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Kohlenstoffkreislauf

Wir Menschen atmen je nach Gewicht, Statur und Aktivität pro Stunde ungefähr 1 kg CO2 aus. Pro Jahr sind das ungefähr 8,7 Tonnen. Doch was passiert mit diesen Mengen an Kohlenstoff? Diesen Prozess beschreibt der Kohlenstoffkreislauf.

Diesen Kohlenstoff brauchen die Pflanzen, um Photosynthese zu betreiben und die für uns wichtigen Stoffe Glucose und Sauerstoff herzustellen. Bei dem Austausch von Kohlenstoff, der in verschiedenen Erdsphären stattfindet, spricht man von einem Kohlenstoffkreislauf. 

Wie funktioniert der Kohlenstoffkreislauf?

Der Kohlenstoffkreislauf – wegen des Kohlenstoffdioxids auch CO2-Kreislauf genannt – findet in den verschiedenen Erdsphären statt: der Lithosphäre, Pedosphäre, Atmosphäre , Hydrosphäre und Biosphäre. Dabei werden kohlenstoffhaltige Verbindungen zwischen sogenannten Kohlenstoffsenkern und Kohlenstoffquellen ausgetauscht. Als Kohlenstoffsenker beziehungsweise Kohlenstoffspeicher gelten zum Beispiel Bäume. Sie nehmen Kohlenstoff auf und speichern diesen. Dem gegenüber stehen die Kohlenstoffquellen wie fossile Brennstoffe, die Kohlenstoff ausstoßen. Zu den fossilen Brennstoffen zählen

  • Kohle
  • Erdöl
  • und Erdgas. 

Dieser Kohlenstoffkreislauf findet auf natürliche Weise statt, wird jedoch massiv vom Menschen beeinfluss.

Der Kohlenstoffkreislauf im Detail

Die Pflanzen nehmen Kohlenstoff aus der Luft auf und bilden daraufhin mithilfe der Photosynthese Glucose und Sauerstoff. Dieser Schritt ist für uns Menschen sehr wichtig, da wir selbst keine Photosynthese betreiben können und so auf die Pflanzen angewiesen sind. Um Energie zu gewinnen, brauchen wir nämlich den Sauerstoff und die Glucose der Pflanzen. Wenn der Mensch diese Stoffe aufgenommen hat, bildet er als Abfallprodukt Kohlenstoffdioxid, während Tiere kohlenstoffhaltige Verbindungen ausscheiden. Diese Verbindungen werden von Pilzen und Bakterien im Boden zersetzt, wodurch wieder Kohlenstoff entsteht. 

Die von den Tieren ausgeschiedenen Verbindungen gelangen auch in Ozeane oder andere Gewässer und somit auch das CO2. Ähnlich wie auf dem Land nehmen Wasserpflanzen das CO2 auf und betreiben Photosynthese. Fische, die die Pflanzen dann fressen, atmen und scheiden CO2 beziehungsweise andere kohlenstoffhaltige Verbindungen aus – genau wie die Tiere auf dem Land. Auch hier zersetzen Pilze die Verbindungen am Boden. Durch Vögel, die in der Luft fliegen, oder Überschwemmungen wird zwischen dem Land und Wasser ebenfalls CO2 ausgetauscht. Kohlenstoffdioxid kann sich in Wasser lösen, wodurch Karbonat-Ionen entstehen. Durch Kalzium-Ionen bildet sich Kalk, der mit anderen kalkhaltigen Materialien wie Muscheln auf den Boden sinkt. Nach langer Zeit bildet sich daraus Erdöl und Erdgas. In Mooren entsteht auf diese Weise Kohle.

Der Einfluss des Menschen auf den Kohlenstoffkreislauf

Dadurch, dass der Mensch aus dem Sauerstoff der Pflanzen Kohlenstoffdioxid produziert, ist er ein natürlicher Teil des Kreislaufs. Aber vor allem die großen Firmen stoßen seit vielen Jahren vermehrt CO2 in die Atmosphäre aus, das von den Kohlenstoffsenkern nicht mehr vollständig aufgenommen werden kann. Dass viele Wälder gerodet werden, trägt dazu bei, dass es immer weniger Kohlenstoffsenker gibt und es so zu einem Ungleichgewicht kommt. Denn jedes Jahr werden über 30 Millionen Hektar Wald abgeholzt.

Das in den Meeren gebildete Erdöl und Erdgas sowie die Kohle an Land wird von uns Menschen zur Energiegewinnung verbrannt. Bei diesem Prozess wird CO2 in großen Mengen in die Atmosphäre ausgestoßen und zum Teil auch das giftige Kohlenstoffmonoxid. Bei der Verbrennung wird zu viel CO2 produziert und das Gleichgewicht des Kreislaufs gestört. Es kommt zu dem sogenannten Treibhauseffekt, bei dem sich die Erde durch Treibhausgase wie Kohlenstoff erwärmt. Dies hat fatale Folgen für das Klima, für uns und die Tiere, die die Erde bewohnen.
Das viele CO2 gelangt nicht nur in den Boden, sondern auch vermehrt in die Ozeane, wodurch sich der pH-Wert des Wassers ändert und vermehrt Kohlensäure auftritt. So versauert das Wasser immer mehr. Die Meeresbewohner können sich jedoch nicht oder nur schwer an die neue Umgebung anpassen und sterben.

Der Kohlenstoffkreislauf im Gleichgewicht

Um den Kreislauf des Kohlenstoffs wieder ins Gleichgewicht zu bringen, ist eine Dekarbonisierung essenziell. Dekarbonisierung bedeutet so viel wie die Abkehr von Kohlenstoff bei Produktionen. Kohlenstoff entsteht vor allem bei der Nutzung von fossilen Brennstoffen wie Kohle, Erdöl und Erdgas bei der Energiegewinnung und gelangt in die Atmosphäre. Stattdessen muss auf erneuerbare Energien gesetzt werden wie Wind-, Wasserkraft oder Sonnenenergie. Nur so kann verhindert werden, dass der Kohlenstoffkreislauf aus dem Gleichgewicht gerät und sich als Folge die Erde erwärmt.

Auch ist es wichtig, die Waldrodung zu stoppen, damit mehr Kohlenstoffsenker beziehungsweise Kohlenstoffspeicher zur Verfügung stehen. So kann wieder mehr Kohlenstoff aufgenommen sowie umgewandelt werden und gelangt nicht in die Atmosphäre oder die Ozeane.

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