Treibhausgase: Das Verschwinden des Methans

Die Arbeit von Wissenschaftlern und Kriminalisten ähnelt sich oft mehr, als man denken mag. Fakten werden zusammengetragen, mögliche Verbindungen postuliert, getestet – und oftmals wieder verworfen. In einer solchen Sackgasse stecken derzeit die Atmosphärenforscher. Sie beobachten seit Jahren, dass der Gehalt des Treibhausgases Methan wesentlich langsamer zunimmt als zu Beginn des 20. Jahrhunderts. Doch was ist der Grund dafür? Im Fachmagazin „Nature“ präsentieren jetzt zwei Forschergruppen ihre Erklärungen (Band 476, Seiten 194 und 198). Beide Indizienketten sind schlüssig, und dennoch widersprechen sie einander. So lautet das Fazit des Schweizer Physikers Martin Heimann, der am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena arbeitet und einen begleitenden Kommentar in „Nature“ geschrieben hat (Seite 157).

Zunächst die Fakten: Im 20. Jahrhundert hat sich die Methankonzentration in der Atmosphäre nahezu verdreifacht. Das Treibhausgas blubbert aus Reisfeldern, kommt aus den Verdauungsorganen von Rindern und anderen Wiederkäuern an die Luft, wird beim Kohlebergbau frei, strömt aus lecken Erdgasleitungen in die Atmosphäre oder entweicht aus Mülldeponien. „Ungefähr 60 Prozent des Methans stammt aus Aktivitäten der Menschen“, sagt Heimann. Jedes Kilogramm Methan heizt dem Weltklima 25-mal stärker ein als die gleiche Menge Kohlendioxid. „Obwohl durch die Aktivitäten der Menschen viel weniger Methan als Kohlendioxid in die Luft gelangt, ist Methan so für 25 Prozent der von Menschen ausgelösten Erderwärmung verantwortlich“, sagt der Atmosphärenphysiker. In der Luft ist Methan nicht sonderlich stabil. Bereits nach acht bis zehn Jahren wird es in Kohlendioxid umgewandelt, das wesentlich länger erhalten bleibt.

Seit dem Beginn der 1980er Jahre steigt die Methankonzentration in der Luft langsamer als vorher. Zwischen 1999 und 2007 stagnierte der Methangehalt sogar auf hohem Niveau. War es der Menschheit tatsächlich gelungen, den Anstieg des Treibhausgases zu bremsen? Falls ja, durch welche Maßnahmen?

Die Methanquellen sind schwer zu fassen. Abhängig vom Futter produziert eine Kuh mal mehr und mal weniger von dem Gas. Wie viel Erdgas – und damit vor allem Methan – an welchen Lecks aus dem wohl einige Millionen Kilometer langen Leitungsnetz entweicht, kann ebenfalls niemand genau beziffern.

Murat Aydin vom Institut für Erdsystemforschung der Universität von Kalifornien in Irvine untersuchte daher die Luft, die im Lauf der vergangenen 80 bis 90 Jahre in der „Firn“ genannten obersten Schicht auf dem Eis in Grönland und in der Antarktis eingeschlossen wurde. Die Proben enthalten neben Methan auch winzige Spuren von Ethan.

Dieses Gas entweicht ebenso wie Methan aus Kohlebergwerken, Gasleitungen oder entsteht bei nicht vollständigen Verbrennungen. Reisfelder und Rindermägen dagegen produzieren kein Ethan. Aus dem Ethangehalt in den Firnproben können Wissenschaftler also gut auf das Methan schließen, das in der gleichen Zeit aus fossilen Brennstoffen entwich.

Zwischen 1980 und 2000 nahm demnach die Methanemission aus fossilen Brennstoffen um rund 30 Prozent ab, haben Aydin und Kollegen ausgerechnet. Der Chemiker aus Irvine nennt auch den Grund dieses Rückgangs: Methan und Ethan konnten immer besser als Erdgas verkauft werden, daher lohnten sich Maßnahmen zur Abtrennung und Gewinnung dieser Gase oder das Stopfen von Lecks.

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Fuu Ming Kai, der übrigens am selben Institut forscht wie Aydin, kommt zu einem anderen Schluss. Der verringerte Methanausstoß gehe auf asiatische Reisfelder zurück, schreiben er und sein Team. Die Wissenschaftler analysierten im Methan das Verhältnis der Kohlenstoffisotope. Damit werden unterschiedlich schwere Atome ein und desselben Elements bezeichnet. Methan aus fossilen Brennstoffen enthält mehr Kohlenstoff-13 als das aus Reisfeldern, Rindermägen oder auch aus Sumpfgebieten stammende Gas. Indem die Forscher die Isotopenverhältnisse messen, können sie auf die Quellen des Methans schließen.

„Dieser zweite Indizienbeweis ist genauso folgerichtig und logisch, bringt aber ein völlig anderes Ergebnis“, stellte Martin Heimann verblüfft fest. Demnach können die fossilen Brennstoffe mit dem Abbremsen und Stagnieren des Methananstiegs nichts zu tun haben. Rund die Hälfte der verringerten Methanemissionen lassen sich dagegen auf Änderungen des Reisanbaus in Asien zurückführen, rechnen die Forscher um Fuu Ming Kai vor. Dort werde weniger Wasser und mehr Kunstdünger eingesetzt, argumentieren sie. Das senke die Methanemissionen deutlich.

Die Erderwärmung wird dadurch aber nicht zwangsläufig gebremst. Mehr Kunstdünger kann nämlich auch mehr Lachgas freisetzen. Dieses heizt das Klima zwölfmal stärker auf als die gleiche Masse Methan oder sogar 300-mal mehr als Kohlendioxid. Da die Forscher nicht wissen, wie viel Lachgas entweicht, können sie auch die Auswirkung aufs Klima nur schwer einschätzen. „Damit könnte man also den Teufel mit dem Beelzebub ausgetrieben haben“, meint der Atmosphärenforscher Heimann.

Wer nun tatsächlich für das Abbremsen des Methananstiegs verantwortlich ist, können die Forscher auch nach diesen widersprüchlichen Ergebnissen nicht genau sagen. Heimann: „Wir müssen einfach weiter suchen.“