen eine Weiterentwicklung der herkömmlichen Leuchtstoffröhre dar (Funktionsprinzip Leuchtstoffröhre) und können dank ihrer kompakten Bauweise anstelle herkömmlicher Glühbirnen verwendet werden.

Im Vergleich zu Glühbirnen sind E. extrem sparsam und langlebig. E. verbrauchen bei gleicher Helligkeit nur etwa ein Fünftel an Energie, gleichzeitig liegt ihre Lebensdauer mit 6.000 bis 8.000 Brennstunden um das bis zu Achtfache über der Lebensdauer von Glühbirnen. Trotz ihres hohen Anschaffungspreises sparen E. so über ihre Lebensdauer eine beachtliche Menge Geld (vgl. Graphik).

Infolge ihres geringen Stromverbrauchs entlasten E. die Umwelt. Insb. die Emissionen von Kohlendioxid, dem Hauptverursacher des Treibhauseffekts, können durch Verwendung von E. anstelle von Glühbirnen reduziert werden. Über eine Brenndauer von 8.000 Stunden werden pro E. 288 kg CO2 eingespart. Auf die 24 Mio Haushalte der alten Bundesländer hochgerechnet, ergibt dies einen CO2-Einspareffekt von 5,6 Mio t innerhalb von 8.000 Brennstunden.
Die Lichtfarbe von E. ähnelt i.a. dem Glühlampenlicht und wird als angenehm empfunden, obwohl es die Qualität von Glühlampen und besten Leuchtstoffröhren nicht erreicht.

E. benötigen zum Betrieb ein Vorschaltgerät, das i.d.R. in das Gehäuse der E. integriert ist. Bevorzugen sollte man unbedingt elektronische Vorschaltgeräte, wie sie in modernen E. üblich sind. Diese arbeiten völlig flimmerfrei (integrierter Hochfrequenzwandler) und sind schaltfest, d.h. auch häufiges An- und Ausschalten verkürzt ihre Lebensdauer nur unwesentlich. Darüber hinaus benötigen sie keine radioaktiven Gase zum Zünden der Gasentladung. Ältere Modelle verwenden geringe Mengen Tritium oder Krypton zum Zünden (Radioaktivität). Die mögliche radioaktive Belastung liegt aber auch hier weit unter der Belastung durch Baustoffe (radioaktive Baustoffe) und Radon.

E. enthalten etwa 8 mg Quecksilber. Sie dürfen nicht zerstört werden, da dann giftige Quecksilberdämpfe freigesetzt werden. Die sachgerechte Entsorgung erfolgt über Schadstoffsammelstellen, die E. einem Quecksilber-Recycling zuführen.

Siehe auch: Licht, Leuchtstoffröhre, Glühbirnen

Energiereserven

Die in der Erde lagernden Vorräte an fossilen Brennstoffen und Uran, aus denen heute ca. 90% des Weltprimärenergiebedarfs (Energie) gedeckt wird, bezeichnet man als E..

Bei gleichbleibendem Energiebedarf reichen die Welt-E. für Erdöl und Erdgas nur noch einige Jahrzehnte. Auch die Kernenergie (Kernkraftwerk) stellt ohne Schnellen Brüter nur eine kurze Übergangstechnologie dar. Lediglich Kohle ist noch für Jahrhunderte verfügbar, doch ist ihre Nutzung mit hohen Risiken belastet (Schwefeldioxid, Stickoxide, Staub und vor allem Kohlendioxid (Treibhauseffekt)).

Deutschland verfügt über nur sehr geringe Vorräte an Erdöl und Erdgas, wohingegen die Kohlevorräte mit 7.200 EJ, wovon 1.000 als sicher gewinnbar gelten, relativ groß sind.

Um den Energiehunger der Menschheit langfristig zu decken, bleiben neben der Kernfusion, bei der nicht abzusehen ist, ob sie jemals technisch und wirtschaftlich realisierbar sein wird, nur rationelle Energienutzung, Energiesparmaßnahmen und v.a. regenerative Energiequellen. Da schon heute eine Reihe regenerativer Systeme zur Verfügung stehen, stellt sich die Frage, warum man nicht diese forciert einsetzt, anstatt zunächst die letzten E. unter hohen Umweltbelastungen zu verbrauchen. Potentiale: Regenerative Energiequellen

Energiefluss

Unter E. im ökologischen Sinne ist der eng mit dem Stoffumsatz gekoppelte Fluß der durch pflanzliche Organismen gebundenen Sonnenenergie durch ein Ökosystem zu verstehen.

