title: STRATEGIEPAPIER ZUR VERRINGERUNG VON METHANEMISSIONEN - (MITTEILUNG DER KOMMISSION AN DEN RAT UND AN DAS EUROPÄISCHE PARLAMENT)

eurovoc_concepts:
action programme
air quality
environmental protection
hydrocarbon
oil pollution

text: KOMMISSION DER EUROPÄISCHEN GEMEINSCHAFTEN Brüssel, den 15. 11. 1996 KOM(%) 557 entig. STRATEGIEPAPIER ZXJR VERRINGERUNG VON METHANEMISSI02SEN (MITTEILUNG DER KOMMISSION AN DEN RAT UND AN DAS EUROPÄISCHE PARLAMENT) Inhalt 1. 2. Zusammenfassung Gegenstand des Berichts < 2. 1 Methan 2 2 Naturliche Quellen 2. 3 Atmosphärische Methankonzentrationen 2. 4 Methan und die globalen Klimaänderungen Seite - 4 - - 10 - - 10 - - 10 - - 11 - - 11 - 2. 5 2. 6 Stabilisierung und Verringerung der globalen Methanemissionen. - 12 - Ausschaltung von Methanemissionen: Verbrennung mit/ohne Energiegewinnung. Wirtschaftliche Faktoren im Zusammenhang mit dem gewählten Verfahren 2. 7 Methanemissionen in der EU 3. Methanquellen in der EU und aktuelle Bestandsaufnahmen 3. 1 Landwirtschaft 3. 2 Abfall 3. 3 Energie - 13 - - 14 - - 14 - - 14 - - 1 4- - 15 - 4. Möglichkeiten der Verringerung von Methanemissionen Mitgliedstaaten und Drittländer berichten über Maßnahmen - eine - 15 - Auswahl 4. 1 LANDWIRTSCHAFT 4. 1. 1 Enterische Fermentation - 15 - - 15 - 4. 1. 2 Tierische Exkremente 4. 1. 3 Mitgliedstaaten und Drittländer berichten über Maßnahmen - eine Auswahl 4. 2 ABFALLBEHANDLUNG UND ABFALLBESEITIGUNG 4. 2. 1 Deponien 4. 2. 2 Mitgliedstaaten und Drittländer berichten über Maßnahmen - eine Auswahl 4. 3 ENERGIE 4. 3. 1 Gewinnung und Verteilung fossiler Brennstoffe 4. 3. 1. 1 Kohle 4. 3. 1. 2 Erdgas 4. 3. 2 Verbrennung 4. 3. 3 Mitgliedstaaten und Drittländer berichten über Maßnahmen - eine Auswahl 5. MÖGLICHE POLITISCHE MASSNAHMEN DER EU 5. 1 LANDWIRTSCHAFT 5. 1. 1 Enterische Fermentation 5. 1. 2 Tierische Exkremente 5. 2 ABFALLBEHANDLUNG UND ABFALLBESEITIGUNG 5. 3 ENERGIE 5. 3. 1 Gewinnung und Verteilung fossiler Brennstoffe 5. 3. 1. 1 Kohle 5. 3. 1. 2 Erdgas 5. 3. 2 Verbrennung 5. 4 SCHLUSSFOLGERUNGEN ANHANG - 18 - - 19 - - 20 - - 20 - - 22 - - 23 - - 23 - - 23 - - 25 - - 26 - - 26 - - 27 - - 2 7- - 27 - - 28 - - 29 - - 31 - - 31 - -31 - - 32 - - 33 - - 33 - -37- 1. Zusammenfassung Methan, ein globales Thema? Seit der vorindustriellen Zeit nimmt die Methankonzentration (CH4) in der Atmosphäre, hauptsächlich aufgrund der Aktivitäten des Menschen, beständig zu. Methan ist ein aktives Treibhausgas, das Wärme (aus der Infrarotstrahlung) abfängt und verhindert, daß sie in den Weltraum abgeführt wird. Methan trägt zur Erhöhung der Temperaturen in der Atmosphäre und auf der Erdoberfläche und damit zum "globalen Treibhauseffekt" bei. Nach Kohlendioxid (C02) ist Methan heute als zweitwichtigstes Treibhausgas für die globale Erwärmung verantwortlich. 18 % des globalen Treibhauseffekts sind auf die ansteigenden atmosphärischen Methankonzentrationen zurückzuführen, während der klimawirksame Beitrag von Kohlendioxid ungefähr 66 % beträgt (vgl. Abb. 2). Ziel dieser Mitteilung Das Ziel dieses Papiers ist es, die Probleme und Bedenken im Zusammenhang mit den atmosphärischen Methanemissionen aufzuzeigen, die wichtigsten Quellen und Senken festzustellen, einige kostenwirksame Maßnahmen zur Einschränkung dieser Emissionen vorzustellen und mögliche Maßnahmen zu bestimmen, die in eine Gemeinschaftsstrategie zur Verringerung von Emissionen eingebunden werden sollen. Die mitteilung beschäftigt sich mit mehreren Maßnahmen für die Schwerpunktbereiche Landwirtschaft, Abfall und Energie. Auf gemeinschafts- wie internationale Ebene wird anerkannt, daß eine Politik zur Reduzierung von Methan einen wichtigen Beitrag für eine umfassende Klimastrategie leisten sollte, vor allem in Hinblick auf die Tatsache, daß die Umsetzung einer derartigen Politik unmittelbarere Auswirkungen haben könnte als entsprechende Politiken zur Reduzierung von C02. Dies Mitteilung entspricht dieser Herausforderung dadurch, daß sie eine glaubwürdige Strategie zur Reduzierung von Methanemissionen entwickelt, die realistische Politiken und Maßnahmen enthält und damit einen wichtigen Baustein für die Entwicklung einer umfassenden Klimapolitik der Europäischen Union bildet. In diesem Rahmen stellen sich eine Reihe von Fragen über die Orientierung von Maßnahmen zur Verringerung von Methanemissionen. Eine bedeutende Aufgabe dieser Untersuchung wäre es zu klären, ob innerhalb eines bestimmten zeitlichen Rahmens eine bestimmte Zielvorgabe für die Verringerung der Methanemissionen erreicht werden soll (wie es das fünfte Aktionsprogramm für den Umweltschutz anregt) oder ob politische Maßnahmen von einer Liste mit mehreren Möglichkeiten mit dem günstigsten Kosten- Nutzen-Verhältnis gewählt werden sollen. Dies könnte grundsätzlich mit Hilfe einer mo netären Abschätzung der von den Methanemissionen verursachten gesellschaftlichen Kosten oder mit Hilfe sonstiger geeigneter Methoden geschehen. Bevor es zur Umsetzung konkreter politischer Maßnahmen auf der Ebene der EU kommen kann, könnten weitere tiefschürfendere Analysen für die Bewertung der Kostenwirksamkeit der vorgeschlagenen Strategie erforderlich sein. Haupteigenschaften von Methan Im folgenden werden die Haupteigenschaften von Methan genannt, die sich schädlich auf die Atmosphäre auswirken. Erstens, die atmosphärische Konzentration von Methan (1,72 ppm) hat sich seit Beginn dieses Jahrhunderts nahezu verdoppelt. Für diesen Anstieg sind weitgehend die Aktivitäten des Menschen verantwortlich. Zweitens, die Wirksamkeit, mit der ein Treibhausgas zur globalen Erderwärmung beiträgt, wird üblicherweise durch seinen potentiellen Beitrag zur globalen Erwärmung (GWP = Global Warming Potential) ausgedrückt. Dieser Wert gibt an, um wieviel wirkungsvoller eine Substanz im Verhältnis zur Standardsubstanz C02 ist, deren Erwärmungspotential de finitionsgemäß gleich eins gesetzt wird. Der potentielle Beitrag zur globalen Erwärmung ist im Falle von Methan 62 mal höher als bei C02, woraus ersichtlich ist, wie wichtig eine Verringerung der Methanemissionen ist. Drittens müßten heute die jährlichen globalen anthropogenen Methanemissionen lediglich um 10 % verringert werden, um eine Stabilisierung der Methankonzentration in der Atmosphäre zu bewirken. Dieser Prozentsatz ist deutlich niedriger als bei C02, dessen jährliche anthropogene Emissionen im Vergleich hierzu um fast 60 % eingeschränkt wer den müßten. Diese Differenz hat natürlich Auswirkungen auf das Ausmaß der Politiken und Maßnahmen und auf die Höhe der Mittel, die zur Umsetzung bestimmter Zielvorgaben für eine Verringerung der Emissionen erforderlich sind. Das Hauptproblem im Zusammenhang mit der globalen Erwärmung wird jedoch auch in Zukunft Kohlendioxid bleiben. Ein weiterer wichtiger Parameter ist die Verweildauer von Methan in der Atmosphäre. Sie beträgt 1 2 - 17 Jahre gegenüber 50 - 200 Jahre bei C02, was bedeutet, daß sich die Durchführung einer Strategie zur Verringerung von Methanemissionen sehr viel rascher auf den globalen Treibhauseffekt auswirken würde als Initiativen zur Begrenzung von C02, die erst mittel- oder langfristig Wirkung zeigen würden. Abschließend muß darauf hingewiesen werden, daß die bloße Verbrennung von Methan, bei der Methan in C02 umgewandelt wird, zur Ausschaltung von 95 % des Erwärmungspotentials von Methan führt. Bestandsaufnahme für die EU Innerhalb der EU sind Landwirtschaft, Abfall und Energie die drei wichtigsten anthropogenen Emissionsquellen. Diein diesen Bereichen anfallenden Methanmengen wurden quantifiziert und sind weiter unten zusammengefaßt (Daten von CORINAIR 90). An erster Stelle steht die Landwirtschaft (45 %), wo Methan bei der anaeroben enterischen Fermentation (Verdauung) der Tiere (30 %) und der anaeroben Behandlung der tierischen Abfälle - Exkremente - (15 %) anfällt. Es folgt der Bereich Abfall (32 %), wo Methan durch anaerobe Fermentation der organischen Abfälle in den Deponien entsteht. Schließlich entsteht Methan auch im Energiesektor (23 %), vor allem im Kohle bergbau (12 %) und bei der Herstellung, Verteilung und Nutzung von Erdgas (8 %). Bestandsaufnahme der wichtigsten anthropogenen Methanemissionsquellen innerhalb der EU Landwirtschaß 44,7 % 10,2 Mio. t - enterische Fermentation (Verdauung) bei Wiederkäuern (Rindern, Schafen) - tierische Exkremente Abfall - Deponien - Abwasserbehandlung (Schlamm) 30 % 14,7 % 30,8 % 0,7 % 31. 5% 7,3 Mio. t Energie 23 % 5,3 Mio. t - Abbau, Transport und Lagerung von Kohle, - Erzeugung und Verteilung von Erdgas - Verbrennung - Transport 11,4% 8,8 % 2 % 0,8 % Mio. t=Millionen Tonnen Strategie der Gemeinschaft zur Verringerung von Methanemissionen In diesem Papier wird über eine Reihe von Möglichkeiten zur Verringerung von CH4- Emissionen und über Politiken und Maßnahmen berichtet, die in einigen Mitgliedstaaten oder in Drittländern bereits umgesetzt werden. Anschließend werden wirksame Möglichkeiten mit den größten Erfolgsaussichten vor allem in den Bereichen Landwirtschaft, Abfälle und Energie, auf der Ebene der EU, der einzelnen Mitgliedstaaten, der Regionen und Kommunen festgestellt und als Maßnahmen vorgeschlagen, die eventuell in Form einer Gemeinschaftsstrategie durchgeführt werden sollen. Diese Maßnahmen werden im folgenden kurz beschrieben. Im Bereich Landwirtschaft bietet die Behandlung der tierischen Exkremente die interessantesten Aussichten im Zusammenhang mit einer Verringerung von Methanemissionen. Anaerobe Fermenter oder, als einfache Lösung, abgedeckte Gruben stellen wirksame Möglichkeiten zur Begrenzung und Verringerung von Methanemissionen dar. Um die Akzeptanz dieser Techniken zu fördern, müssen die Landwirte in der EU zu nächst mit Hilfe von auf der Ebene der EU, der einzelnen Mitgliedstaaten, der Regionen und Kommunen durchgeführten Demonstrationsprogrammen und Machbarkeitsstudien auf die sich bietenden Möglichkeiten aufmerksam gemacht werden. Zu einem späteren Zeit punkt sollte dann eine verbindliche EU-Vorschrift zur Einführung von Systemen zur Methangewinnung erlassen werden, die lediglich für Viehzuchtbetriebe ab einer bestimmten Größenordnung gilt (die Zahl der Tiere ist noch festzulegen). Im Bereich Abfall muß zwischen konkreten Maßnahmen für neue und bestehende Deponien und allgemeinen Maßnahmen zur Verringerung der zu deponierenden organischen Abfälle unterschieden werden. Auf EU-Ebene sollten Schritte eingeleitet werden, mit denen sichergestellt werden kann, daß eine Betriebsgenehmigung für eine neue anaerobe Deponie nur dann erteilt wird, wenn andere Möglichkeiten der Verringerung von Methan untersucht wurden und, falls diese nicht durchführbar sind, ein in hohem Maße wirksames System zur Gewinnung und Nutzung des erzeugten Methans eingesetzt wird. Für bestehende Deponien sollte eine EU-Vorschrift den nachträglichen Einbau eines Systems vorsehen, mit dem Methan nach Möglichkeit aufgefangen und genutzt werden kann. Falls dies nicht durchführbar ist, sollte das Abfackeln des Methans gefördert werden. Durch zusätzliche finanzielle Anreize sowohl auf nationaler Ebene als auch auf der Ebene der EU sollte die Methangewinnung verstärkt sowie der Einsatz und die weitere Entwicklung diesbezüglicher Technologien gefördert werden. Parallel hierzu sollten auf der Ebene der EU, der einzelnen Mitgliedstaaten, der Regionen und Kommunen allgemeine Maßnahmen zur Verringerung der Menge organischer Abfälle, die für die Verbringung auf Deponien bestimmt sind, ergriffen werden. Hierzu zählen Verringerung der Abfallentstehung, Abfuhr bereits getrennter Abfälle, Entwicklung von Erzeugnissen, die aus der stofflichen Verwertung stammen, Kompostierung, usw. Im Bereich Energie werden mit dem Rückgang der Kohleerzeugung auch