11.04.2023 Ι Eine neue Studie hat ergeben, dass die Emissionen von fünf Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW) zwischen 2010 und 2020 rapide angestiegen sind. Die Herstellung dieser ozonabbauenden Chemikalien wurde für die meisten Verwendungszwecke im Rahmen des Montreal-Protokolls verboten. Die Studie wurde kürzlich im „Nature Geoscience“ veröffentlicht.

FCKW-Zunahme gibt Anlass zur Sorge

Das Montreal-Protokoll verbietet seit 2010 die Herstellung von Produkten in großem Umfang mit FCKW – jedoch nicht die Verwendung und Entstehung von FCKW bei der Herstellung anderer Chemikalien. Das sind zum Beispiel teilhalogenierte Fluorkohlenwasserstoffe (HFKW) und in jüngerer Zeit auch teilhalogenierte Fluorolefine (HFO), beide als Ersatz für FCKW entwickelt.

Die neue Studie konzentrierte sich auf fünf FCKW: FCKW-13, FCKW-112a, FCKW-113a, FCKW-114a und FCKW-115. Von diesen FCKW sind derzeit kaum Verwendungszwecke bekannt, jedoch haben sie eine atmosphärische Lebensdauer von 52 bis 640 Jahren. Die Emissionen dieser fünf FCKW entstehen zum Teil durch Leckagen bei der Herstellung von ozonfreundlichen Ersatzstoffen. Obwohl derartige Emissionen von Neben- bzw. Zwischenprodukten im Rahmen des Montreal-Protokolls erlaubt sind, stehen sie im Widerspruch zu dessen Zielen – und die beobachteten Zunahmen geben Anlass zur Sorge.

FCKW-Emissionen aus früher unbedeutenden Quellen

«Diese Art von Emissionen geraten jetzt in unseren Blickwinkel, weil das Montreal-Protokoll so erfolgreich ist», sagt Luke Western, Hauptautor der Studie und Forscher an der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) und der University of Bristol. «Die FCKW-Emissionen aus weit verbreiteten Anwendungen, die inzwischen verboten sind, sind auf ein so niedriges Niveau gesunken, dass wir die FCKW-Emissionen aus früher unbedeutenden Quellen jetzt auf dem Radar haben.»

Ein internationales Team von Wissenschaftler:innen der NOAA, der University of Bristol, der Empa, des CSIRO, der University of East Anglia, der University of California San Diego, der University of Colorado in Boulder und des Forschungszentrums Jülich hat die Studie durchgeführt.

Erheblicher Treibhauseffekt

Den Forschern zufolge gefährden die Emissionen dieser FCKW die Erholung der Ozonschicht derzeit nicht wesentlich. Durch den aktuellen Anstieg könnten sie jedoch künftig einen bedeutenden Beitrag zu den Gesamtemissionen von ozonabbauenden Chemikalien leisten. Da es sich um starke Treibhausgase handelt, haben sie zudem Auswirkungen auf das Klima: Insgesamt entsprechen ihre Emissionen den CO₂-Emissionen eines kleineren Landes wie der Schweiz im Jahr 2020. Das entspricht etwa einem Prozent der gesamten Treibhausgasemissionen in den USA oder 1/1’000 der globalen Treibhausgasemissionen.

Rekordverdächtige Konzentrationen an FCKW

In der Studie hat das Forschungsteam anhand von Messungen an 14 Standorten auf der ganzen Welt, darunter auch die Stationen des AGAGE-Netzwerks («Advanced Global Atmospheric Gases Experiment») wie die von der Empa betriebene auf dem Jungfraujoch (siehe Bild), sowie anhand eines atmosphärischen Transportmodells Folgendes aufgezeigt: Die Häufigkeit und die Emissionen dieser FCKW haben in der Atmosphäre weltweit zugenommen, nachdem ihre Produktion für die meisten Verwendungszwecke im Jahr 2010 eingestellt wurde; im Jahr 2020 erreichten sie gar einen Rekordwert.

Die Forscher stellten fest, dass die erhöhten Emissionen von drei der untersuchten FCKW – FCKW-113a, FCKW-114a und FCKW-115 – zum Teil auf ihre Rolle bei der Herstellung von zwei gängigen HFKW zurückzuführen sein könnten, die hauptsächlich in Kühl- und Klimaanlagen verwendet werden.

«Da die wahrscheinlichste Quelle dieser Verbindungen derzeit Nebenprodukte der HFKW-Industrie sind, besteht die Sorge, dass die Emissionen dieser FCKW angesichts der Produktionsprognosen für einige HFKW-Produkte der neuen Generation weiter zunehmen könnten», so Martin Vollmer von der Empa, einer der Mitautoren der Studie. Die Ursachen für den Anstieg der Emissionen der beiden anderen FCKW, FCKW-13 und FCKW-112a, sind dagegen weniger klar. Vollmer: «Uns ist kein aktueller chemischer Fluorkohlenstoffprozess bekannt, bei dem diese beiden Stoffe als Zwischen- oder Nebenprodukt auftreten.»

Die Forscher konnten nicht feststellen, woher die Emissionen kommen. Sie dokumentierten zwar den Anstieg der weltweiten Emissionen, waren aber nicht in der Lage, bestimmte Quellregionen zu identifizieren. Einer der Gründe dafür, so Stefan Reimann von der Empa, ein weiterer Mitautor der Studie, sind die zahlreichen «blinden Flecken» im globalen Überwachungsnetz:

«Auch, wenn in dieser Studie Messungen von verschiedenen Netzwerken und Gruppen kombiniert wurden, haben wir aus mehreren Regionen der Welt, darunter jene mit der grössten globalen Fluorkohlenstoffproduktion, kaum Messdaten.»

Verschärfung des Montreal-Protokolls?

Wenn die Emissionen dieser fünf FCKW weiter ansteigen, könnten die Auswirkungen einige der im Rahmen des Montreal-Protokolls erzielten Fortschritte wieder zunichtemachen – und zudem erheblich zur globalen Erwärmung beitragen, so die Forscher.

«Angesichts des kontinuierlichen Anstiegs dieser Chemikalien in der Atmosphäre ist es vielleicht an der Zeit, über eine Verschärfung des Montreal-Protokolls nachzudenken», sagt ein weiterer Mitautor der Studie, Johannes Laube vom Forschungszentrum Jülich. Ein Fazit der Studie sei, so Luke Western, dass die Produktionsprozesse für einige der FCKW-Ersatzstoffe möglicherweise nicht vollständig ozonfreundlich sind, selbst wenn die Ersatzstoffe selbst dies sind.