Im Prozeß der Photosynthese gewinnen die grünen Pflanzen aus dem Sonnenlicht alle Energie, die auf der Erde zur Verfügung steht. Von den jährlich 705 Mio TWh, die durch die Sonne auf die Erdoberfläche eingestrahlt werden (Globalstrahlung, Strahlungsbilanz), werden 1-2% in organischer Materie gebunden. Die Pflanzen als erstes Glied der Nahrungskette geben mit den organischen Stoffen auch die gewonnene Energie an die Konsumenten erster Ordnung in der Nahrungskette weiter (= E.).

Die Konsumenten zweiter Ordnung nehmen einen Teil dieser Energie auf, um dann ihrerseits als Nahrung für weitere Glieder der Nahrungskette zur Verfügung zu stehen. In jedem Glied wird jedoch ein erheblicher Teil der {Energie} für die Aufrechterhaltung der Lebensprozesse "veratmet". Dabei werden organische Substanzen unter Sauerstoff-Verbrauch abgebaut und Kohlendioxid sowie die freigesetzte Energie (leztlich als "Abwärme") an die Umgebung abgegeben.

In jedem Glied der Nahrungskette verringern sich organische Substanz und Energievorrat auf etwa ein Zehntel. Dementsprechend nimmt auch in jedem Glied der Nahrungskette entweder die Zahl der Individuen oder ihre Körpergröße ab.

Siehe auch: Biomasse, Assimilation, Energie, Sonnenenergie

Elektrospeicherheizung

E. gehört zu den ökologisch und wirtschaftlich schlechtesten Heizungssystemen (Heizung).

Das Düsseldorfer Landgericht entschied Anfang 1990, daß das RWE nicht länger mit der Behauptung werben dürfe, E. seien umweltfreundlich und sparsam im Energieverbrauch. Grund sind vor allem die hohen Umwandlungsverluste und Schadstoffemissionen bei der Stromerzeugung (Kraftwerk). Etwa 65% der eingesetzten Primärenergie (Energie) gehen bereits im Kraftwerk als Abwärme verloren.

Derzeit heizen etwa 8% in den alten Bundesländern und 3% in den neuen Bundesländern mit E.. Der Ausbau von E. stagniert, vor allem wegen der vergleichsweise hohen Strompreise - trotz Sondertarifen für Nachtstrom (BTO). In den 70er Jahren war verstärkt für Nachtstrom-E. geworben worden, um die sog. nächtlichen Stromtäler aufzufüllen. Dies geschah jedoch ausschließlich aus ökonomischen Erwägungen der Energieversorgungsunternehmen, die auf diesem Wege ihre preisgünstige Grundlast ausbauen konnten.

Ältere E. sind häufig mit Asbest-Platten ausgestattet, die sowohl im Betrieb als beim Ausbau zu Asbestbelastungen führen können. Insb. der Ausbau von E. sollten nur von Fachkräften vorgenommen werden. Energie- und Verbraucherberater verfügen i.d.R. über Listen, die asbesthaltigen E.-Modelle benennen.

Siehe auch: Brennwertkessel, Heizung

Elektrosmog

Der Begriff E. beschreibt das Phänomen, daß wir infolge fortschreitender Elektrifizierung in immer größerem Umfang niederenergetischer elektromagnetischer Strahlung ausgesetzt sind, die wir mit unseren Sinnesorganen nicht wahrnehmen können.

Quellen von E. sind v.a. das 230-V-Stromnetz (Netzfreischalter) und elektrische Geräte (s.u.).
Welche Folgen E. auf die Gesundheit des Menschen hat, ist noch ungenügend erforscht. Einige Wirkmechanismen sind bekannt, so führt elektromagnetische Strahlung im Radio- und Mikrowellenbereich zur Erwärmung des Gewebes (Mobiltelefon, Mikrowellen). Im niederfrequenten Bereich erzeugen elektrische und magnetische Felder Ströme im Körper, deren Auswirkungen nur ungenügend geklärt sind.