die Methanemissionen aus dieser Quelle in Zukunft zurückgehen, und es ist unter diesen Umständen äußerst schwierig, zusätzliche Ausgaben zur Umsetzung von Techniken zur Methangewinnung zu rechtfertigen. Die Mitgliedstaaten sollten über eine Initiative der EU lediglich dazu ermuntert werden, Programme zur Förderung der Anwendung der besten verfügbaren Technologie in den, noch über eine bestimmte Frist (z. B. 10 Jahre) hinaus betriebenen Kohlebergwerken aufzustellen. Die Emissionsverringerung beim Erdgas gestaltet sich einfacher. Hier könnte eine EU-Norm mit dem Ziel der Minimierung von Leckagen festgelegt werden, damit die weniger effizienten Teile der Übertragungs- und Versorgungsrohrleitungsnetze ersetzt werden. Auf der Ebene der Mitgliedstaaten sollte eine zweite Initiative zur Verringerung von Methanemissionen vorschreiben, daß die Rohrleitungsnetze häufiger kontrolliert und dadurch Erdgasleckagen begrenzt werden. Da es sich bei der Abschwächung des Treibhauseffekts und insbesondere bei der Verringerung von Methanemissionen um globale Umweltthemen handelt, ist es sinnvoller, eine Lösung mit Hilfe einer gemeinschaftsweiten Annäherung zu suchen, anstatt einzelne, begrenzte Maßnahmen auf der Ebene der Mitgliedstaaten durchzuführen. Dies schließt jedoch nicht aus, daß bestimmte, im Rahmen der Strategie vorgeschlagene Maßnahmen nach dem Subsidiaritätsprinzip besser auf nationaler, regionaler und lokaler Ebene umgesetzt werden können. Diese Initiativen müssen in jedem Fall Bemühungen um eine Koordinierung auf internationaler Ebene und auf der Ebene der Gemeinschaft einschließen, um künftige globale Umweltengagements sicherzustellen. In dieser Mitteilung wird über Möglichkeiten der Methanverringerung durch ähnliche Strategien berichtet (CITEPA-Studie), die trotz einiger problematischer Punkte recht bedeutsame Erfolge haben. Die Studie kommt zu dem Schluß, daß in den Jahren 2005 bzw. 2010 von Verringerungen der Methanemissionen um 30 % bzw. 41 % gegenüber den Werten von 1990 ausgegangen werden könnte, falls die EU ähnliche Maßnahmen ergreift. In der folgenden Tabelle wird eine Zusammenfassung der vorgeschlagenen Möglichkeiten gegeben. ZUSAMMENFASSUNG DER POLITISCHEN MASSNAHMEN DER EU, DIE IM ZU SAMMENHANG MIT DER VERRINGERUNG VON METHANEMISSIONEN ERÖRTERT WERDEN SOLLTEN LANDWIRTSCHAFT * Enterische Fermentation - Förderung und Anreize (auf Ebene der EU und der Mitgliedstaaten) für Politiken und Maßnahmen im Bereich der Forschung. * Tierische Exkremente - Anaerobe Fermenter oder abgedeckte Gruben (vorzugsweise mit Energienutzung oder, falls nicht machbar, Abfackeln des Methans) - 1. Stufe: Demonstrationsprogramme auf der Ebene der EU, der einzelnen Mitgliedstaaten, der Regionen und Kommunen - 2. Stufe: Verpflichtung auf EU-Ebene zur Einführung eines Systems zur Gewinnung und Nutzung von Methan, die für Viehzuchtbetriebe ab einer bestimmten Größenordnung gilt (Zahl der Tiere ist festzulegen) ABFALL * Allgemeine Maßnahmen - Förderung folgender Maßnahmen auf der Ebene der EU, der einzelnen Mitgliedstaaten, der Regionen und Kommunen:. Minimierung der Entstehung organischer Abfalle, einschließlich Verpackung,. Förderung der getrennten Abfuhr organischer Abfälle,. Stoffliche Verwertung organischer Abfälle (z. B. durch Kompostieren) und Energiegewinnung aus organischen Abfällen. Der stofflichen Verwertung sollte, sofern umweltverträglich, Vorrang vor der Energiegewinnung eingeräumt werden. Die Auswirkungen beider Formen der Verwertung auf Umwelt, Wirtschaft und Wissenschaft müssen jedoch berücksichtigt werden. Die Bewertung dieser Auswirkungen könnte sicherlich in gewissen Fällen zu einer Bevorzugung der Energiegewinnung führen. - Finanzielle Anreize zur Unterstützung wiederverwerteter Erzeugnisse auf der Ebene der EU und der Mitgliedstaaten * Neue Deponien - EU-Vorschriften, nach denen bei Fehlen anderer Möglichkeiten der Verringerung der Methanemissionen neue anaerobe Deponien nur mit einem System zur Gewinnung und Nutzung von Methan betrieben werden dürfen * Bestehende Deponien - EU-Vorschriften, die den nachträglichen Einbau von Systemen zur Gewinnung und Nutzung von Methan in bestehende Deponien vorschreiben, wo immer dies möglich ist. Unterstützung und Förderung von Methangewinnungsverfahren mit Energieerzeugung durch finanzielle Anreize auf der Ebene der EU und der Mitgliedstaaten. Ist dies nicht möglich, Förderung des Abfackeins. ENERGIE * Kohle - EU-Empfehlung an die Mitgliedstaaten, Programme zur Verringerung von Methanemissionen aufzustellen, mit denen die besten verfügbaren Gewinnungstechniken im Kohlebergbau gefördert werden * Erdgas - Festsetzung einer EU-Norm zur Minimierung von Leckagen - Erhöhung der Kontrollhäufigkeit der Rohrleitungssysteme, auf nationaler Ebene ANHANG ZUM KAPITEL "ZUSAMMENFASSUNG" Internationaler und gemeinschaftsweiter politischer Kontext Das von der EG im Dezember 1993 ratifizierte, zwischenstaatliche Rahmenübereinkom men über Klimaänderungen enthält konkrete Verpflichtungen, Maßnahmen zur Verringe rung der Treibhausgase zu ergreifen und über die geschätzten Auswirkungen dieser Maßnahmen auf der Grundlage von Emissionsvorgaben zu berichten, mit dem Ziel, die anthropogenen Emissionen von Kohlendioxid und anderen Treibhausgasen, die nicht vom Montrealer Protokoll abgedeckt sind, einzeln oder in ihrer Gesamtheit auf die Emissionswerte des Jahres 1990 zurückzuführen. Hierbei sind die Treibhausgase, wie beispielsweise Kohlendioxid, Methan, Distickstoffoxid, zu berücksichtigen, deren Vorkommen über die natürlichen Konzentrationen in der Atmosphäre hinausgehen. Dessen ungeachtet haben sich die Diskussionen über eine politische Antwort auf die Klimaänderungen auf internationaler Ebene und gemeinschaftsweit bisher auf Kohlendioxid (C02) und die Fluorchlorkohlenwasserstoffe konzentriert. Bislang wurde den übrigen Treibhausgasen wie Methan und Distickstoffoxid weniger Aufmerksamkeit gewidmet. Dies ist zum Teil auf die Lücken im quantitativen Wissen über ihre Quellen und Senken zurückzuführen. Die wissenschaftlichen Erkenntnisse über alle Treibhausgase konnten ihrer Auswirkungen auf das Klima sind beständig verringert worden. jedoch beträchtlich vertieft werden und Unklarheiten bezüglich Bisherige Entwicklung der Gemeinschaftspolitik Im Februar 1993 verpflichtete sich die EU mit ihrem Fünften Aktionsprogramm für den Umweltschutz "Für eine dauerhafte und umweltgerechte Entwicklung" dazu, Maßnahmen zur Sicherstellung einer dauerhaften und umweltgerechten Entwicklung zu ergreifen. Im Hinblick auf dieses Ziel erinnerte die EU daran, daß Methan (CH4) einer der Hauptverursacher des Treibhauseffekts ist, und sie definierte in ihrem Rahmenprogramm über die Klimaänderungen (5. Kapitel) eine Reihe von Maßnahmen, die auf die Treibhausgase, wie beispielsweise C02, CH4, N20, FCKW, usw. , ausgerichtet sind, mit dem Ziel, die Emissionen im konkreten Fall von Methan nach Möglichkeit zu verringern. Parallel hierzu zielt die EU mit ihrem Programm zur Erforschung von Umwelt und Klima auf die Verbesserung der Kenntnisse über die Quellen und Senken von Treibhausgasen ab. Im Zwischenbericht über die Durchführung des Fünften Aktionsprogramms für den Umweltschutz vom Januar 1996 wurde bei der Bewertung in puncto Klimaänderungen die Schlußfolgerung gezogen, daß prioritäre Maßnahmen auf EU-Ebene notwendig sind, um die Auswirkungen der sonstigen Treibhausgase, außer C02, festzustellen. Es wird auch darauf hingewiesen, daß die Kommission im Rückstand ist, was die Vorlage einer Bestandsaufnahme zum Problem und über die möglichen Maßnahmen zur Verringerung von Methan und Distickstoffoxid, unter Angabe entsprechender Zielvorgaben, anbelangt. Im Juni 1993 wurde mit der Entscheidung des Rates (93/389/EWG) ein System zur Beobachtung der Emissionen von C02 und anderen Treibhausgasen in der Gemeinschaft eingeführt. In Artikel 7 Absatz 2 heißt es im Zusammenhang mit den sonstigen Treib- hausgasen, mit Ausnahme von C02, auch, daß "nationale Programme zur Begrenzung dieser Gase erstellt sowie entsprechende Politiken entwickelt werden". In seinen Schlußfolgerungen vom 15. /16. Dezember 1994 forderte der Rat der Umweltminister die Kommission auf, so bald wie möglich eine Strategie zur Verringerung der sonstigen Treibhausgase, außer C02, insbesondere die Verringerung von Methan und Distickstoffoxid, vorzulegen. Darüber hinaus beschäftigt sich die Ad hoc-Gruppe "Klima" des Rats, die mit der Erarbeitung eines Beitrags der Gemeinschaft zu den Protokollverhandlungen auf der Grundlage des Berlin-Mandats befaßt ist, derzeit mit einer Stellungnahme der Ge meinschaft in drei Schwerpunktbereichen, nämlich Landwirtschaft, Abfallbehandlung und Industrie, für die mögliche Politiken und Maßnahmen zur Begrenzung und/oder Verringerung von Methanemissionen im Hinblick auf eine mögliche Einbindung in das Protokoll diskutiert werden. 2. Gegenstand des Berichts 2. 1 Methan Methan (CH4) ist ein strahlenabsorbierendes und chemisch aktives Spurengas mit Treibhauswirkung. Als strahlenabsorbierendes Gas fängt Methan die Infrarotstrahlung oder Wärme ab und trägt so zur Erwärmung der Erde bei. Methan ist nach Kohlendioxid (C02) als zweitwichtigstes Treibhausgas für die mögliche zukünftige Erwärmung verantwortlich. Als chemisch aktives Gas löst Methan in der Atmosphäre komplexe chemische Reaktio nen aus. Normalerweise wird CH4 durch Hydroxylradikale (OH) entfernt. Deren Vorkommen gehen jedoch immer weiter zurück, was nicht nur erhöhte atmosphärische Methankonzentrationen zur Folge hat, sondern auch höhere Ozonkonzentrationen1 in der Atmosphäre sowie höhere Wasserdampfkonzentrationen in der Stratosphäre. Ozon und Wasserdampf sind ebenfalls Treibhausgase. 2. 2 Natürliche Quellen Die im Laufe der vergangenen 150. 000 Jahre erfolgten Schwankungen des Methangehalts in der Atmosphäre werden zum größten Teil Veränderungen der Methanemissionen aus natürlichen Quellen und insbesondere aus Feuchtgebieten zugeschrieben. Hieraus läßt sich der Schluß ziehen, daß bei zukünftigen Klimaänderungen die Gefahr einer Zunahme der Methanemissionen aus natürlichen Quellen besteht. Die Emissionen aus verschiedenen dieser Quellen, insbesondere aus Feuchtgebieten, Gashydraten und dem Permafrost, werden stark von Umweltvariablen wie Temperatur und Niederschlag beeinflußt. Die vom Menschen verursachten Klimaänderungen könnten also tatsächlich eine Freisetzung weiterer Treibhausgase aus den natürlichen Systemen bewirken und somit das Ausmaß der zukünftigen Klimaänderungen noch verstärken. Die Erörterung der natürlichen Quellen und Senken von Methan und der schädlichen Auswirkungen der Aktivitäten des Menschen hierauf wird in diesem Papier wegen der 1 Methan ist ein Hauptfaktor für die Bildung von Ozon in der Troposphäre. 10 sehr begrenzten Handlungsmöglichkeiten nicht weiter vertieft. Im Mittelpunkt dieses Papiers werden die anthropogenen CH4-Emissionen stehen, weil sie eine der Hauptursachen der Klimaänderungen sind. 2. 3 Atmosphärische Methankonzentrationen Die atmosphärischen Konzentrationen von Methan nehmen zu, was durch Aktivitäten des Menschen (zum Teil auch durch den Anstieg der Weltbevölkerung) verursacht wird, bei denen Methan in die Atmosphäre gelangt. Im Jahre 1990 betrug die Methankonzentration ungefähr 1,72 ppm2 - also fast das Doppelte der für den Beginn des Jahrhunderts geschätzten Menge. Die Abbildungen 1, 2 und 3 geben eine Zusammenfassung der aus Kernbohrungen im Eis rekonstruierten Daten und der Daten direkter Messungen des Anstiegs der atmosphärischen Methankon zentrationen wieder. Analysen der infraroten Sonnenspektren haben ergeben, daß die atmosphärischen Methankonzentrationen in den vergangenen 40 Jahren um ungefähr 30 % zugenommen haben. Gegenwärtig befinden sich ungefähr 4. 