Kohlenstoffbindung

Kohlenstoffbindung, die langfristige Speicherung von Kohlenstoff in Pflanzen, Böden, geologischen Formationen und im Ozean. Die Kohlenstoffbindung erfolgt sowohl auf natürliche Weise als auch aufgrund anthropogener Aktivitäten und bezieht sich typischerweise auf die Speicherung von Kohlenstoff, der das unmittelbare Potenzial hat, Kohlendioxidgas zu werden. Als Reaktion auf die wachsenden Bedenken hinsichtlich des Klimawandels infolge erhöhter Kohlendioxidkonzentrationen in der Atmosphäre wurde großes Interesse an der Möglichkeit geweckt, die Kohlenstoffbindungsrate durch Änderungen der Landnutzung und der Forstwirtschaft sowie durch Geoengineering-Techniken wie Kohlenstoffabscheidung und -entwicklung zu erhöhen Lager.

Luftreinhaltung: Kohlenstoffbindung

Kohlenstoffquellen und Kohlenstoffsenken

Anthropogene Aktivitäten wie die Verbrennung fossiler Brennstoffe haben Kohlenstoff aus seiner langfristigen geologischen Speicherung als Kohle, Erdöl und Erdgas freigesetzt und als Kohlendioxidgas an die Atmosphäre abgegeben. Kohlendioxid wird auch auf natürliche Weise durch die Zersetzung von Pflanzen und Tieren freigesetzt. Die Menge an Kohlendioxid in der Atmosphäre hat seit Beginn des Industriezeitalters zugenommen, und dieser Anstieg wurde hauptsächlich durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe verursacht. Kohlendioxid ist ein sehr wirksames Treibhausgas, dh ein Gas, das die von der Erdoberfläche emittierte Infrarotstrahlung absorbiert. Wenn die Kohlendioxidkonzentrationen in der Atmosphäre ansteigen, bleibt mehr Infrarotstrahlung erhalten und die Durchschnittstemperatur der unteren Erdatmosphäre steigt an. Dieser Prozess wird als globale Erwärmung bezeichnet.

Reservoirs, die Kohlenstoff zurückhalten und verhindern, dass er in die Erdatmosphäre gelangt, werden als Kohlenstoffsenken bezeichnet. Beispielsweise ist die Entwaldung eine Quelle für Kohlenstoffemissionen in die Atmosphäre, aber das Nachwachsen von Wäldern ist eine Form der Kohlenstoffbindung, wobei die Wälder selbst als Kohlenstoffsenken dienen. Kohlenstoff wird auf natürliche Weise durch Photosynthese von der Atmosphäre auf terrestrische Kohlenstoffsenken übertragen. Es kann sowohl in oberirdischer Biomasse als auch in Böden gelagert werden. Neben dem natürlichen Pflanzenwachstum umfassen andere terrestrische Prozesse, die Kohlenstoff binden, das Wachstum von Ersatzvegetation auf gerodeten Flächen, Landbewirtschaftungspraktiken, die Kohlenstoff absorbieren (siehe unten Kohlenstoffbindung und Klimaschutz), und ein erhöhtes Wachstum aufgrund erhöhter atmosphärischer Kohlendioxidwerte und verbesserte Stickstoffablagerung. Es ist wichtig zu beachten, dass in Böden und oberirdischer Vegetation gebundener Kohlenstoff durch Landnutzung oder Klimaveränderungen wieder an die Atmosphäre abgegeben werden kann. Beispielsweise kann eine Verbrennung (die durch Brände verursacht wird) oder eine Zersetzung (die aus der Aktivität von Mikroben resultiert) die Freisetzung von in Wäldern gespeichertem Kohlenstoff in die Atmosphäre verursachen. Beide Prozesse verbinden Sauerstoff in der Luft mit Kohlenstoff, der in Pflanzengeweben gespeichert ist, um Kohlendioxidgas zu erzeugen.

Wenn die terrestrische Senke durch vermehrte Verbrennung und Zersetzung zu einer bedeutenden Kohlenstoffquelle wird, kann sie der Atmosphäre und den Ozeanen große Mengen Kohlenstoff hinzufügen. Weltweit beträgt die Gesamtmenge an Kohlenstoff in Vegetation, Boden und Detritus ungefähr 2.200 Gigatonnen (1 Gigaton = 1 Milliarde Tonnen), und es wird geschätzt, dass die Menge an Kohlenstoff, die jährlich von terrestrischen Ökosystemen gebunden wird, ungefähr 2,6 Gigatonnen beträgt. Die Ozeane selbst reichern auch Kohlenstoff an, und die Menge, die sich direkt unter der Oberfläche befindet, beträgt ungefähr 920 Gigatonnen. Die Menge an Kohlenstoff, die in der ozeanischen Senke gespeichert ist, übersteigt die Menge in der Atmosphäre (etwa 760 Gigatonnen). Von dem Kohlenstoff, der durch menschliche Aktivitäten an die Atmosphäre abgegeben wird, verbleiben nur 45 Prozent in der Atmosphäre. Etwa 30 Prozent werden von den Ozeanen aufgenommen, der Rest wird in terrestrische Ökosysteme integriert.

Kohlenstoffbindung und Klimaschutz

Das Kyoto-Protokoll im Rahmen des Rahmenübereinkommens der Vereinten Nationen über Klimaänderungen ermöglicht es den Ländern, im Rahmen ihrer Verpflichtungen aus dem Protokoll Kredite für ihre Aktivitäten zur Kohlenstoffbindung im Bereich Landnutzung, Landnutzungsänderung und Forstwirtschaft zu erhalten. Solche Aktivitäten könnten Aufforstung (Umwandlung von nicht bewaldetem Land in Wald), Wiederaufforstung (Umwandlung von zuvor bewaldetem Land in Wald), verbesserte forstwirtschaftliche oder landwirtschaftliche Praktiken und Wiederaufforstung umfassen. Laut dem Zwischenstaatlichen Gremium für Klimawandel (IPCC) können verbesserte landwirtschaftliche Praktiken und forstbezogene Minderungsmaßnahmen einen wesentlichen Beitrag zur Entfernung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu relativ geringen Kosten leisten. Diese Aktivitäten könnten eine verbesserte Bewirtschaftung von Kulturpflanzen und Weideflächen umfassen - beispielsweise eine effizientere Verwendung von Düngemitteln, um das Auswaschen nicht verwendeter Nitrate zu verhindern, Bodenbearbeitungspraktiken, die die Bodenerosion minimieren, die Wiederherstellung organischer Böden und die Wiederherstellung degradierter Flächen. Darüber hinaus ist die Erhaltung bestehender Wälder, insbesondere der Regenwälder des Amazonas und anderswo, wichtig für die weitere Bindung von Kohlenstoff in diesen wichtigen terrestrischen Senken.