Seit etwa 15 Jahren werden vermehrt subtile biologische Effekte, wie z.B. Einflüsse auf die Proteinsynthese, streßähnliche Wirkungen auf Hormonsystem und auf Zellmembran diskutiert.
Wie sich E. aber konkret auf die Gesundheit auswirkt, kann mit heutigem Wissensstand nicht klar beantwortet werden. Erste Anhaltspunkte bieten die sog. elektrosensiblen Menschen. Untersuchungen nach reagieren etwa 4% der Bevölkerung besonders empfindlich auf E..

Bei solchen Menschen genügt oftmals eine Stromleitung oder ein Radiowecker im Schlafbereich, um Störungen wie Schlafprobleme, Kopfschmerzen, Appetitlosigkeit oder chronische Erkrankungen, für die Ärzte keine Erklärung finden, auszulösen.

Epidemiologische Studien weisen u.a. auf ein erhöhtes Leukämierisiko für nahe bei Hochspannungsleitungen lebende Kinder, ein erhöhtes Krebsrisiko (Leukämie, Hirntumore, Lymphome) für Arbeiter aus Elektroberufen und erhöhte Fehlgeburtenrate bei Bildschirm-Arbeiterinnen hin.

Die meisten Studien zeigen zwar erhöhte Gesundheitsrisiken durch E., doch sind die gefundenen Effekte in der Regel klein und die Studien methodisch nicht immer unumstritten. Problematisch sind auch die fehlenden Langzeituntersuchungen. Schließlich wurden die Folgen von E. auch im Tierversuch untersucht. Bei Hühnereiern, die niederfrequenten Magnetfeldern ausgesetzt wurden, zeigte sich eine signifikante Erhöhung von Todesraten und Mißbildungen.

Auch bevor die vielschichtigen Wirkmechanismen des E. vollständig verstanden sind, sollte aus Vorsorgegesichtspunkten die Belastung durch E. Ernst genommen und, wo möglich, reduziert werden. Besonders wichtig ist dabei der Schlafbereich, der z.B. durch netzgetriebene Radiowecker, Stromleitungen (Netzfreischalter, abgeschirmte Kabel), elektrische Heizdecken oder magnetisierte Federkernmatratzen belastet sein kann. Klarheit schafft im Zweifelsfall nur eine Messung durch Fachleute.

Die 1991 und 1992 neu aufgelegten deutschen VDE-Grenzwerte für E.-Belastungen liegen im internationalen Vergleich hoch und nehmen das E.-Problem im privaten Sektor in keiner Weise ernst. Basis scheint eher der rechtlich problemlose Betrieb von z.B. Hochspannungsleitungen in Wohnbereichen zu sein.

Weitere potentielle Belastungen sind Fernseher, Computer-Bildschirme, Mobiltelefone, Halogenlampen, Sendeeinrichtungen und Funknetzwerke (W-LAN, Bluetooth etc.).

Siehe auch:

Lit.: KATALYSE: Elektrosmog - Schädigt uns Elektrizität?, Köln 1992
Elektromagnetische Strahlung

Elektronikschrott

In Deutschland fallen 1992 nach Schätzungen des Umweltbundesamtes ca. 800.000 t gebrauchter Elektronikgeräte an, mit einer jährlichen Zuwachsrate von 5 bis 10%.

Ein besonderes Problem bei der Entsorgung von E. stellt die Vielzahl eingesetzter Materialien und enthaltener Schadstoffe (z.B. Schwermetalle in Farbstoffen, Kunststoffzusätzen und Bildschirm-Gläsern) dar. E. besteht aus einem fast unüberschaubaren Materialmix und einer Vielzahl von Problemstoffen:

Schwermetalle: praktisch alle giftigen Vertreter

Kunststoffe: bis zu 40 verschiedene Kunststoffe, von PVC über Polystyrol und ABS bis zu Polyester, Phenolharzen, Epoxidharzen

Flammschutzmittel: bromierte Biphenyle, bromierte Phenylether und weitere Dioxin-Vorläufersubstanzen (Dioxine und

Furane), krebserzeugendes Antimontrioxid

Bildschirmgläser enthalten: Blei, Barium, Strontium, Cadmium, Phosphor u.a.

Bislang werden Altgeräte über die kommunale Abfallwirtschaft mit dem Hausmüll entsorgt und gelangen damit größtenteils in Hausmüllverbrennungsanlagen oder auf -deponien (Müllverbrennung, Deponie).