850 Mio. t3 Methan in der Atmosphäre. Es wird davon ausgegangen, daß sich diese Menge um ungefähr 30 Mio. t jährlich erhöht. Obwohl weltweite Meßprogramme darauf hindeuten, daß sich die Anstiegsrate in den letzten Jahren verlangsamt hat, wird mit einer weiteren Zunahme der atmosphärischen Methankonzentrationen gerechnet. Die derzeitige jährliche Zuwachsrate des atmo sphärischen Methan beträgt zirka 0,0115 ppm. 2. 4 Methan und die globalen Klimaänderungen Die zunehmenden Methankonzentrationen in der Atmosphäre beeinflussen die globalen Klimaänderungen in erheblichem Maße. Methan absorbiert die von der Erdoberfläche abgestrahlte Infrarotstrahlung oder Wärme sehr wirkungsvoll. Durch die Absorption der Infrarotstrahlung und die Verhinderung der Abgabe dieser Strahlung in den Weltraum trägt Methan zur Erhöhung der Temperaturen in der Atmosphäre und auf der Erdober fläche und damit zum "Treibhauseffekt" bei. Die Wirksamkeit, mit der ein Treibhausgas zur globalen Erwärmung der Erde beiträgt, wird normalerweise durch seinen potentiellen Beitrag zur globalen Erwärmung (GWP = Global Warming Potential) ausgedrückt. Dieser Wert gibt an, um wieviel wirkungsvoller eine Substanz im Verhältnis zur Standardsubstanz C02 ist, wobei der potentielle Beitrag zur globalen Erwärmung von C02 definitionsgemäß gleich eins gesetzt wird. Es ist nicht leicht, das globale Erwärmungspotential im Vergleich zu C02 zu ermitteln, was teilweise darauf zurückzuführen ist, daß die Substanzen sowohl direkte als auch indirekte Auswir kungen haben. Wie bereits erwähnt, trägt Methan indirekt durch die Beeinflussung des Ozongehalts in der Troposphäre und der Stratosphäre, der Menge von Hydroxyl (OH) in 2 1 ppm = 1 ppmv = 1 part per million in volume 1 ppb = 1 ppbv = 1 part per billion in volume 1 ppm = 1000 ppb 3 1 Mio. t = 1061 = 109kg 11 der Troposphäre und der Menge von Wasserdampf in der Stratosphäre zur globalen Erwärmung bei. Die Größenordnung der indirekten Auswirkungen auf die Erwärmung, die sich aus diesen chemischen Reaktionen mit Methan ergeben, könnte der der direkten Auswirkungen von Methan gleichkommen, allerdings bestehen in diesem Punkt noch er hebliche Unsicherheiten4. Der EPCC5 hat empfohlen, im Falle von Methan von einem potentiellen Beitrag zur globalen Erwärmung von 62 auszugehen, der sowohl die direkten als auch die indirekten Auswirkungen in einem Zeitraum von 20 Jahren wiedergibt. Dies bedeutet also, daß die Auswirkung von 1 t CH4 auf die globale Erwärmung ungefähr 62 Mal größer ist als die Auswirkung von 1 t C02. Geht man bei den gleichen Auswirkungen von einem Zeitraum von 100 Jahren aus, beträgt das Erwärmungspotential zirka 25. Für den gleichen Zeitraum wurde davon ausgegangen, daß zirka 18 % des Treibhauseffekts auf die zunehmenden Methankonzentrationen in der Atmosphäre zurückzuführen sind. Den Gesamtbeitrag aller Treibhausgase an der Strahlenabsorption für das Jahr 1990 zeigt Abb. 2. 2. 5 Stabilisierung und Verringerung der globalen Methanemissionen Da der Methangehalt in der Atmosphäre um jeweils ungefähr 30 Mio. t pro Jahr zugenommen hat, würde eine Stabilisierung der globalen Methankonzentrationen auf dem heutigen Stand bedeuten, daß die Methanemissionen um ungefähr die gleiche Menge verringert werden müßten. Diese Menge entspricht weniger als 10 % der derzeit vom Menschen verursachten Emissionen. Sie ist außerdem sehr viel geringer als die Menge, um die die Emissionen der übrigen wichtigen Treibhausgase verringert werden müßten, wenn hier eine Stabilisierung erreicht werden soll. Bei C02 bedeutete dies eine Verringerung um zirka 60 %, bei Distickstoffoxid um 70-80 % und bei Fluorchlorkoh lenwasserstoffen um 70-85 %. Da Methan im Gegensatz zu den übrigen wichtigen Treibhausgasen eine relativ kurze Lebenszeit in der Atmosphäre hat, tragen Verringerungen der Methanemissionen relativ schnell zur Abschwächung des globalen Treibhauseffekts bei (CH4 hat eine durchschnittliche Verweilzeit in der Atmosphäre von 12-17 Jahren, wohingegen sie bei C02 50-200 Jahre beträgt). Aus diesem Grunde bieten Strategien zur Verringerung von Methan ein wirksames Mittel, mit dem das Tempo der globalen Erwärmung in naher Zukunft verlangsamt werden kann. Auf der anderen Seite kann sich eine Fortführung der heutigen Trends wegen des relativ starken Anstiegs der jährlichen Methankonzentrationen langfristig auf die globale Temperatur auswirken, was fast genau so dramatisch sein kann wie die für die Zunahme der C02-Konzentrationen angenommenen Auswirkungen. Abschließend läßt sich also feststellen, daß die Verringerung der CH4-Emissionen nicht nur eine attraktive, kurzfristig wirksame Lösungsmöglichkeit darstellt, sondern langfristig gesehen auch notwendig ist. 4 Die Unsicherheit beträgt im Vergleich zum C02-Referenzwert normalerweise +/- 35 %. 5 für on Climate Change = Zwischenstaatliche Gruppe Intergovernmental Panel Klimaveränderungen. 12 2. 6 von Methanemissionen: Verbrennung mit/ohne Ausschaltung Energiegewinnung. Wirtschaftliche Faktoren im Zusammenhang mit dem gewählten Verfahren. Bei der Verbrennung von Methan wird Energie freigesetzt und anschließend C02 und Wasserdampf emittiert. Die Verbrennung von einer Tonne CH4 ergibt 2,75 t C02. Ein Vergleich auf gleicher Basis der Werte des Erwärmungspotentials (vor und nach der Verbrennung) zeigt, daß der Wert vor der Verbrennung 62 (für Methan) und nach der 6) beträgt. Bei der Umwandlung Verbrennung 2,75 (= 2,75 x Erwärmungspotential für C02 von CH4 in C02 durch Verbrennung wird das Problem des Treibhauseffekts zu 95 % gelöst, da das bei der Verbrennung anfallende C02 lediglich 5 % des Erwär mungspotentials von Methan besitzt. Die Vermeidung von Methanemissionen durch die Gewinnung und anschließende Verbrennung von Methan mit Energieerzeugung hat einen zweifachen Vorteil. In diesem Fall wird es sicherlich im Endeffekt zu keinerlei treibhausrelevanten Nettoemissionen kommen, weil ja das bei der Verbrennung anfallende C02 durch die Einsparung eines anderen Brennstoffs ausgeglichen wird, der normalerweise für die Energieerzeugung hätte eingesetzt werden müssen. Als Schlußfolgerung kann festgestellt werden, daß einerseits das Abfackeln (reine Verbrennung ohne Energiegewinnung) zur Ausschaltung von Methanemissionen und ihren schädlichen Auswirkungen auf die Atmosphäre empfohlen werden sollte, auf der anderen Seite aber Systeme mit einer Energiegewinnung vorzuziehen sind, unter der Voraussetzung, daß sie wirtschaftlich sind. Besondere Aufmerksamkeit verdient in diesem Zusammenhang jedoch die Tatsache, daß 95 % dieser vollständigen Ausschaltung des Erwärmungspotentials des gewonnenen Methans allein auf die Umwandlung von CH4 in C02 durch Verbrennung zurückzuführen ist und nur 5 % aus der Nutzung des Energieinhalts und damit auf die Einsparung einer anderen Energie. Mit anderen Worten, im Hinblick auf das Klima liegt die Bedeutung der Methangewinnung eher in der Ausschaltung der CH4-Moleküle als in der Nutzung der durch die Verbrennung freiwerdenden Energie. Dies läßt sich an folgendem Beispiel verdeutlichen: Angenommen, der Vorschlag, 10 US Dollar/Tonne als C02-/Energiesteuer festzusetzen, spiegelt die Internalisierung der externen Kosten der C02-Emissionen wider, so müßte der entsprechende Wert für Methan ungefähr 1. 500 US Dollar pro Tonne betragen. Dies ist in Beziehung zum Brennstoffwärmewert von Methan für die Industrie zu setzen, der zwischen 240 und 460 US Dollar/Tonne liegt. Folglich sollte bei Entscheidungen über eine Methangewinnung beispielsweise aus Deponien oder aus tierischen Exkrementen (Biogas) von einem gegenüber dem Wert als Brennstoff sehr viel höheren Schattenwert des gewonnenen Methans ausgegangen werden. Oder anders ausgedrückt, die Gewinnung von Methan nur zum Abfackeln (Verbrennung ohne Wärmegewinnung) kann in vielen Fällen sinnvoll sein, wenn die mögliche Frei setzung in die Atmosphäre von nicht aufgefangenem oder verbranntem Methan mit in die Überlegungen einbezogen wird. 6 Der potentielle Beitrag zur globalen Erwärmung von C02 hat laut Definition den Wert 1. 13 2. 7 Methanemissionen in der EU Die Tabelle 2 zeigt eine Bestandsaufnahme der anthropogenen Quellen von Methanemissionen für das Jahr 1990. Bei dieser Bestandsaufnahme handelt es sich um eine Zusammenfassung der nationalen Bestandsaufnahmen, die die Mitgliedstaaten der EU erstellt und an die Europäische Umweltagentur (EUA) weitergeleitet haben. Sie wurden im Rahmen des Datenbankprogramms CORINAIR 90 erarbeitet und schließen die jüngsten aktualisierten endgültigen und provisorischen Bestandsaufnahmen (Januar 1995) ein. Die Ergebnisse stammen aus den Mitgliedstaaten der erweiterten EU. Die Daten aus dem früheren Westdeutschland und der ehemaligen Deutschen Demokratischen Republik wurden in einem Datensatz für Deutschland zusammengefaßt. Die Tabelle 3 faßt die nach den Schwerpunktbereichen geordneten Quellen von Methanemissionen in der EU der 15 Mitgliedstaaten zusammen. Die anthropogenen Methanemissionen belaufen sich in der EU auf ungefähr 23 Mio. t pro Jahr, was 6 % der auf 385 Mio. t geschätzten globalen Emissionen ausmacht. 3. Methanquellen in der EU und aktuelle Bestandsaufnahmen Die in Tabelle 2 gezeigte Zusammenfassung der CORINAIR 90-Daten deckt elf Hauptquellen (einschließlich der natürlichen Quellen) ab und weist den Beitrag einer jeden Quelle zu den globalen Emissionen der EU aus. Für die anthropogenen Methan emissionen lassen sich die nachfolgenden Schlußfolgerungen ziehen (vgl. auch Tabelle 3). 3. 1 Landwirtschaft Die bedeutendste Quelle von Methanemissionen in der EU ist die Landwirtschaft, in der Schätzungen zufolge 1990 10,2 Mio. t Methan erzeugt wurden, was einen Anteil an den europäischen Methanemissionen von 44,7 % ausmacht. Diese Emissionen stammen haupt sächlich aus - enterischer Fermentation (Verdauung) von Wiederkäuern (Rindern, Schafen): 30 % - tierischen Exkrementen: 14,7 % 32 Abfall Emissionen aus der Behandlung und Beseitigung von Abfällen stellen die zweitgrößte Methanquelle in der EU dar. Sie werden auf 7,3 Mio. t für das Jahr 1990 geschätzt und machen 32 % der europäischen Emissionen aus. Diese Emissionen stammen haupt sächlich aus - Deponien: 30,8 % - Abwasserbehandlung (Schlamm): 0,7 % Würden die Emissionen aus unkontrollierten und nicht berücksichtigten offenen Mülldeponien einbezogen, könnte sich der Abfall als wichtigste Methanquelle in der EU erweisen. 14 3. 3 Energie Emissionen aus dem Energiebereich stellen die drittgrößte Methanquelle in der EU dar. Die Emissionen werden auf 5,3 Mio. t für das Jahr 1990 geschätzt und machen 23,3 % der europäischen Emissionen aus. Diese Emissionen stammen hauptsächlich aus: - Abbau, Transport und Lagerung von Kohle: 11,4 % - Erzeugung und Verteilung von Erdgas: 8,8 % - Verbrennung: 2 % - Transport: 0,8 % 4. Möglichkeiten der Verringerung von Methanemissionen Mitgliedstaaten und Drittländer berichten über Maßnahmen - eine Auswahl Die in Kapitel 1 beschriebenen einzigartigen Eigenschaften der Methanemissionen zeigen, wie wichtig es ist, Strategien zur Verringerung der in die Atmosphäre gelangenden Menge von Methan zu fördern. Hinzu kommt, daß es sich bei Methan sowohl um eine Energiequelle als auch um ein Treibhausgas handelt, und die Umsetzung von Möglichkeiten zur Einschränkung der Emissionen könnte zusätzlich wirtschaftliche Vorteile bringen (siehe hierzu auch Kapitel 5). Außerdem hält der Handel heute moderne und gut dokumentierte Technologien bereit. Im folgenden werden Möglichkeiten zur Verringerung von Methanemissionen aus den wichtigsten Quellen (Landwirtschaft, Abfallbehandlung und -beseitigung, Energie) näher beschrieben. Eine im Anhang befindliche Zusammenfassung (siehe Tabelle 4) zeigt die technischen/finanziellen Aspekte und die Wirksamkeit dieser Lösungsmöglichkeiten auf. Im Zusammenhang mit dem Rahmenübereinkommen über Klimaänderungen7 wurde eine Zusammenstellung und Zusammenfassung der jüngsten nationalen Mitteilungen der Unterzeichnerstaaten des Anhangs 1 erarbeitet. Dieser vorläufige Überblick gibt die derzeitigen Entwicklungen in bezug auf Politiken und Maßnahmen wieder, die die Unterzeichnerländer zur Abschwächung der Klimaänderungen erarbeitet haben. 