Treibhausgase aus Teflonproduktion überwachen Emissionen von Trifluormethan sind gering – jedenfalls auf dem Papier

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Das klimaschädliche Treibhaugas HFC-23 entsteht bei der Herstellung bestimmter Kühlmittel und Teflonprodukte. Es wird gemäß der Montreal-Protokolle zwecks Klimaschutz direkt bei Entstehung zerstört. Doch Messungen zeigen immer wieder, dass die Gaskonzentration in der Atmosphäre höher ist, als sie den Angaben zufolge sein dürfte.

Fluorkohlenwasserstoffe (FKW) sind potente Treibhausgase. Das stärkste davon ist Trifluormethan, auch bekannt unter dem Kürzel HFC-23. Ein Kilogramm davon in der Atmosphäre trägt so stark zum Treibhauseffekt bei, wie 12.000 Kilogramm CO₂. Bis sich das Gas in der Atmosphäre zersetzt, dauert es rund 200 Jahre. Deshalb haben sich über 150 Länder im Rahmen der Kigali-Änderung des Montreal-Protokolls verpflichtet, ihre Emissionen von HFC-23 stark einzudämmen.

Die Hauptquelle von HFC-23 ist die industrielle Produktion von gewissen Kühlmitteln sowie von Polytetrafluorethen (PTFE), besser bekannt als Teflon. Bei der Herstellung einer Vorstufe von Teflon entsteht HFC-23 als Nebenprodukt. Seit 2020 gilt: Wer Teflon produziert, muss das klimaschädliche HFC-23 zerstören. Gemäß den Berichten der einzelnen Länder geschieht dies auch: Auf Papier betrugen die globalen Emissionen von HFC-23 im Jahr 2020 nur noch 2.000 Tonnen. Die tatsächlichen Emissionen, die in zahlreichen Studien ermittelt wurden, zeigen ein anderes Bild: Allein 2020 gelangten demnach rund 16.000 Tonnen des Treibhausgases in die Atmosphäre.

Neue Messmethode mit Tracer-Gas

Woher kommt diese Diskrepanz? Um diese Frage zu beantworten, haben Forschende der Empa, der University of Bristol und der Niederländischen Organisation für Angewandte Naturwissenschaftliche Forschung (TNO) die HFC-23-Emissionen einer Teflon-Fabrik in den Niederlanden genauer unter die Lupe genommen. Ihre Ergebnisse haben sie nun im renommierten Wissenschaftsmagazin Nature veröffentlicht.

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Um die Emissionen der Fabrik ganzheitlich und möglichst genau zu erfassen, wandten die Forschenden eine neue Methode an. Unmittelbar neben der Fabrik setzten sie einen Tracer frei: ein ungiftiges Gas, das nicht in der Atmosphäre vorkommt und sich nach wenigen Wochen zersetzt. In rund 25 Kilometer Entfernung maßen die Forscher die Konzentrationen von HFC-23 und anderen Nebenprodukten der Teflonherstellung – sowie die Konzentration des Tracers. „Da wir genau wussten, wie viel Tracer wir freigesetzt hatten und wie viel davon am Messpunkt ankam, konnten wir daraus die Emissionen von HFC-23 und anderen Gasen berechnen“, erklärt Erstautorin Dominique Rust, die im Rahmen ihres Doktorats an der Empa am Projekt gearbeitet hat.

Maßnahmen zum Klimaschutz funktionieren überwiegend

Um den Ausstoß von HFC-23 zu minimieren, wird das Gas direkt in der Fabrik verbrannt, noch bevor es austreten kann. Perfekt ist diese Maßnahme jedoch nicht, wie die neue Studie zeigt. „Unsere gemessenen Emissionen liegen höher, als die von der Fabrik rapportierten», sagt Empa-Forscher Martin Vollmer. „Allerdings ist die emittierte Menge an HFC-23 noch immer gering. Die Maßnahmen zur Eindämmung der Emissionen funktionieren also gut.“

Co-Autor Kieran Stanley von der University of Bristol fasst zusammen: „Diese Ergebnisse sind sehr ermutigend. Sie zeigen, dass die Emissionen dieses hochwirksamen Treibhausgases aus Anlagen, die Fluorpolymere wie Teflon herstellen, mit den richtigen Maßnahmen erheblich reduziert werden können.“ Wenn alle diese Fabriken ähnliche Emissionen hätten, ließen sich global HFC-23-Emissionen verhindern, deren Klimaeinfluss fast 20 Prozent der CO₂-Emissionen des weltweiten Flugverkehrs entspräche, erläutern die Forscher.

Unabhängige Kontrollen sollen Diskrepanzen aufklären

Wenn die eindämmenden Maßnahmen weitgehend funktionieren, wie lassen sich die hohen Messwerte in der Atmosphäre erklären? „Wir müssen deshalb davon ausgehen, dass die von den Ländern rapportierten Maßnahmen nicht überall der Realität entsprechen“, sagt Empa-Forscher Vollmer. Die Autoren der Studie rufen die Länder dazu auf, ihre Teflon-Fabriken unabhängig überprüfen zu lassen. Die von den Forschenden entwickelte Tracer-Methode würde sich für solche unabhängigen Überprüfungen von Fabriken und Industriegebieten eignen – auch für andere Gase, sind die Forschenden überzeugt.

„Unabhängige Überprüfungen der Treibhausgasemissionen aus der Produktion von Fluorpolymeren und Kühlmitteln sind notwendig, um die Lücken in unserem Verständnis der Emissionsquellen zu schließen und zu prüfen, ob die Länder die internationalen Klima- und Umweltabkommen vollständig einhalten“, sagt Co-Autor Stanley.

Empa-Forschende planen bereits im Oktober eine weitere Studie in Südkorea, bei der sie die Tracer-Methode anwenden wollen, um die Emissionen von halogenierten Substanzen in der südkoreanischen Hauptstadt Seoul zu bestimmen. Sie wollen an der Messstation Cabauw die Überwachung von Treibhausgasen im Rahmen der europäischen ICOS-Infrastruktur um die kontinuierliche Überwachung von halogenierten Substanzen erweitern. Ziel sei es, die Emission der Quellen von halogenierten Stoffen zu verfolgen und so ein genaueres Bild über die Eindämmungsmaßnahmen zu erhalten.

Originalpublikation: D Rust, MK Vollmer, S Henne, A Frumau, P van den Bulk, A Hensen, KM Stanley, R Zenobi, L Emmenegger, S Reimann: Effective realization of abatement measures can reduce HFC-23 emissionsEffective realization of abatement measures can reduce HFC-23 emissions; Nature (2024); DOI: 10.1038/s41586-024-07833-y

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