Bei der Verbrennung von E., insb. der Leiterplatten, kommt es in vielen Fällen zur Bildung von Dioxinen (Norddeutsche Affinerie AG, Kupferhütten etc.). Hohe Dioxingehalte in Filterstäuben infolge der Verbrennung von Leiterplatten hatten zur Folge, daß man sich bei der Müllverbrennungsanlage Bielefeld weigerte, E. anzunehmen. Dies führte zur getrennten Sammlung der Elektrogeräte.

Z.Z. bestehen für die Bereiche Monitorgläser, Platinen und gemischte Kunststoffe keine großtechnisch anwendbaren Techniken, die aus Sicht der Umwelt aktzeptabel sind.

In Deutschland tritt 1994 eine sog. "E.-Verordnung" in Kraft. Danach sind Hersteller und Händler von Elektrogeräten dazu verpflichtet die Geräte wieder zurückzunehmen.

Es erscheint jedoch fraglich, ob die Verordnung das Ziel einer hohen Erfassungsquote für Altgeräte und damit einer spürbaren Entlastung des Haus- und Gewerbemülls (Hausmüll) überhaupt erreichen wird. Anstatt Maßnahmen zur Schrottvermeidung (Abfallvermeidung) zu ergreifen wie Erhöhung der Lebensdauer, Langlebigkeit, Normung, Nachrüst-Garantien, Reparierbarkeit usw., wird das Recycling von E. überbetont. Eine Beurteilung der Verwertungsverfahren unter dem Gesichtspunkt der Umweltverträglichkeit findet nicht statt.

Elektrofilter

Der E. ist eine Anlage zur Abscheidung von Staub aus dem Rauchgas.

Die Stäube im Rauchgas werden durch Anlegen einer hohen Spannung elektrisch negativ aufgeladen und daher vom positiven Pol des E. angezogen. Die Staubpartikel lagern sich dort ab und werden nach einiger Zeit automatisch abgeklopft. Die Filterrückstände (Flugasche) werden deponiert oder in der Bauindustrie verwendet. 99,9% der im Rauchgas befindlichen Staubmasse kann durch E. abgeschieden werden. Der E. hat nicht für alle Korngrößen des Staubes den gleichen Abscheidegrad.

Insb. Stäube mit kleinem Korndurchmesser (Feinstaub), an denen sich bevorzugt Schwermetalle und andere Schadstoffe (z.B. Dioxine) anlagern, werden nur zu ca. 95% zurückgehalten. E. gehören zur Standardausstattung eines jeden Kohlekraftwerkes.

Andere Techniken zur Staubabscheidung: Rauchgasentstaubungsanlagen, Gewebefilter

Siehe auch: Abscheidung, Staub, Rauchgas

Brennelement

Wichtigster Teil eines Kernreaktors in Kernkraftwerken, bestehend aus einem Bündel von Brennstäben.

Einzelne Brennstäbe sind bei einem Durchmesser von 1,5 cm 4 - 5 m lang, bestehen aus einer Hülle aus Edelstahl oder Zirkonmetall (Zircaloy) und sind gefüllt mit dem spaltbaren Material, meist Urandioxid (Uran), in Form von Tabletten. Ein Leichtwasserreaktor vom Typ Biblis wird mit 200 Brennelementen, bestehend aus 200-300 Brennstäben, bestückt, was insgesamt ca. 100 t Uran entspricht.
Nach etwa 3 Jahren ist das Brennelement abgebrannt und wird aus dem Reaktor entfernt. Sein Uran235Gehalt ist von anfangs 3% auf unter 1% gesunken. Abgebrannte Brennelemente sind hochradioaktiv (Radioaktivität, Aktivität) und enthalten etwa 200 verschiedene Spaltprodukte (künstliche Radionuklide).

Braunkohle

B. (Kohle) gehört zu den fossilen Brennstoffen. Sie hat einen Anteil von 17% (1991) am Primärenergieverbrauch Deutschlands.