25 Mitteilungen, von denen zwölf von Mitgliedstaaten der EU stammen, wurden analysiert. In diesem Kapitel wird lediglich über die zentralen Fragen im Zusammenhang mit dieser Bewertung berichtet, die jeden im folgenden beschriebenen Bereich abdecken. Darüber hinaus wird auch über einige Maßnahmen einzelner Mitgliedstaaten berichtet. In diesem Kapitel finden anthropogene Methanquellen, die weniger als 1 % der Emis sionen der EU ausmachen (z. B. Abwasserbehandlung, Reisanbau), keine Be rücksichtigung. 4. 1 LANDWIRTSCHAFT 4. 1. 1 Enterische Fermentation Methan entsteht als Stoffwechselprodukt im Pansen von Wiederkäuern (z. B. Rindern, Schafen, Ziegen). Dieses Methan tritt zum Teil beim Ausatmen oder Aufstoßen der Tiere FCCC = Framework Convention on Climate Change. 15 aus und gilt in einer rein auf die Energie bezogenen Betrachtungsweise als wirkungslos für die Futterverwertung. Die in Methan umgewandelte Futterenergie kann vom Tier nicht zur Erhaltung, zum Wachstum oder zur Herstellung des Erzeugnisses, weswegen es gehalten wird, genutzt werden. Andere Nichtwiederkäuer (wie beispielsweise Schweine und Pferde) und Menschen produzieren ebenfalls Methan durch enterische Fermentation, aber die Gesamtemission ist im Vergleich zu der der Wiederkäuer gering. Deshalb werden in diesem Kapitel le diglich Maßnahmen zur Verringerung von Methanemissionen von Rindern und Schafen behandelt. Im folgenden werden drei Möglichkeiten zur Verringerung von Methanemissionen von Wiederkäuern vorgestellt. - Verringerung des Viehbestands Eine sehr wirksame Möglichkeit, die vom Tier verursachten Methanemissionen einzuschränken, ist natürlich die Verringerung der Zahl der Tiere. Der derzeitige Trend in Europa für die kommenden Jahre ist zwar noch sehr unsicher, zeigt jedoch bereits einen leichten Rückgang der Zahl der Wiederkäuer auf. Dieser Rückgang wird indirekt auch durch die Anwendung agrarpolitischer Maßnahmen beeinflußt, die nicht mit dem Ziel einer Verringerung des Viehbestands ergriffen wurden. Die EU steuert ja die landwirtschaftliche Überproduktion über die Auferlegung von Abgaben und die Festlegung von Quoten. Die derzeit betriebenen Politiken haben in den vergangenen Jahren bereits zu einem Rückgang der Viehbestandszahlen geführt. Das Instrument der Milchquoten erwies sich als sehr wirksam, was den Abbau des Milchüberschusses und der Zahl der Milchkühe anbelangt. Maßnahmen in den Bereichen Landwirtschaft und Umwelt, wie beispielsweise finanzielle Anreize zur Förderung der Ex- tensivierung der Tierhaltung, wo dies angebracht ist, tragen zur Verringerung der Viehbestandsdichte bei und können zu einem Rückgang der Viehbestandszahlen führen. In der Zukunft kann die Fortentwicklung der Agrarpolitik die Viehbestandszahlen weiter beeinflussen. Einerseits können die Bemühungen zur Verringerung des Überschusses an Exkrementen beispielsweise zu einer Verringerung der Zahl der Tiere führen, und an dererseits kann für die Erhaltung und den Schutz der Landschaft in einigen Bereichen die Aufrechterhaltung oder eine Zunahme der Viehbestandsdichte notwendig sein. Darüber hinaus ist eine Verringerung der Methanemissionen in der EU über die Einschränkung des Viehbestands nur dann möglich, wenn die Wiederkäuer als Ausgleich für die verringerte Milch-/Fleischerzeugung der EU dann nicht andernorts gehalten wer den. Global gesehen könnte eine Verlagerung der Erzeugung in technologisch weniger fortgeschrittene Länder tatsächlich negative Folgen haben, falls dort die Exkremente der Tiere in einer weniger umweltbewußten Art und Weise behandelt würden. Die Ein schränkung des Konsums der Erzeugnisse von Wiederkäuern wäre deshalb eine Alternative zur globalen Verringerung der Zahl der Tiere. Obwohl die Bilanz der Politiken und Maßnahmen einen Rückgang des Viehbestands ausweist, ist eine Abschätzung der Auswirkungen dieser Maßnahmen auf europäischer Ebene für das Jahr 2000 und darüber hinaus derzeit mit Unsicherheiten behaftet, und es 16 kann nicht gesagt werden, in welchem Umfang und bei welchen Tierarten sich dieser Rückgang tatsächlich einstellen wird. Für die Zeit zwischen 1990 und 2000 sind jedoch keine drastischen Veränderungen zu erwarten. - Wirksamere Futterverwertung Hierzu können Maßnahmen ergriffen werden, die auf eine Verringerung der Energieverluste beispielsweise durch Methanerzeugung abzielen, beispielsweise durch die Behandlung schwer verdaulichen Strohs mit Alkali/Ammoniak, Zugabe von Melasse- /Harnstoff-Mehrfachnährstoffblocks, Verringerung der mikrobiellen Aktivität, Zugabe von Mineralien/Proteinen. Diese Möglichkeiten im Bereich der Ernährung haben für den europäischen Viehbestand keine großen Auswirkungen, da die meisten Tiere bereits sorgfältig zusammengesetztes, gut verdauliches Futter mit ausreichend Nährstoffen erhalten. Andere Möglichkeiten können aber durchaus zum Einsatz kommen, beispiels weise die Erhöhung der Zahl der Futtergaben, der Ersatz von Rauhfutter durch Konzen trate und die Änderung der Zusammensetzung der Konzentrate. Eine Erhöhung der Zahl der Futtergaben verändert den Gehalt der flüchtigen Fettsäuren im Pansen8, so daß weniger Azetat und mehr Propionat gebildet und somit weniger Methan emittiert wird. Die Produktionsrate der Tiere wird im allgemeinen ebenfalls zunehmen. Da Rauhfutter einen hohen Anteil an strukturierten Kohlehydraten (Fasern) enthält, wird der Ersatz eines Teils des Rauhfutters durch Konzentrate bei der Fütterung der Tiere generell zu einer vermehrten Erzeugung von Propionat und zu einem Rückgang der Methanerzeugung führen. Eine Verringerung von Methan ist auch durch die Veränderung der Zusammensetzung (weniger Fasern) der derzeit zugegebenen Konzentrate möglich. Alternativen sind Stärke und Zucker. Wenn 25 % der strukturierten Kohlehydrate durch nichtstrukturierte Kohlehydrate ersetzt werden, wird von einer Verringerung der Methanerzeugung um nahe zu 20 % ausgegangen. - Steigerung der Produktivität der Tiere Der Vollständigkeit halber wird der folgende - fragwürdige - Punkt in diesem Papier als dritte Möglichkeit vorgestellt. Die Produktivität der Tiere (Milch, Fleisch) kann durch die Verabreichung leistungssteigernder Mittel mit dem Futter oder durch Injektionen solcher Mittel verbessert und die Methanemissionen pro landwirtschaftlichem Erzeugnis verringert werden. Es konnten Verringerungen pro Einheit von 5 % bis 30 % nachgewiesen werden. Gegenwärtig werden verschiedene Antibiotika, Ionophore und halogenierte Verbindungen 8 Methanogene Bakterien werden durch Ammoniak und die flüchtige Fettsäure Propionat in ihrer Aktivität gehemmt. Die Erzeugung von Methan kann eingeschränkt werden, indem für eine ausreichende Menge von Ammoniak und für eine Veränderung des Gehalts an flüchtigen Fettsäuren im Pansen (mehr Propionat und weniger Azetat) gesorgt wird. 17 zur Leistungssteigerung eingesetzt, von denen sich einige auch direkt auf die Methanerzeugung im Pansen auswirken. Die Produktivität der Tiere kann nicht nur über die Verabreichung dieser Wirkstoffe, sondern auch mit Hilfe transgener Manipulationen oder biotechnologischer Reproduktionsverfahren verbessert werden. 4. 1. 2 Tierische Exkremente Werden tierische Exkremente unter anaeroben Bedingungen (in Abwesenheit von Luft) und bei Temperaturen über zirka 15°C gelagert, kommt es zur Erzeugung von Methan durch methanogene Bakterien. In diesem Stadium kann eine kontrollierte Fermentation der Exkremente einsetzen. Methanemissionen aus anaerober Gärung (Fermentation) stellen Energieressourcen dar, die genutzt werden können. Die Behandlung der tierischen Exkremente und entsprechende Gewinnungstechniken machen ein Auffangen des Methans möglich. Dieses Methan (Biogas) kann entweder abgefackelt (verbrannt) oder zur Erzeugung von Energie (Wärme und/oder Strom) für die Nutzung auf dem Bauernhof oder für den Verkauf verwendet werden (vgl. Kapitel 5). Wie bereits in Kapitel 2 aus geführt, wird die für die Atmosphäre schädliche Wirkung des gewonnenen Methans durch die Verbrennung mit anschließender Freisetzung in die Atmosphäre um 95 % verringert. Wird das Methan hingegen aufgefangen und genutzt, kann diese schädliche Wirkung vollkommen ausgeschaltet werden und der Treibhauseffekt durch eine Verringerung der Gesamtbilanz der C02-Emissionen weiter reduziert werden. Die stabilisierten Endprodukte dieses anaeroben Gärungsprozesses können als Futter und Zugaben in der Fischzucht oder als Dünger für Kulturpflanzen verwendet werden. Werden die Exkremente der Tiere unter aeroben (in Anwesenheit von Luft) Bedingungen gelagert (bei regelmäßigem Wenden oder Fremdbelüftung), findet eine aerobe Umwandlung statt, und anstelle von CH4 wird C02 freigesetzt. Bei diesem Verfahren entsteht ein stabilisierter Kompost, der anschließend als Dünger für Kulturpflanzen verwendet werden kann. Natürlich gehen bei diesem Verfahren die Energieressource Methan und die Vorteile des Biogases verloren, aber der Hauptvorteil dieses Verfahrens, der im Ersatz eines sehr schädlichen Treibhausgases durch ein weniger schädliches Treibhausgas und damit in der drastischen Reduzierung, um bis zu 95 %, des Erwärmungspotentials der Restemissionen liegt (vgl. Kapitel 2), bleibt bestehen. Generell werden sich politische Maßnahmen zur Begrenzung des Viehbestands indirekt auf die Strategie zur Verringerung der tierischen Exkremente und in der Folge auch beträchtlich auf die Methanemissionen aus dieser Quelle auswirken. Im folgenden werden zwei Möglichkeiten zur Verringerung von Methanemissionen aus tierischen Exkrementen vorgestellt, bei denen anaerobe Gewinnungstechniken zum Einsatz kommen. - Abgedeckte Gruben Die Lagerung tierischer Exkremente in Gruben wird in relativ großen, intensiv bewirtschafteten Betrieben vorgenommen. Die festen Bestandteile der Exkremente werden mit viel Wasser aus den Viehställen gespült, und der so entstehende Flüssigmist läuft in Vorgruben. Hier werden aufgrund der anaeroben Bedingungen beträchtliche Mengen 18 Methan erzeugt, unter der Voraussetzung, daß die Temperaturen auf einem genügend hohen Niveau gehalten werden. Durch die Abdeckung der Grube mit einer auf der Oberfläche schwimmenden undurchlässigen Schicht und die Erzeugung von Unterdruck können bis zu 80 % des Methans aufgefangen werden. - Fermenter Fermenter sind spezielle Reaktoren, mit denen die anaerobe Zersetzung organischer Substanz verstärkt und damit die Erzeugung von Methanemissionen im Reaktorinnern mit anschließendem Auffangen des Methans gesteigert werden sollen. Als grobe Schätzung kann angegeben werden, daß das Erwärmungspotential von Methanemissionen mit Hilfe von anaeroben Fermentern um zwei Drittel oder mehr verringert werden kann, wobei das verbleibende Drittel der Verbindungen im Abwasser zurückbleibt. Aus diesen Abwässern kann weiteres Methan gewonnen werden. Deshalb ist es bei leistungsstarken Fermentern mit Gasgewinnungssystemen möglich, die Methanemissionen um bis zu 70 % zu verringern, wobei längerfristig weitere Verringerungen möglich sind. Kleine Fermenter können relativ einfach gebaut und betrieben werden. Sie stellen an sich einen angemessenen Aufwand für kleine abseits gelegene Bauernhöfe und für Regionen dar, in denen die technischen, finanziellen und materiellen Ressourcen knapp sind. Die Gewinnung eines qualitativ hochwertigen Düngers aus Fermentern kann ein noch bedeutenderer Vorteil sein als die Erzeugung von Energie aus Biogas. Große Fermenter, bei denen es sich oftmals um technologisch weiter fortgeschrittene Fermenter handelt, werden normalerweise beheizt und erfordern eine größere Investition pro Einheit. Mit fortschrittlichen Ausführungen kann die Leistung von Fermentern für tierische Exkremente erheblich verbessert werden. Diese können auch in kälteren Ge genden zum Einsatz kommen. 