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Unterschätzte Feinstaubquelle

Ultrafeinstaub: Moderne Kohlekraftwerke emittieren am meisten

| Autor / Redakteur: Sarah Werner* / Dr. Ilka Ottleben

Forscher des KIT konnten zeigen, dass ausgerechnet die Filteranlagen moderner Kohlekraftwerke die weltweit größten Quellen für Ultrafeinstaub-Partikel sind und erhebliche Auswirkungen auf das Klima haben. (Symbolbild)
Forscher des KIT konnten zeigen, dass ausgerechnet die Filteranlagen moderner Kohlekraftwerke die weltweit größten Quellen für Ultrafeinstaub-Partikel sind und erhebliche Auswirkungen auf das Klima haben. (Symbolbild) (Bild: gemeinfrei)

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Ausgerechnet moderne Kohlekraftwerke stoßen mehr Ultrafeinstaub aus als bisher vermutet. Die über Filteranlagen gereinigten Abgase enthalten einer neuen Studie zufolge sogar mehr solcher Partikel kleiner als 100 Nanometer als die Emissionen von Städten und Straßenverkehr. Ultrafeine Staubpartikel sind gesundheitsschädlich und klimarelevant. Sie könnten zudem extreme Wetterereignisse beeinflussen, so berichten die Forscher.

Karlsruhe – Feinstaub ist gesundheitsschädlich, klimarelevant – und ein globales Problem. Als Ultrafeinstaub werden Partikel bezeichnet die kleiner als 100 Nanometer im Durchmesser sind. Ein Großteil der Ultrafeinstaub-Emissionen ist menschengemacht – industrielle Prozesse, die Verbrennung fossiler Brennstoffe, Landwirtschaft und Straßenverkehr gelten als Hauptverursacher. In Städten sollte die Belastung der Luft mit solchen Partikeln demnach höher liegen als auf dem Land. Doch Messergebnisse der letzten Jahrzehnte sprechen eine andere Sprache.

Anstieg anthropogener Feinstaub-Partikel – auch auf dem Land

Trotz ihrer geringen Größe nehmen ultrafeine Partikel (UFP) gewaltigen Einfluss auf Umweltprozesse – oder sollte man besser sagen wegen ihrer geringen Größe? „Die Partikel bieten Oberflächen für chemische Reaktionen in der Atmosphäre oder können als Kondensationskerne die Eigenschaften von Wolken und Niederschlag beeinflussen“, sagt Wolfgang Junkermann vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung (IMK) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT).

Um Vorkommen und Verteilung von UFP zu untersuchen, hat der Umweltphysiker gemeinsam mit australischen Kollegen in den vergangenen 15 Jahren Messflüge rund um den Globus gestartet. Dabei betrachteten sie auch die Atmosphäre außerhalb städtischer Brennpunkte, insbesondere in Gegenden mit auffälligen Niederschlagstrends: In der freien Natur erzeugen etwa Waldbrände, Staubstürme oder Vulkanausbrüche feine Partikel, meist jedoch nicht im Nanometerbereich. Die Klimaforscher stellten fest, dass deren Konzentration auch in vielen abgelegenen Gebieten stetig ansteigt, die neuen, zusätzlichen Partikel jedoch keinen natürlichen Ursprung haben.

Filteranlagen moderner Kohlekraftwerke als Quelle

Als Quelle dieser Feinstaub-Emissionen konnten die Forscher nun ausgerechnet moderne Kohlekraftwerke ausmachen. Deren Filteranlagen emittierten demnach sogar mehr Ultrafeinstaub als der Verkehr. Nach Ansicht der Forscher sind sie weltweit die größten Quellen für ultrafeine Partikel – mit erheblichen Auswirkungen auf das Klima.

Verstärkt Ultrafeinstaub extreme Regenereignisse?

Geraten diese ultrafeinen Partikel als Kondensationskerne in Wolken, werden zunächst die einzelnen Wolkentröpfchen kleiner und es dauert länger, bis sich Regentropfen bilden können. Dadurch wird die räumliche und zeitliche Verteilung sowie die Intensität von Niederschlägen beeinflusst. „Die Folge ist nicht unbedingt, dass es weniger regnet, die Partikel können auch extreme Regenereignisse verstärken. Wo das passiert ist wieder vom Wind abhängig.“

Kohlekraftwerk Boxberg in der Lausitz: In der Abluftfahne haben die Forscher in 20 Kilometern Entfernung bis zu 85.000 Partikel pro Kubikzentimeter gemessen.
Kohlekraftwerk Boxberg in der Lausitz: In der Abluftfahne haben die Forscher in 20 Kilometern Entfernung bis zu 85.000 Partikel pro Kubikzentimeter gemessen. (Bild: Wolfgang Junkermann, KIT)

Für die Messflüge nutzten die Klimaforscher das am KIT entwickelte weltweit kleinste bemannte Forschungsflugzeug. Das fliegende Labor ist mit hochsensiblen Instrumenten und Sensoren ausgestattet, die Staubpartikel, Spurengase, Temperatur, Feuchte, Wind und Energiebilanzen messen. Diese Daten glichen Junkermann und Kollegen mit meteorologischen Beobachtungen sowie Ausbreitungs- und Transportmodellen ab: „So konnten wir zeigen, dass fossile Kraftwerke inzwischen zu den weltweit stärksten Einzelquellen für ultrafeine Partikel geworden sind. Sie beeinflussen meteorologische Prozesse massiv und können zu extremen Wetterereignissen führen.“

Originalpublikation: Wolfgang Junkermann, Jörg M. Hacker: Ultrafine particles in the lower troposphere: major sources, invisible plumes and meteorological transport processes; Bulletin of the American Meteorological Society

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* S. Werner: KIT Karlsruher Institut für Technologie, 76131 Karlsruhe

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