In den neuen Bundesländern ist B. mit einem Anteil von 70% wichtigster Energieträger überhaupt. In den alten Bundesländern werden 90%, in den neuen 70% der B.-Förderung in großen Kohlekraftwerken ohne Abwärmenutzung verstromt, der Rest dient als Briketts der Industrie- und Hausfeuerung (Ofenheizung). Deutschland besitzt drei große B.-Reviere, die niederrheinische Bucht (drittgrößtes B.-Vorkommen der Welt) und in den neuen Bundesländern das Mitteldeutsche und das Lausitzer Revier. In der niederrheinischen Bucht lagern 55 Mrd t B., was dem Energieinhalt der iranischen Erdölreserven entspricht. In den neuen Bundesländern belaufen sich die Vorräte auf 45 Mrd t B., von denen ca. 25 Mrd t technisch gewinnbar sind (Energiereserven). 1991 wurden in Deutschland 279 Mio t B. gefördert (West: 111 Mio t, Ost: 168 Mio t). Vor der Vereinigung wurden in der Ex-DDR über 300 Mio t B. gefördert (fast ein Drittel der Welt-B.-Förderung). Beschäftigte 1991: 17.400 (West) und 80.000 (Ost).
Umweltauswirkungen: Bei der Verbrennung von B. entstehen in großen Mengen Schadstoffe, vor allem Schwefeldioxid, Stickoxide und Staub. Pro erzeugte Kilowattstunde wird erheblich mehr Kohlendioxid emittiert als bei anderen fossilen Brennstoffen (Kohlendioxid-Problem, Treibhauseffekt).

Schäden beim Abbau: B. wird im Tagebau abgebaut, wodurch B. erheblich preiswerter wird als Steinkohle. Da B. im Tagebau nur oberhalb des Grundwassers abgebaut werden kann, muß das Grundwasser auf bis zu 500 m (Hambach) abgesenkt werden, wodurch schwere ökologische Schäden entstehen. Im niederrheinischen Revier werden jährlich etwa 700 Mio m3 Wasser abgepumpt, von denen nur 7% der Trinkwasserversorgung zugeführt werden, über 60% werden ungenutzt in den Rhein geleitet, obwohl damit etwa 35 mittelgroße Städte mit Trinkwasser versorgt werden könnten. Im Lausitzer Tagebau wurden 1991 sogar 1.109 Mio m3 Wasser abgepumpt, von denen nur 1,3% als Trinkwasser Verwendung fanden.

Folgen: Großräumige Grundwasserabsenkungen, Erschwerung der Trinkwassergewinnung, Bodenabsenkungen und schwere Schäden an Pflanzen und Tierwelt. Niederrhein: Die Grundwasserabsenkungen werden mit der Erschließung von Garzweiler II ein Gebiet von 3.000 km2 Größe beeinträchtigen, das bis nach Holland und ins rechtsrheinische Gebiet reicht. Auftreten irreversibler Beeinträchtigung grundwasserabhängiger Feuchtgebiete von internationaler Bedeutung. Mit Hilfe von Versickerungsanlagen, Einspeisungen und Sohlschwellen wird versucht, einige Feuchtgebiete zu retten.

Der hohe Flächenbedarf des Tagebaus (Niederrhein: 240 km2 Grubenfläche, mit Garzweiler II weitere 48 km2) führt zu großräumiger Zerstörung von Landschaft und Siedlungen (Niederrhein: Umsiedlung von 30.000 Menschen, mit Garzweiler II weitere 8.000). Durch den Abbau werden große Mengen an Staub freigesetzt (Lausitzer Tagebau: 1991 Abraumbewegungen von 617 Mio m3).
Über den Wert der rekultivierten Gebiete (Rekultivierung) herrscht Uneinstimmigkeit, insbesondere ist offen, ob sich die riesigen Gruben nach Abbauende zu lebensfähigen Seen umwandeln lassen. Flächenverbrauch im Vergleich: Regenerative Energiequellen

Siehe auch: Kohlevergasung, Kohle, Kohlekraftwerk, Heizung, Ofenheizung, Waldsterben, Großfeuerungsanlagenverordnung

Akkumulator

Ein A. ist ein auf elektrochemischer Basis arbeitender Energiespeicher (Speicherung). Energieaufnahme und -abgabe erfolgt in Form von elektrischer Energie.