4. 1. 3 Mitgliedstaaten und Drittländer berichten über Maßnahmen - eine Auswahl Rahmenübereinkommen über Klimaänderungen: Zirka 10 % aller Politiken und Maßnahmen im Zusammenhang mit Methan betrafen die Landwirtschaft. Lediglich neun Unterzeichnerstaaten haben tatsächlich Maßnahmen zur Verringerung von Methan aus enterischer Fermentation oder tierischen Exkrementen er griffen. Ansonsten wird eher von politischen Instrumenten berichtet, wie beispielsweise Informations-/Bildungsprogrammen, die auf die Verbesserung der Produktivität der Tiere und der Behandlung der Exkremente abzielen. Es wurde jedoch auch über indirekte Maßnahmen berichtet, wie beispielsweise eine Verringerung des Viehbestands, was die Methanemissionen aus enterischer Fermentation und tierischen Exkrementen eindeutig beeinflußt. Niederlande: Eines der wichtigsten Instrumente, die in den Niederlanden eingeführt wurden, ist die Düngerpolitik, die vorsieht, daß nicht mehr Phosphat auf dem Boden ausgebracht werden darf, als durch die Kulturpflanzen aufgenommen wird. Diese politische Maßnahme sollte zur Verringerung des Viehbestands und des Exkrementenaufkommens führen und indirekt zur Verringerung von CH4-Emissionen aus Kulturpflanzen. 19 Deutschland: Deutschland hat das Tierhaltungsgesetz erlassen, das durch die Verbesserung der Verdauungsleistung der Tiere eine Verringerung der Methanemissionen mit sich bringen soll. Frankreich: In Anbetracht der Tatsache, daß die Ausmaße und die Bedingungen der in der Landwirtschaft erzeugten Emissionen nur ungenügend bekannt sind, hat Frankreich ein Forschungsprogramm, insbesondere zur Erforschung der enterischen Fermentation und der Behandlung von tierischen Exkrementen, gestartet. 4. 2 ABFALLBEHANDLUNG UND ABFALLBESEITIGUNG 4. 2. 1 Deponien Methan entsteht als direkte Folge der unter anaeroben Bedingungen in den unteren Schichten von Deponien stattfindenden natürlichen Zersetzung fester organischer Abfälle. Ähnlich wie bei der Lagerung oder der Vergärung von tierischen Exkrementen werden die organischen Bestandteile des auf die Deponie verbrachten Abfalls in einem komplexen biologischen Prozeß von methanogenen Bakterien zersetzt. Hierbei entstehen Methan, Kohlendioxid und weitere Gase. Zur Verringerung von Methanemissionen aus Deponien bieten sich mehrere Möglichkeiten an, von denen einige bis zu 90 % Erfolg haben. Im folgenden werden diese verfügbaren Möglichkeiten kurz beschrieben: - Anaerobe (in Abwesenheit von Luft) Deponiebewirtschaftung: Gewinnung und Nutzung von Methan Eine Abdeckung der Deponie mit einer undurchlässigen Schicht verstärkt die anaeroben Bedingungen innerhalb der Deponie und beschleunigt die Erzeugung von Methan. Eine Freisetzung von Methan in die Atmosphäre kann verhindert werden, indem dieses Gas entfernt wird. Zu diesem Zweck werden in der Deponie Schächte angelegt, über die dann mit Unterdruck das gasförmige Methan eingefangen werden kann. Hierbei können 50 bis 80 % des Methan gewonnen werden, wobei die Methankonzentrationen zwischen 30 und 70 % schwanken. Es gibt zwei weitere Möglichkeiten der Nutzung des gewonnenen Gases, das normalerweise von mittlerer Qualität ist: Energieerzeugung oder Abfackeln. Zum einen kann das gewonnene Deponiegas zur Erzeugung von Energie in Form von Strom und/oder Wärme verwendet werden. Strom kann vor Ort in einem angrenzenden Kraftwerk erzeugt werden, wobei Verbrennungsmotoren oder Gasturbinen zum Einsatz kommen. Deponiegas kann auch ohne Umwandlung in Strom direkt als Brennstoff quelle genutzt werden. Nach geringer oder ganz ohne Verarbeitung kann es als Gas mittlerer Qualität für Heiz- oder Energiezwecke in Industrie, Handel oder für die Erzeugung von Raumwärme oder nach der Verarbeitung zu hochwertigem Gas an Erdgasversorgungssysteme verkauft werden. Zum zweiten kann Deponiegas abgefackelt (verbrannt) werden, wenn die Gasmenge so gering ist, daß der Aufwand eines Energieprojekts ungerechtfertigt erscheint, oder wenn dies als ein erster Schritt vor der Umsetzung von Nutzungsmöglichkeiten des Deponiegases gedacht ist. 20 Mit diesen Möglichkeiten läßt sich das Problem der klimaschädlichen Wirkung von Methanemissionen aus Deponien vollkommen (bis zu 100 %) oder nahezu vollkommen (bis zu 95 %) lösen. - Aerobe (in Anwesenheit von Luft) Deponiebewirtschaftung Aufgrund der besseren Oxydation in einer aeroben Deponie verschiebt sich hier das Verhältnis zwischen dem erzeugten CH4 und C02, und es wird mehr C02 produziert. Methanogene Bakterien werden in ihrer Aktivität gehemmt, und folglich können aerobe Bakterien die organischen Abfälle in Kohlendioxid und Wasser umwandeln. Die organischen Abfälle vergären in diesem Fall nicht, sondern werden kompostiert. Zur Aufrechterhaltung der aeroben Bedingungen in einer Deponie sind spezielle, im folgenden beschriebene Deponieauslegungen erforderlich. In semi-aeroben Deponien kann Luft durch die Deponie streichen, da sie durch die Sickerwassersammelrohre auf dem Grund der Deponie geleitet wird. Die Durchmesser der Rohre sollten groß genug bemessen sein, um sowohl das Auffangen des Sickerwassers als auch das Durchleiten der Luft zu ermöglichen. Im Vergleich zu anaeroben Deponien läßt sich die Methanerzeugung auf diese Weise um 50 % einschränken. Eine verbesserte Ausführung des semi-aeroben Systems ist das semi-aerobe Umlaufdeponiesystem. Hierbei wird die Leistung in bezug auf die Zersetzung und auf die Reinigung des Sickerwassers verbessert, indem das Sickerwasser zur Deponie zurückge leitet und somit das Wachstum der aeroben Bakterien durch den verfügbaren zusätzlichen Sauerstoff und die zusätzlichen Nährstoffe gefördert werden. Im Vergleich zu anaeroben Deponien läßt sich auf diese Weise eine Verringerung der Methanerzeugung um 80 % er zielen. Bei dem System der aeroben Deponie kommt ein Luftgebläse zum Einsatz, das Luft in die Schichten der Deponie einbläst. Die Luft wird über getrennte Rohre, die sich auf dem Grund der Deponie befinden, in die Deponie geleitet. Mit diesem System ist eine Verringerung der Methanerzeugung um 90 % machbar. - Einschränkung der Deponierung organischer Abfälle Eine Verringerung der auf Deponien verbrachten organischen Abfalle kann einerseits über eine Begrenzung der Menge der erzeugten organischen Abfälle bewerkstelligt werden. Ist dies nicht möglich, sollten die organischen Abfälle einer Wiederverwertung, beispielsweise durch Kompostieren, zugeführt werden. In Kompostieranlagen wird organischer Abfall unter aeroben Bedingungen in Kohlendioxid, Wasser und hauptsächlich Kompost verwandelt, der als Bodenverbesserer eingesetzt werden kann. In extensiv betriebenen Anlagen wird der organische Abfall einfach regelmäßig gewendet, wohingegen in intensiv betriebenen Anlagen Luft zugeführt wird. Es sei darauf hingewiesen, daß derzeit mehrere Verfahren entwickelt werden, die zu einer Verringerung von Methanemissionen bei der Behandlung organischer Abfälle führen 21 können. Dies sind unter anderem die kontrollierte anaerobe Zersetzung (d. h. Biogaserzeugung) zur Erzeugung von Methan oder die Pyrolyse (d. h. thermische Umwandlung) zur Herstellung von Öl oder Gas. Teile der organischen Abfälle, wie zum Beispiel Papier, können getrennt wiederverwertet und der Papierherstellung erneut zugeführt werden. In der Richtlinie 94/62/EG des Rates über Verpackung und Verpackungsabfälle sind bereits Kriterien für die Verringerung und Wiederverwertung von Verpackung und Verpackungsabfällen festgeschrieben. Die Einführung wirksamer Methoden zur Wiederverwertung hängt oftmals von der Verfügbarkeit entsprechend sortierter Abfälle ab. Aus diesem Grunde muß die getrennte Abfuhr organischer Abfälle in Erwägung gezogen werden. Die organischen Abfälle können auch zur Energiegewinnung genutzt werden, wenngleich im allgemeinen der stofflichen Verwertung (z. B. Kompostieren) Vorrang eingeräumt werden sollte. In bestimmten Fällen können die Bewertung der Auswirkungen der stofflichen Verwertung auf die Umwelt und die Wirtschaft sowie technologische Zwänge zugunsten der Energiegewinnung sprechen. 4. 2. 2 Mitgliedstaaten und Drittländer berichten über Maßnahmen - eine Auswahl. Unterzeichnerstaaten des Rahmenübereinkommens über Klimaänderungen: Die Mehrzahl der Länder berichtete über Maßnahmen zur Förderung der stofflichen Verwertung und der Minimierung des Abfalls. Zur Durchsetzung dieser Maßnahmen wurden Verordnungen, politische Leitlinien und technische Normen erlassen. Einige Länder berichteten über Leitlinien zur Änderung der Praktiken in Unternehmen und zur Änderung der Lebensweise, über die Förderung der stofflichen Verwertung und der Minimierung der Abfälle, über technische Normen zur Regelung des Verpackungs- und Hausmülls, über Abgaben (Deponiegebühren, Abfallgebühren), die als politische Instrumente zur Verringerung der Abfallmenge eingeführt wurden, und über freiwillige Abkommen zur Förderung der stofflichen Verwertung in Haushalten, Kleinbetrieben und in der Industrie. Mehrere Unterzeichnerstaaten berichteten über Politiken und Maßnahmen zur Verbesserung der Abwasserbehandlung und zur Verringerung von Methanemissionen aus Deponien, wobei der Schwerpunkt auf der Aufnahmebegrenzung der Deponien und auf technischen Normen zur Verringerung der CH4-Emissionen aus Deponien lag. In einigen Fällen wurden finanzielle Anreize zur Förderung der Einrichtung von Kläranlagen und zur Unterstützung von Vorhaben zur Nutzung von Biogas geschaffen. Einige Länder sind freiwillige Vereinbarungen zur Förderung der stofflichen Verwertung und der Nutzung von Energie aus Abfällen eingegangen. Vereinigtes Königreich: Die politischen Maßnahmen der Regierung des Vereinigten Königreiches sind auf eine Verringerung der aus Deponien abgegebenen Methanmenge ausgerichtet. Hierzu zählen Politiken zur Förderung der Begrenzung der Abfallmenge und der Verwertung des Abfalls, einschließlich Energiegewinnung; weitere Maßnahmen zur Förderung der Nutzung des aus Deponien freigesetzten Methans als Energiequelle und zur Förderung eines Abfackeins von Methan (Umwandlung von CH4 in C02). 22 Die Regierung fördert die Gewinnung von Energie aus Abfällen, auch mit Hilfe von Anordnungen an öffentliche Stromversorgungsunternehmen in England und Wales, mehr Strom aus erneuerbaren Quellen zu beziehen. Ein finanzielles Instrument, das derzeit er wogen wird, ist die Einführung einer Deponiegebühr. Sie könnte dazu führen, daß die Menge der Abfälle, die auf Deponien verbracht wird, erheblich kleiner wird. Österreich: Österreich hat mit einer Verordnung für Deponien Bestimmungen für die Ein speisung von Strom in das öffentliche Netz erlassen, um fossile Brennstoffe durch erneuerbare Energien und insbesondere durch CH4 aus Deponien zu ersetzen. Finnland: Im Entwicklungsprogramm für die Abfallwirtschaft wird nach Angaben der finnischen Regierung eine rigorose Begrenzung der Zahl der Deponien gefordert. Ein Ziel ist es, diese Zahl bis zum Jahr 2000 auf 200 zu begrenzen. Durch die Verringerung der Zahl der Deponien könnten die Bemühungen und Mittel stärker auf die Verwaltung und die Kontrolle der vorhandenen Deponien konzentriert und auf diese Weise die Umwelt schädlichkeit der Deponien verringert werden. Ein weiteres Ziel ist die Verringerung der auf Deponien verbrachten Abfallmenge durch die Verwertung und Wiederverwendung von Abfällen. Frankreich: Seit Juli 1992 gilt in Frankreich eine Verordnung, mit der die derzeit gültige Strategie für die Abfallwirtschaft vollständig geändert und die stoffliche Verwertung und Valorisierung von Abfällen in den Mittelpunkt gerückt werden soll. Demzufolge kann ab dem Jahr 2002 nur noch Restmüll auf Deponien verbracht werden, und bei neu eingerich teten Deponien für organische Abfälle sollten die Methanemissionen aufgefangen und ver brannt werden. 