Häufig verwendete A.-typen:
- Blei-Akkumulatoren (Verwendung als Starter-A. in Autos, als Energiespeicher in Solaranlagen; Leistungsdichte 100 Wh/l bzw. 35 Wh/kg).
- Nickel-Cadmium-Akkumulatoren (Verwendung zum Betrieb elektrischer Kleingeräte; Leistungsdichte 120 Wh/l bzw. 40 Wh/kg).
Trotz hoher Schwermetallgehalte sind A. oft sinnvolle Alternativen zu Batterien, da sie bei optimalen Lade/Entlade-Zyklen rund 1000mal wiederaufgeladen werden können und somit alleine schon das Abfallvolumen eheblich reduzieren. Gerade wegen der hohen Metallgehalte (Blei, Cadmium usw.) ist ein Recycling von A. sehr lohnenswert (Batterie-Entsorgung).
Neue A.-Typen, die zum Teil schon auf dem Markt sind:
- Nickel-Hybrid-A.. Er hat fast den gleichen Spannungsverlauf eines Nickel-Cadmium-A., aber eine höhere Leistungsdichte und enthält kein giftiges Cadmium. Leistungsdichte 175 Wh/l bzw. 60 Wh/kg.
- Lithium-A.. Der Vorteil dieses A. ist im Gegensatz zu dem Nickel-Cadmium-A. eine hohe Leistungsdichte und eine sehr geringe Selbstentladung. Nachteil ist die geringe lieferbare Stromstärke (rund 0,2 mA). Leistungsdichte 200 Wh/l bzw. 100 Wh/kg.
- Natrium Schwefel-A.. Bei diesem Typ handelt es sich um einen Hochleistungstyp, der zum Einsatz in Elektroautos in Frage kommt. Der Nachteil liegt in der hohen Betriebstemperatur dieses A. (rund 300 Grad C) und der auftretenden Gefahr bei Leckagen oder Crashs z.B. durch flüssiges Natrium. Leistungsdichte 110 Wh/l bzw. 90 Wh/kg.
- Zink-Brom-A.. Noch ist das Verhalten des Elektrolyten bei Leckagen und Crashs weitgehend unbekannt. Aus diesem Grunde ist dieser Typ noch kritisch zu bewerten. Leistungsdichte 60 Wh/l bzw. 65 Wh/l.
Batterie-Entsorgung

Abwärme

Abwärme ist der bei der Kraft- oder Wärmeerzeugung oder bei chemischen Prozessen anfallende Anteil an Wärmeenergie, der ungenutzt in die Umwelt entweicht. In Ballungsgebieten führt Abwärme zu einem mittleren jährlichen Temperaturanstieg von 1GradC.

Bei Kraftwerken und industrieller Produktion treten räumlich konzentriert große Mengen Abwärme auf (Kühlturm). Die Aufwärmung der Umgebungsluft sowie der Feuchtigkeitseintrag in die Luft über Kühltürme verursachen Nebelbildung und Niederschlagsneigung. Die Verwendung von Flußwasser zur Kühlung von Kraftwerken führt zur Aufheizung der Flüsse.

Hierdurch sinken Sauerstoffgehalt und Selbstreinigungskraft der ohnehin schon stark belasteten Flüsse im Sommer (Sauerstoffzehrung, Gewässerbelastung). So liegt im Rhein stellenweise der Sauerstoffgehalt unter der für Fische lebensnotwendigen Grenze von 3 mg/l (Gewässererwärmung). Bei Erreichen einer Temperatur von 28 Grad C dürfen Flüsse im Sommer daher nicht mehr zur Kühlung benutzt werden.

Durch Nutzung von Abwärme zu Heizzwecken könnte ein wesentlicher Beitrag zur Energieversorgung geleistet und die Emission von Schadstoffen reduziert werden (Fernwärme, Nahwärme, Kraft-Wärme-Kopplung). Hierzu ist allerdings eine Dezentralisierung der Energieversorgung (dezentrale Energieversorgung) notwendig, da bei zentralen Großkraftwerken, wie z.B. bei Kernkraftwerken, eine Abwärme-Nutzung aufgrund der Wärmeverluste bei der Verteilung nicht möglich ist.

Siehe auch: Abwärme, Umwelt

Tenside

Tenside sind grenzflächenaktive Stoffe, welche sich bevorzugt in der Berührungsfläche zweier Medien konzentrieren, z.B. in der Grenzfläche Wasser/Luft.