4. 3 ENERGIE 4. 3. 1 Gewinnung und Verteilung fossiler Brennstoffe 4. 3. 1. 1 Kohle Methan entsteht bei der Inkohlung (Prozeß der Bildung von Kohle) und bleibt unter Druck im Kohleflöz und den umgebenden Gesteinsschichten eingeschlossen. Dieses Me than wird beim Brechen des Kohleflözes freigesetzt und gelangt schließlich in die Atmo sphäre oder es verteilt sich beim Abbau der Kohle in den Gruben. Da Methan hochexplosiv ist, wird methanhaltige Grubenluft aus den Gruben entfernt und im allgemeinen direkt an die Atmosphäre abgegeben. Die hierfür erforderlichen Einrichtungen können auch dazu eingesetzt werden, das Methan aufzufangen. Eines der wichtigsten Merkmale der abgebauten Kohle ist der Inkohlungsgrad, der den Gasgehalt pro Masseeinheit bestimmt (z. B. Braunkohle gegenüber Steinkohle). Zur Einschränkung der Methanemissionen aus dem Kohlebergbau sind zwei verschiedene Techniken erforderlich: die Techniken zur Gewinnung und die zur Nutzung (ein Abfackeln des gewonnenen Gases ist ebenfalls möglich). 23 folgenden werden Im dazugehörigen drei Gewinnungstechniken Nutzungsmöglichkeiten vorgestellt. Eine Kombination dieser Strategien scheint in bezug auf die Methanemissionen und die Nutzung des Gases die optimale Lösung zu sein. und die - Verbesserte Gewinnung von Methan im "Alten Mann" Der stark frakturierte, aus Kohle und Gestein bestehende Grubenraum, der nach dem Abbau der Kohle bestehen bleibt, wird "Alter Mann" genannt. Aus ihm können be trächtliche Mengen von Methan in die Grube gelangen und anschließend über das Entlüftungssystem entfernt werden. Wenn dieses Gas vor Eintritt in die Grube aufgefangen werden könnte, wäre der Auffangprozeß wirksamer und eine Entlüftung nicht in so großem Ausmaß notwendig. Zu den wichtigsten Gewinnungstechniken gehört die Einbringung von vertikalen Schächten von der Erdoberfläche aus und von Bohrlöchern, die aus anderen Bereichen innerhalb der Grube in den "Alten Mann" gebohrt werden. Zwischen 20 bis 50 % des Methans können auf diese Weise aufgefangen werden. Die wichtigste Möglichkeit zur Nutzung des aufgefangenen Gases, das von mittlerer Qualität ist, besteht in der Stromerzeugung, entweder unter Einsatz von Gasturbinen oder von Verbrennungsmotoren. Der Strom wird direkt vor Ort genutzt oder an nahegelegene Stromverbraucher oder Stromversorgungsunternehmen verkauft. Entgasung vor dem Kohleabbau Für eine Gewinnung des Methans durch Entgasung vor dem Abbau der Kohle spricht die Tatsache, daß das Methan entfernt wird, bevor es sich mit der Luft aus den Grubenbauten vermischen kann. Als die beiden wichtigsten Gewinnungstechniken sind die Einbringung horizontaler Bohrlöcher innerhalb der Grube und vertikaler Schächte zu nennen, die vor dem Kohleabbau von der Erdoberfläche aus gebohrt werden. Aufgrund seines hohen Heizwertes kann das gewonnene Gas vielseitig verwendet werden, beispielsweise zur Stromerzeugung, zur Einspeisung in Gasverteilsysteme und zur Industriefeuerung. Es enthält gleichbleibend 95 % Methan und kann in qualitativ hoch wertige Rohrsysteme geleitet werden. Bis zu 70 % des Methans können hierbei gewonnen werden. - Nutzung der Ventilationsluft Grubengas wird zum größten Teil über das Lüftungssystem, das aus Sicherheitsgründen in unterirdischen Kohlebergwerken vorgesehen ist, in die Atmosphäre abgegeben. Der Methangehalt der Luft in diesem System muß aus Sicherheitsgründen unter 5 % liegen (häufig 0,5 %). Trotz der niedrigen Konzentration der Luft im Lüftungssystem scheint es noch Möglichkeiten zu geben, diese Luft als Verbrennungsluft in Turbinen oder Dampferzeugern einzusetzen. Allerdings ist hierbei die technische und wirtschaftliche Machbarkeit bislang noch nicht belegt. Zwischen 10 und 90 % des Methans hierbei gewonnen werden. 24 4. 3. 1. 2 Erdgas Methan ist Hauptbestandteil von Erdgas. Innerhalb des Erdgassystems eines Landes können aus Teilen der Leitung und während bestimmter Vorgänge beträchtliche Mengen Gas austreten. Zu diesen Emissionsquellen gehören im allgemeinen Erdgas- und Erdöl bohrlöcher, Verarbeitungs- und Lageranlagen, Übertragungs- und Verteilungssysteme. Erdölbohrlöcher sind zwar nur unbedeutende, aber doch auch Gasemissionsquellen. Normalerweise handelt es sich bei dem am Bohrloch hochgepumpten Erdöl um ein Zwei phasengemisch (Flüssigkeit und Gas), das Erdgas freisetzt, welches aufgefangen werden könnte. Das Erdgas tritt in der Hauptsache beim normalen Betrieb vieler Systemteile der Erdgasleitungen aus, wie zum Beispiel beim Entlüften und unvollständigen Abfackeln (Verbrennen) an Erdöl- und Erdgasbohrlöchern, beim Betrieb von Kompressorstationen, Gasverarbeitungsanlagen, gasbetriebenen Steuereinrichtungen sowie bei unbeabsichtigten Leckagen (flüchtige Emissionen). Im folgenden werden kurz zwei Strategien zur Emissionsverringerung vorgestellt. - Weniger Entlüften und wirksames Abfackeln während der Produktion Während der Erdölproduktion muß das Erdgas vom Erdöl geschieden werden, und, wenn ein Bedarf an Erdgas besteht, wird das aufgefangene Erdgas normalerweise als Energiequelle genutzt. Besteht kein Bedarf an Erdgas, wird es direkt freigesetzt (entlüftet), verbrannt (abgefackelt) oder in das Feld reinjiziert, um so zur Erhaltung des Gesteinsdrucks beizutragen oder um das unerwünschte, während der Erdölproduktion anfallende Erdgas zu "entsorgen". Obwohl die Entlüftung und das Abfackeln der Gase streng kontrolliert werden und zunehmend die Reinjektion des Gases praktiziert wird, lassen sich Methanemissionen aus den Produktionsanlagen durch erhöhte Wirksamkeit beim Abfackeln und Wiedereinpressen noch erheblich weiter verringern. Die Emissionen aus der Erdgaserzeugung entstehen während der Förderung, durch Extrak tionsverluste und Systemstörungen. Für eine Verringerung der Emissionen aus diesen Quellen genügen geringfügige Verbesserungen der derzeitigen Praktiken, die auch die durch Methanleckagen verursachten Gefahren mindern und die Verluste verringern werden. Auf diese Weise kann bis zu 50 % des Methans gewonnen werden. - Verbessertes Aufspüren von Leckagen und verbesserte Reparaturen der Rohre Erdgasrohrleitungen korrodieren und entwickeln in der Folge chronische Leckagen. Werden derartige Leckagen verhindert und repariert, nehmen die flüchtigen Emissionen ab. Gleichzeitig treten aber auch folgende drei Vorteile ein: Erhöhung der Sicherheit der Anlagen, Reduzierung der mit den Gasverlusten verbundenen wirtschaftlichen Kosten und schließlich Begrenzung von Umweltschäden. Diese Ergebnisse lassen sich mit Hilfe ver schiedener Maßnahmen erreichen, zu denen ein verbessertes Aufspüren der Rohrleckagen und eine verbesserte Inspektion der Versorgungsrohre sowie Programme für präventive Wartung und präventiven Austausch bestimmter Teile und der verstärkte Einsatz korro sionsbeständiger Materialien (z. B. beschichtete Stähle, PVC, Polyäthylen) gehören. Bis zu 80 % des Methans können hierdurch gewonnen werden. 25 4. 3. 2 Verbrennung Methanemissionen aus der stationären und mobilen Verbrennung fossiler Brennstoffe (vgl. Tabelle 2) können durch Änderung der Verbrennungsprozesse zur Verringerung der erzeugten Gasmenge oder durch den Einsatz von Abgasregeltechniken, wie Katalysatoren, zur Verringerung der Emission von Gasen nach abgeschlossenem Verbrennungsprozeß, eingeschränkt werden. Bislang ist die Machbarkeit bei einigen dieser Möglichkeiten noch nicht demonstriert worden, und in vielen Fällen wurde nicht mit ausreichender Klarheit quantifiziert, in welchem Umfang die Methanemissionen eingeschränkt werden können. CH4-Emissionen aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe können als unbedeutendere Quelle (weniger als 3 %) im Rahmen der Bestandsaufnahme der Methanquellen eingestuft werden. 4. 3. 3 Mitgliedstaaten und Drittländer berichten über Maßnahmen - eine Auswahl Unterzeichnerstaaten des Rahmenübereinkommens über Klimaänderungen: Es wurde von politischen Maßnahmen zur Verringerung flüchtiger Brennstoffemissionen berichtet, die bei der Erzeugung fossiler Brennstoffe, wie beispielsweise Kohle und Erdgas, auftreten. Derartige Politiken fanden ihren Niederschlag in Leitlinien für geringe Emissionen und in Informationsprogrammen zur Förderung freiwilliger Maßnahmen. Niederlande: In den Niederlanden für 80 % der Methanemissionen verantwortlich. Die Regierung und die Erdgasförderunternehmen erwägen Maßnahmen vor allem für eine verstärkte Nutzung des Gases auf Plattformen auf hoher See. ist die Offshore-Förderung aus Sicherheitsgründen Frankreich: Hauptsächlich staatliche Versorgungsunternehmen Gaz de France zwischen 1990 und 1993 den Austausch alter Erdgasrohre auf einer Länge von 6000 km in Angriff. Es idt beabsichtigt, für den Austausch alter Rohrleitungen des bestehenden Netzes auf einer Länge von 1000 km von 1993 an bis zum Jahr 2000 jedes Jahr eine Milliarde FF einzusetzen. Von dieser Maßnahme werden auch indirekte Auswirkungen auf die Methanemissionen erwartet. Frankreich ging davon aus, daß die Verluste zwischen 1990 und 2000 um 27 kt/Jahr verringert werden könnten. nahm das Vereinigtes Königreich: Die Regierung des Vereinigten Königreiches geht von einer Begrenzung der Methanemissionen aus dem Kohlebergbau (0,8 Mio. t im Jahr 1990) bis zum Jahr 2000 auf die Hälfte aus. Sie ermutigt die Versorgungsbetriebe dazu, mehr Methan aus Kohlebergwerken einzusetzen, und wird entsprechende Maßnahmen ergreifen, um die Versorgungsbetriebe zur regelmäßigen Veröffentlichung von Erklärungen über den Fortschritt ihrer Bemühungen um eine Begrenzung der Methanemissionen anzuhalten. Die Behörden des Vereinigten Königreiches haben kürzlich eine Studie über das technische Potential, die Kosten und die Wirksamkeit möglicher Maßnahmen zur Einschränkung von Methanemissionen aus der im Vereinigten Königreich unterirdisch gewonnenen Kohle in Auftrag gegeben. 26 5. MÖGLICHE POLITISCHE MASSNAHMEN DER EU In diesem Kapitel sollen die besten politischen Möglichkeiten zur Begrenzung von CH4- Emissionen vorgestellt und untersucht werden. Bei diesen, nach den verschiedenen Quellen geordneten Möglichkeiten wurde auf einer Reihe vorhandener Politiken oder Studien im Zusammenhang mit kostenwirksamen Maßnahmen zur Verringerung von Methanemissionen aufgebaut. Allerdings muß eingeräumt werden, daß es an Literatur über Kosten-Nutzen-Analysen mangelt. Das Fehlen quantifizierter Daten, vor allem von Daten über die für die Gesellschaft kostengünstigsten Maßnahmen, kann die Formulierung einer Methanstrategie fragwürdig erscheinen lassen. Es wäre daher wirklich zu begrüßen, wenn die EU und ihre Mitgliedstaaten weitere Arbeiten und Untersuchungen in dieser Richtung durchführen würden. In diesem Zusammenhang ist besonders die Arbeit von ECOFYS (über das Kosten-Nutzen-Verhältnis bei Maßnahmen zur Verringerung von Me thanemissionen in den Niederlanden) hervorzuheben. In Abbildung 5 werden die hierbei erzielten Ergebnisse vorgestellt. 5. 