Durch Tenside wird die Oberflächenspannung des Wassers reduziert und Gegenstände können besser benetzt werden. Ähnlich können sich Tenside zwischen Schmutz und andere Materialien schieben, Verunreinigungen ablösen und schließlich in der Tenside-Lösung dispergieren. Dies macht Tenside als waschaktive Substanzen zur wichtigsten Wirkstoffgruppe in Wasch- und Reinigungsmitteln. Darüber hinaus finden Tenside vielfältigen Einsatz als Emulgatoren, Textilhilfsmittel, Antistatika, Flotationschemikalien etc. in zahlreichen Bereichen der Technik.

Grundsätzlich unterscheidet man je nach elektrischer Ladung die Tenside in 4 Klassen:

Anionische Tenside mit einer negativen Ladung stellen nach wie vor die bedeutendste Gruppe. Wichtige Vertreter sind die Seife, linearen Alkylbenzolsulfonate (LAS), Alkansulfonate (SAS), Fettalkoholethersulfate (FAES) und die Fettalkoholsulfate (FAS).
Nichtionische Tenside sind ungeladen und erobern sich aufgrund ihrer Toleranz gegen Wasserhärte, der guten Löslichkeit und Niedrigtemperatureigenschaften immer größere Marktanteile. Wichtigste Vertreter sind die Fettalkoholethoxlate (FAE). Interessante Neuentwicklungen stellen die vollständig auf Basis nachwachsender Rohstoffe erzeugten Zucker-Tenside vom Typ der Alkylpolyglucoside (APG) dar. Dagegen sinkt der Verbrauch der erheblich umweltbelastenden Alkylphenolethoxylate (APEO).
Kationische Tenside tragen eine positive Ladung und haben weltweit v.a. eine Aufgabe: Sie werden als sog. Avivagemittel und Antistatika in Weichspülern und kosmetischen Pflegepräparaten eingesetzt. Wichtigster Vertreter ist das Distearyldimethylammoniumchlorid (DSDMAC), dessen unzureichende Abbaubarkeit das Umweltbundesamt bei den Herstellern von Weichspülern vorstellig werden ließ. Auch wenn die Industrie weiterhin darauf beharrt, DSDMAC sei ein unweltverträgliches Tenside, erklärte sie sich doch bereit, bis Ende 1991 diesen Stoff in Weichspülern durch besser abbaubare Tenside zu ersetzen.
Amphotere Tenside haben zwitterionischen (Ionen) Charakter, tragen also in einem Molekül sowohl eine positive wie eine negative Ladung. Wichtigster Vertreter sind die Betaine. Amphotere Tenside haben insg. nur geringere Bedeutung und werden wegen ihrer Hautverträglichkeit v.a. bei Körperreinigungsmitteln und gelegentlich bei milden Haushalts- (Spülmitteln) und Desinfektionsreinigern (Desinfektion) eingesetzt.

Angesichts der Tensidmengen, die zu einem erheblichen Teil ins Abwasser gelangen, ist die aquatische Toxizität der Tenside von erheblicher Bedeutung. Sie liegt typischerweise mit LC₅₀-Werten von 1-20 mg/Liter (für Fische) hoch, einzelne Tenside sind mit Werten von einigen Zehnteln Milligramm/Liter sogar ausgesprochen fischgiftig.

Noch wichtiger ist die biologische Abbaubarkeit (Abbau) dieser Massenchemikalien. Als nämlich nach dem Zweiten Weltkrieg die gut eliminierbare Seife teilweise durch das petrochemische Tenside Tetrapropylenbenzolsulfonat (TPS) ersetzt wurde, führten bald Schaumberge auf deutschen Oberflächengewässern nur zu deutlich vor Augen, was die schlechte Abbaubarkeit solcher Substanzen für Folgen hat.

Das daraufhin verabschiedete Detergentiengesetz (Detergentien) und sein Nachfolger, das Waschmittelgesetz forderten im Rahmen der Tensid-Verordnung eine Mindestabbaubarkeit von 80 Prozent für anionische und nichtanionische Tenside. Allerdings betrifft dies ausschließlich die Primärabbaubarkeit, welche den Verlust der Grenzflächenaktivität, also der Waschkraft, umfasst. Damit ist der Abbau aber noch nicht abgeschlossen. Erst nach völliger Umsetzung der Tenside in Kohlendioxid, Biomasse, Wasser und anorganische Salze ist der sogenannte Endabbau (Mineralisation) verwirklicht.

Während die heute eingesetzten Tenside den geforderten Primärabbaugrad leicht erfüllen, stellen sich beim Endabbau erhebliche Unterschiede heraus (s. Tab). Ein weiterer Aspekt ist, ob die Mineralisation tatsächlich 100 % erreicht und ob ein Abbau auch unter den anaeroben Bedingungen z.B. des Faulturms (Abwasserreinigung) erfolgt.

Was die Wirkung der Tenside auf den Menschen angeht, steht v.a. ihre Schadwirkung gegenüber der Haut im Vordergrund. Konzentrierte Tensid-Lösungen sind haut- und schleimhautreizend. Aber auch in anwendungsüblicher Verdünnung können sie, insb. bei beruflicher Exposition (Hausfrauen, Reinigungspersonal) zur chronischen Schädigung der Haut (irritative Kontaktdermatitis, Hausfrauenekzem) führen. Auslösend wirkt die massive Entfettung, verbunden mit nachfolgendem Austrocknen und Einreißen der Haut, die damit weiteren schädlichen Einflüssen durch Keime und Reizstoffe verstärkt ausgesetzt ist.

Teer

T. sind flüssige bis halbfeste Erzeugnisse, die durch Schwelen, Verkoken und Vergasen von Steinkohle, Braunkohle, Torf u.a. fossilen Rohstoffen, aber auch aus Holz entstehen können.

Die Verarbeitung von T. erfolgt insbesondere zu Chemiegrundstoffen für die Produktion von Rußen, Kunststoffen Farbstoffen, Pflanzenschutzmitteln und Pharmazeutika. und zu Graphitelektroden für die Aluminiumherstellung.
T. ist stark gesundheitsschädlich, insbesondere durch seine krebserzeugenden Inhaltsstoffe wie Benzol, Toluol, Naphtalin, Xylol und anderen polycylclischen, aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAK). Epidemologische Studien haben gezeigt, dass Beschäftigte, die mit T.-Produkten arbeiten ein erhöhtes Krebsrisiko tragen.
Bei den gesundheitlichen Wirkungen bildet
Holz-T. eine Ausnahme. Es wird bei Temperaturen unter 280 °C aus
Holz destilliert und weist nur geringe Mengen PAK auf
Im Baubereich ist heute T. vollständig durch Bitumen ersetzt worden.
Mit T. verwandte Produkte sind neben Pech, Ruß, Rohparaffin und Asphalt auch Bitumen zu nennen. Sogenannte Teersande wie sie beispielsweise in großen Lagerstätten in Kanada vorkommen, werden nach dem starken Anstieg des Weltölpreis 2000/2001 zunehmend als wirtschaftliche Rohölquelle genutzt. Mehrere Ölkonzerne haben bereits ihre milliardenschwere Investitionen in die Nutzung und Verarbeitung von Teersand angekündigt.

Substance Information Exchange Forum (SIEF)

Substance Information Exchange Forum (Forum zum Austausch von Stoffinformationen; stoffspezifische Foren zum Austausch von Stoffinformationen, Art. 29); Foren, die nach der Vorregistrierung zu gründen sein werden.

Teilnehmer eines SIEFs sind alle Hersteller/Importeure eines identischen Stoffes.

Ein SIEF fasst alle potentiellen registrierten Unternehmen und weitere Interessierte an einem identischen Phase-in-Stoff zusammen und erleichtert ihnen die Suche nach weiteren Registranten, mit denen sie Daten gemeinsam nutzen und sich einen Überblick über verfügbare Studien verschaffen können.

Ziel der SIEFs ist es, Mehrfachdurchführungen von Studien zu verhindern und Einigkeit über die Einstufung und Kennzeichnung eines Stoffes herzustellen, wenn es dabei Unterschiede gibt.

Quellen:
REACH-Verordnung: Verordnung (EG) Nr. 1907/2006 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 18. Dezember 2006 http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/site/de/oj/2006/l_396/l_39620061230de00010851.pdf
RIPs: http://ecb.jrc.it/reach/rip/
BRANDHOFER, P; HEITMANN, K.: REACH – Die neue Herausforderung für Ihr Unternehmen! 2007
AU, M.; RÜHL, R.: REACH-Verordnung. 2007

Stand: 22. Februar 2012