1 LANDWIRTSCHAFT Bei der Erörterung politischer Maßnahmen für diesen Bereich, insbesondere solcher Maßnahmen, die auf eine Verringerung von Methanemissionen aus der Viehhaltung abzielen, sollte darauf geachtet werden, daß bei allen mit diesem Bereich verbundenen oder Themen des Umweltschutzes und den diesbezüglichen vorgeschlagenen) Vorschriften ein einheitlicher Ansatz gefunden werden muß. (bestehenden 5. 1. 1 Enterische Fermentation - Verringerung des Viehbestands Um das Potential und die Notwendigkeit einer Verringerung des Viehbestands klar bestimmen und die zukünftige Politik in diesem Bereich beeinflussen zu können, ist es unerläßlich, genauere Daten über Methanemissionen, die durch die multi sektoral en Maßnahmen in der Landwirtschaft verursacht werden, zur Verfügung zu haben. Aus diesem Grunde scheint, kurzfristig betrachtet, die Durchführung einer Maßnahme zur Verringerung des Viehbestands keine geeignete Lösungsmöglichkeit zu sein. - Wirksamere Futterverwertung Entsprechende Möglichkeiten stehen zur Verfügung, aber ihre Kosten sind nicht bekannt, und es ist auch unbekannt, in welchem Umfang diese Möglichkeiten in der EU durchgeführt werden können. Derzeit liegen keine zuverlässigen Daten über die Verringerung von Methanemissionen und die hiermit verbundenen Kosten vor. Eine ganz wichtige Maßnahme, die in Erwägung gezogen werden könnte, ist die Verbesserung des derzeitigen Kenntnisstands auf der Ebene der EU und der nationalen Ebene durch die Förderung der Forschung oder durch die Einleitung einer neuen Forschungskampagne mit dem Ziel, die in diesem Bereich entstehenden Methanemissionen genauer feststellen zu können. 27 - Steigerung der Produktivität der Tiere In einigen Mitgliedstaaten der EU, wie beispielsweise den Niederlanden, Dänemark und Deutschland, besteht derzeit ein Verbot leistungssteigernder Mittel für Milchkühe. Darüber hinaus besteht erheblicher Widerstand gegen den weiteren Einsatz lei stungssteigernder Mittel bei Tieren, was sich auf die mögliche Durchführung einer solchen Maßnahme in der Zukunft auswirken wird. Die Mehrzahl der leistungssteigernden Mittel und der genetischen Verfahren befindet sich heute noch im Stadium der Erforschung, und mit einer Nutzung ist nicht vor dem Jahr 2000 zu rechnen. Es ist nicht leicht, die Kostenwirksamkeit dieser Möglichkeiten zu beziffern. Eine Ausnahme bilden die leistungssteigernden Mittel, deren Kosten im Vergleich zu den bei den Tieren erzielten Einsparungen relativ gering sind. In bezug auf die enterische Fermentation sind daher innerhalb der EU und ihrer Mitgliedstaaten weitere Forschungsarbeiten erforderlich. Aus diesem Grunde werden die genannten Möglichkeiten als derzeit nicht durchführbar betrachtet. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Förderung dieser Art technologischer Anreize in der EU zwar den Viehbestand verringern würde, vor allem jedoch zu einer weiteren Intensivierung der Viehhaltung führen könnte, was die Trennung der Bereiche Viehzucht und Landnutzung bedeuten würde. Eine solche Politik hat mehrere, im folgenden genannten Auswirkungen auf die Umwelt: 1. 2. Eine stärkere Konzentration der tierischen Abfälle (Exkremente) könnte sich bei exzessiver Ausbringung auf den Boden schädlich auf Boden und Gewässer auswirken und würde dann, bei Überschreitung des Schwellenwertes für die Ausbringung, die Gefahr eines Verstoßes gegen die Nitratrichtlinie der EU bedeuten. Weniger Gras und weniger Rauhfutter könnte auch zu einer Beeinträchtigung der Landschaft und der natürlichen Merkmale führen. Bewirtschaftete und gepflegte natürliche Räume könnten nach und nach verschwinden und vernachlässigten natürlichen Räumen Platz machen (wodurch sich Probleme, wie beispielsweise Erosion, Biotope, Feuer, ergeben könnten). 3. Die Schaffung neuer effizienter Kuharten ("Turbokühe") könnte ihre biologische Vielfalt beeinflussen. Um diesen Entwicklungen Rechnung zu tragen, finanziert die EU derzeit im Rahmen der Agro-Umwelt-Verordnung (über EAGFL-Prämien für die Landwirte) Fördermaß-nahmen zur Unterstützung "weniger produktiver" Tiere und zur Wiederansiedlung dieser Tiere in ihrer ursprünglichen geographischen und klimatischen Heimat. 5. 1. 2 Tierische Exkremente tierische Exkremente zur Die erfolgreiche Entwicklung von Anlagen, die Energieerzeugung nutzen, hängt von mehreren wichtigen regionalen Faktoren ab, unter 28 anderem von der Umgebungstemperatur und dem Klima, den wirtschaftlichen, technischen und materiellen Ressourcen, den lokalen Vorschriften und den konkreten Vorteilen der Schaffung einer Energiequelle und eines qualitativ hochwertigen Düngers. Im Hinblick auf die Kostenwirksamkeit scheint sich die vielversprechendste Lösung mit der Einrichtung kleiner und mittelgroßer Kraftwerke zur Erzeugung von Wärme und/oder Strom anzubieten, die leicht zu erbauen, zu betreiben und zu unterhalten sind. Die Nutzung der Energie auf dem Bauernhof (oder auf benachbarten Höfen) läßt sich ebenfalls leicht realisieren. Die Investitionskosten sind relativ gering, und der zweifache Nutzen (in Form von Düngemitteln und Energie) kann recht bedeutend sein. Allerdings ist es für die Akzeptanz und die Entwicklung dieser Techniken in der Zukunft erforderlich, ihren Nutzen zu demonstrieren. Aus diesem Grund sollten in einem ersten Schritt begleitende Maßnahmen, wie zum Beispiel Demonstrationsprogramme, Förderkampagnen, finanzielle Anreize und lokale Machbarkeitsstudien, auf der Ebene der EU, der einzelnen Mitgliedstaaten, der Regionen und Kommunen definiert werden. In einem zweiten Schritt sollte diese Technologie mit Hilfe einer verbindlichen EU- Vorschrift für eine gewisse Größenordnung überschreitende Viehzuchtbetriebe (die Zahl der Tiere ist noch festzulegen) eingeführt werden. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt müßte diese Verpflichtung jedoch in die bestehenden Politiken für Landwirtschaft und Umwelt schutz, (z. B. die Nitratrichtlinie) und die extensive Haltung von Wiederkäuern einbezogen werden. Großkraftwerke zur Erzeugung von Gas und/oder Strom, die hauptsächlich zum Verkauf bestimmt sind, gelten als nichtkostenwirksam. Da die meisten Bauernhöfe in der EU relativ verstreut liegen, müßten die Transportmöglichkeiten erheblich ausgebaut werden, um zum einen die in großen Mengen benötigten tierischen Exkremente (vor allem Schlamm und Flüssigkeit) zur Verarbeitung herbeizuschaffen und zum zweiten die große Menge stabilisierter Abwässer, nach der Zersetzung, aufzufangen und entweder als Dünger auf den Boden und die Kulturpflanzen auszubringen oder anderweitig zu nutzen. Die zu erörternden politischen Maßnahmen sollten daher in zwei Stufen organisiert werden: * Stufe 1: Erarbeitung von Demonstrationsprogrammen mit öffentlicher Unterstützung zur Verdeutlichung der Zuverlässigkeit derartiger Anlagen. Abgedeckte Gruben oder anaerobe Fermenter werden von den Viehzüchtern nur dann akzeptiert, wenn die Wirtschaftlichkeit und technische Zuverlässigkeit dieser Nutzungs-möglichkeiten erwiesen ist. * Stufe 2: Verbindliche Regelung durch die EU zur Einführung dieser Technologie in Viehzuchtbetrieben, die eine gewisse Viehbe standszahl überschreiten (Zahl ist noch festzulegen). 5. 2 ABFALLBEHANDLUNG UND ABFALLBESEITIGUNG Die Maßnahmen der Gemeinschaft in diesem Sektor sind am besten in drei Bereiche aufzuteilen: in allgemeine Maßnahmen, die auf eine Verringerung der Menge organischer 29 Abfalle, die auf eine Deponie verbracht wird, abzielen, in Maßnahmen für neue Deponien und in solche für vorhandene Deponien. Allgemeine Maßnahmen Eine vielversprechende Möglichkeit zur Begrenzung von Methanemissionen stellt die Verringerung der Menge organischer Abfälle dar, die auf Deponien verbracht wird. Diese kostenwirksame Technik muß als Teil eines umfassenden Programms zur Beseitigung von Abfällen gesehen werden, das vorrangig auf die Vermeidung von Abfällen abzielt. Für Abfälle, die dennoch entstehen, müssen verbesserte Methoden der Verarbeitung ihres organischen Anteils gefördert werden. Zur Erleichterung einer intensiveren Gewinnung von Methan können zusätzliche Maßnahmen erforderlich sein, zu denen unter anderem die Erarbeitung geeigneter Normen und Kriterien für die Kompostierung gehören sowie die Förderung einer getrennten Abfuhr organischer Abfälle, wodurch die Bereitstellung geeigneter Zugaben für die verschiedenen Gewinnungsverfahren verbessert werden soll. Insbesondere die Kompostierung hat den Vorteil, eine kostenwirksame Maßnahme mit nur geringem Investitionsbedarf zu sein, falls das Endprodukt von ausreichend hoher Qualität ist, um als Bodenverbesserer verkauft werden zu können. Obgleich im allgemeinen der stofflichen Verwertung Vorrang eingeräumt werden sollte, sofern keine umweltpolitischen, wirtschaftlichen und technologischen Gründe dagegen sprechen, kann auch die Energiege winnung aus organischen Abfällen in Erwägung gezogen werden. Die Gemeinschaft könnte mit entsprechenden Maßnahmen dazu beitragen, diese Lösungen in Zusammenarbeit mit Regionen oder Kommunen umzusetzen. Hierfür bieten sich Pro gramme zur Schwerpunktinformation an, insbesondere über Projekte zur Verringerung organischer Abfälle und zur getrennten Müllabfuhr. Auf EU-Ebene sollten Bemühungen um eine Vermeidung der Erzeugung von Verpackungsabfällen und darüber hinaus um eine Wiederverwendung, stoffliche ist, um eine Rückgewinnung von Verwertung und, falls dies nicht möglich Verpackungsabfällen oberste Priorität haben. Außerdem sollte die Nutzung von Materialien aus der stofflichen Verwertung als Bestandteile der Verpackung selbst ge fördert werden. Wettbewerbsnachteile von Erzeugnissen aus der stofflichen Verwertung wegen ihres Preises könnten durch die Einführung finanzieller Anreize zur Förderung des Einsatzes dieser Erzeugnisse aufgehoben werden. Wenn die oben beschriebenen politischen Maßnahmen umgesetzt würden, ließe sich in der Zukunft die Menge organischer Abfälle begrenzen, die für die Verbringung auf eine Deponie bestimmt sind. Neue Deponien Wurden andere Möglichkeiten zur Verringerung der Methanemissionen geprüft und als nicht durchführbar befunden, sollten Techniken zur Gewinnung und Nutzung des freigesetzten Methans in neuen Deponien eingesetzt werden. In diesem Zusammenhang ist auf eine in Vorbereitung befindliche Rechtsvorschrift der Gemeinschaft hinzuweisen, die die Einrichtung neuer Deponien von einer Genehmigung abhängig macht, mit der sichergestellt werden soll, daß vor Inbetriebnahme der Deponie Systeme zur Gewinnung und Verarbeitung von Methan eingerichtet wurden. Diese Rechtsvorschrift schreibt 30 insbesondere vor, geeignete Maßnahmen zur Überwachung der Ansammlung und Wanderung von Deponiegasen zu ergreifen. Diese Deponiegase müssen aufgefangen, behandelt und so genutzt werden, daß eine Schädigung oder eine Verschlechterung der Umwelt und eine Gefahr für die Gesundheit des Menschen gemäß strengen Normen möglichst gering gehalten wird. Bestehende Deponien Die vorgenannten Politiken werden kaum Auswirkungen auf bereits deponierte Abfälle haben, die jedoch die wichtigste Quelle von CH4-Emissionen darstellen. Aus diesem Grunde müssen hierfür besondere Maßnahmen ergriffen werden. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß die bestehenden Deponien nicht als Anlagen zur Methanerzeugung ausgelegt sind, was ihre nachträgliche Ausrüstung erschwert. Es gibt allerdings durchaus entsprechende Technologien, die bereits in einer begrenzten Anzahl von Deponien im Einsatz sind. Maßnahmen sollten gefördert werden, die die Anwendung dieser Technologien in anaeroben Deponien vorschreiben. Mit einem Gemeinschaftsgesetz sollte die nachträgliche Ausrüstung der Deponien mit Systemen zum Auffangen und zur Nutzung von Methan immer dann vorgeschrieben werden, wenn dies möglich ist. Das gewonnene Gas könnte entweder verkauft, an Ort und Stelle genutzt, in Strom umgewandelt oder, wenn dies nicht machbar ist, abgefackelt werden. In einer in Vorbereitung befindlichen Rechtsvorschrift der Gemeinschaft wird die Erarbeitung von Plänen für bestehende Deponien vorgeschrieben, wozu auch eine Bewertung dieser Möglichkeiten gehört. In Zukunft könnten sowohl auf nationaler Ebene als auch auf der Ebene der EU finanzielle Anreize geschaffen werden müssen, um eine intensivere Gewinnung von Methan sowie die Nutzung und weitere Entwicklung geeigneter Technologien zu fördern. Die EU wird Mittel für Forschungszwecke und zur Erkundung verbesserter Techniken zur nachträglichen Ausrüstung der Deponien bereitstellen müssen. Gewisse Probleme treten bei Systemen zur Methangewinnung in bereits im Betrieb be findlichen anaeroben Deponien im Zusammenhang mit der Nutzung des Methans wegen der Produktionsschwankungen (Qualität, Druck und Menge) und der Tatsache auf, daß es nicht einfach ist, diese Techniken in ein Erdgasversorgungsnetz einzubeziehen. Deshalb wird das gewonnene Gas zumeist an Ort und Stelle genutzt oder abgefackelt, wodurch mindestens 95 % des vom freigesetzten Methan verursachten Treibhauseffekts ausgeschaltet werden (vgl. hierzu Kapitel 2). Trotz der erheblichen Investitionen und Betriebskosten, die mit der Gewinnung und der Nutzung dieses Gases verbunden sind, stellen diese Maßnahmen aufgrund des großen Potentials, was die Abschwächung des Treibhauseffekts anbelangt, dennoch eine kostenwirksame Möglichkeit dar (vgl. hierzu Punkt 2. 6). 5. 3 ENERGIE 5. 3. 1 Gewinnung und Verteilung fossiler Brennstoffe 5. 3. 1. 1 Kohle Qualität und Quantität des gewonnenen Gases bestimmen die Möglichkeiten seiner Nutzung und sind ihrerseits zu einem großen Teil von den eingesetzten Gewinnungsver- 31 fahren abhängig. Wenn die Emissionen verringert werden sollen, müssen Nutzungs möglichkeiten für das aufgefangene Methan entwickelt werden. Mit dem Verkauf und/oder der Nutzung des Methans können die Kosten der Gewinnung in bestimmten Fäl len ausgeglichen werden. Die Verbesserung von Techniken zur Gewinnung von Methan können nicht nur die Methanemissionen in die Atmosphäre verringern, sondern auch für sicherere, produktivere Bergwerke mit geringeren Entlüftungskosten sorgen. Zwischen 1990 und 2005/2010 werden der Kohleabbau in der EU und damit die CH4- Emissionen zurückgehen. Darüber hinaus ermöglichen die derzeit betriebenen Politiken in bedeutenden kohlefördernden Ländern im Jahre 2010 eine Begrenzung der CH4-Emis- sionen in diesen Ländern um 40 % gegenüber dem Stand von 1990. Technologien zur Methangewinnung sind bereits technisch verfügbar. Eine zusätzliche Begrenzung der Emissionen könnte durch eine weitere Verbreitung der Gewinnungs techniken erreicht werden, weshalb der derzeitige Stand der Technik in Bergwerken mit den besten verfügbaren Technologien definiert und so bald wie möglich umgesetzt werden sollte. Allerdings hängt die Anwendung dieser Technologien in den Bergwerken der EU von den Besonderheiten der Bergwerke im jeweiligen Mitgliedstaat ab. In den kommenden Jahren wird die Kohleproduktion in der EU weiter zurückgehen. Immer mehr Bergwerke müssen stillgelegt werden. Der Kohlesektor stellt generell eine finanzielle Belastung für diejenigen Mitgliedstaaten dar, die die Kohleindustrie subventionieren. In diesem Zusammenhang wäre es äußerst schwierig, zusätzliche Ausgaben zu rechtfertigen, die für die Umsetzung von Techniken zur Methangewinnung erforderlich wären. Folglich sollte sich eine Initiative der EU nur darauf beschränken, die betreffenden Mit gliedstaaten dazu zu ermutigen, Programme zur Verringerung von Methanemissionen oder Maßnahmen zur Förderung der Anwendung der besten verfügbaren Gewinnungstechniken in denjenigen Bergwerken durchzuführen, die innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens (beispielsweise innerhalb von 10 Jahren) noch in Betrieb sein werden. Eine weitere In itiative, die ins Auge gefaßt werden könnte, ist die Stärkung des finanziellen Instruments der Haushaltslinie der Europäischen Gemeinschaft für Kohle und Stahl (EGKS), das auf die Unterstützung von Forschungsvorhaben zur Förderung der besten verfügbaren Technologien zur Begrenzung von Methanemissionen abzielt. 5. 3. 1. 2 Erdgas Für die Durchführung vorhandener Techniken zur Begrenzung von Leckagen sind finanzielle Unterstützung und angemessene Anreize notwendig. Aus diesem Grunde könnte ein erster Schritt mit der Einführung einer EU-Norm zur Begrenzung von Lecka gen unternommen werden, die darauf abzielt, die weniger effizienten Teile der Über- tragungs- und Verteilungsnetze durch geeignete Ersatzmaterialien auszutauschen. Diese Maßnahme könnte in jedem betroffenen Mitgliedstaat nach einem bestimmten Zeitplan durchgeführt werden. Ein Vorschlag für eine Norm bezüglich der Minimierung von Leckagen könnte lauten: 350 m3/km/Jahr. Frankreich und vor allem das Unternehmen Gaz de France schätzte die Gasverluste in modernen Netzen, für die Materialien, wie bei spielsweise unlegierter schweißbarer Stahl, beschichteter Stahl oder Polyäthylen, verwendet wurden, auf 350 mVkm/Jahr, wohingegen die Leckagen in bestehenden Netzen 32 aus Graugußeisen auf 3500 m3/km/Jahr geschätzt wurden. Wie in Punkt 4. 3. 3 erwähnt, ersetzt Frankreich derzeit Teile seiner alten Gasleitungen. Eine zweite Maßnahme könnte in der häufigeren Kontrolle der Rohrleitungen bestehen. Eine von CITEPA durchgeführte Studie (vgl. Pkt. 5. 4) zeigt, daß die Verdoppelung der Kontrollhäufigkeit in Europa, also die Kontrolle von zirka 800 km pro Jahr (derzeit werden in der EU durchschnittlich 400 km/Jahr/Mann kontrolliert) eine Verringerung der Leckageverluste um 50 % mit sich bringen könnte. Im Gegensatz zum Kohleverbrauch, wird im Vergleich zu den Verbrauchszahlen des Jahres 1990 von einem Anstieg des Erdgasverbrauchs um 60 % im Jahr 2010 ausgegangen. 5. 3. 2 Verbrennung In Anbetracht des sehr geringen Beitrags der Verbrennung zu den Methanemissionen (weniger als 3 %) besteht hier kein unmittelbarer Bedarf an politischen Maßnahmen. Dar über hinaus ist im Hinblick auf den Verkehrssektor aufgrund der weiten Verbreitung von Katalysatoren eine Verringerung eines Teils dieser Emissionen zu erwarten. 5. 4 SCHLUSSFOLGERUNGEN Die folgende Tabelle zeigt die Vorstellungen der Kommission für ein Aktionsprogramm zur Begrenzung der Methanemissionen in der EU auf. Die weiter oben ausgeführten politischen Maßnahmen für die drei Hauptbereiche werden in der nachfolgenden Tabelle zusammengefaßt und vorgestellt. 33 ZUSAMMENFASSUNG DER POLITISCHEN MASSNAHMEN DER EU, DIE IM ZU SAMMENHANG MIT DER VERRINGERUNG VON METHANEMISSIONEN ERÖRTERT WERDEN SOLLTEN LANDWIRTSCHAFT * Enterische Fermentation - Förderung und Anreize (auf Ebene der EU und der Mitgliedstaaten) für Politiken und Maßnahmen im Bereich der Forschung. * Tierische Exkremente /. Stufe: Demonstrationsprogramme auf der Ebene der EU, der einzelnen - Anaerobe Fermenter oder abgedeckte Gruben (vorzugsweise mit Energienutzung oder, falls nicht machbar, Abfackeln des Methans) - Mitgliedstaaten, der Regionen und Kommunen - 2. Stufe: Verpflichtung auf EU-Ebene zur Einfuhrung eines Systems zur Gewinnung und Nutzung von Methan, die für Viehzuchtbetriebe ab einer bestimmten Größenordnung gilt (Zahl der Tiere ist festzulegen) ABFALL * Allgemeine Maßnahmen - Förderung folgender Maßnahmen auf der Ebene der EU, der einzelnen Mitgliedstaaten, der Regionen und Kommunen:. Minimierung der Entstehung organischer Abfalle, einschließlich Verpackung,. Förderung der getrennten Abfuhr organischer Abfälle,. Stoffliche Verwertung organischer Abfalle (z. B. durch Kompostieren) und Energiegewinnung aus organischen Abfällen. Der stofflichen Verwertung sollte, sofern umweltverträglich, Vorrang vor der Energiegewinnung eingeräumt werden. Die Auswirkungen beider Formen der Verwertung auf Umwelt, Wirtschaft und Wissenschaft müssen jedoch berücksichtigt werden. Die Bewertung dieser Auswirkungen könnte sicherlich in gewissen Fällen zu einer Bevorzugung der Energiegewinnung führen. - Finanzielle Anreize zur Unterstützung wiederverwerteter Erzeugnisse auf der Ebene der EU und der Mitgliedstaaten * Neue Deponien - EU-Vorschriften, nach denen bei Fehlen anderer Möglichkeiten der Verringerung der Methanemissionen neue anaerobe Deponien nur mit einem System zur Gewinnung und Nutzung von Methan betrieben werden dürfen * Bestehende Deponien - EU-Vorschriften, die den nachträglichen Einbau von Systemen zur Gewinnung und Nutzung von Methan in bestehende Deponien vorschreiben, wo immer dies möglich ist. Unterstützung und Förderung von Methangewinnungsverfahren mit Energiccrzeugung durch finanzielle Anreize auf der Ebene der EU und der Mitglicdstaatcn. Ist dies nicht möglich, Förderung des Abfackeins. ENERGIE * Kohle - EU-Empfehlung an die Mitgliedstaaten, Programme zur Verringerung von Methanemissionen aufzustellen, mit denen die besten verfügbaren Gewinnungstechniken im Kohlebergbau gefördert werden * Erdgas - Festsetzung einer EU-Norm zur Minimierung von Leckagen - Erhöhung der Kontrollhäufigkeit der Rohrleitungssysteme, auf nationaler Ebene 34 Im Hinblick auf diesen Strategievorschlag kann auf eine von der EU finanzierte und im November 1993 abgeschlossene Studie (CITEPA) verwiesen werden. In dieser Studie wurden die folgenden zwei Szenarien für zukünftige Entwicklungen im Zusammenhang mit Methanemissionen in der EU vor der Erweiterung (Zwölfergemeinschaft) für die Jahre 2005 und 2010 entworfen: 1. Das Szenario der derzeit betriebenen Politiken. Es baut auf den derzeit in den einzelnen Mitgliedstaaten (EU-12) betriebenen nationalen Politiken auf und führt zu einer ersten Bewertung der Begrenzung von Methanemissionen, die der nachstehenden Tabelle zu entnehmen ist. 2. Das ehrgeizigere Szenario eines empfohlenen Gemeinschafts programms. Es baut auf dem Szenario der derzeit betriebenen Politiken auf und umfaßt eine Reihe zusätzlicher politischer Maßnahmen. Es ist der vor geschlagenen Strategie sehr ähnlich und führt zu einer zweiten Bewertung, die eine drastischere Begrenzung der Methanemissionen ergibt (vgl. nachstehende Tabelle). Anmerkung: Die in dieser Studie vorgeschlagenen Gemeinschaftsmaßnahmen sowie die Ergebnisse der Emissionsvorhersagen einer Zwölfergemeinschaft, auf die EU-15 transponieren und extrapolieren, ohne dadurch die insgesamt negativ zu aus diesen beiden Szenarien gezogenen Schlußfolgerungen beeinflussen. recht einfach von lassen sich Es ist darauf hinzuweisen, daß einige Mitgliedstaaten in allen Schwerpunktbereichen (Landwirtschaft, Abfall, Energie) verschiedene Maßnahmen ergriffen haben, die bereits zusätzliche indirekte Auswirkungen auf die vorgeschlagene Strategie zur Verringerung von Methanemissionen hatten oder haben werden, obwohl diese Maßnahmen gar nicht konkret im Hinblick auf dieses Ziel ergriffen wurden oder werden. Dies trifft insbe sondere auf die Bereiche Landwirtschaft und Energie zu, in denen ein Rückgang der Methanemissionen aufgrund der mit der Gemeinsamen Agrarpolitik betriebenen Verringerung des Viehbestands einerseits und der Einschränkung des Kohleabbaus in der EU andererseits über das Jahr 2000 hinaus erwartet wird. Diese Auswirkungen wurden bei der in der CITEPA-Studie enthaltenen Bewertungsvorhersage über die Methanverringerung berücksichtigt. In der nachstehenden Tabelle werden die Ergebnisse dieser Studie zusammengefaßt. Sie zeigt die Vorhersagen für die Verringerung der Methanemissionen für die Jahre 2005/2010 im Vergleich zum Stand des Jahres 1990 auf der Grundlage der nachfolgenden beiden Szenarien auf: a) derzeit betriebene Politiken b) zusätzliche zu erwägende politische Maßnahmen der EU 35 Derzeit betriebene Politiken 2005 Empfohlene Politiken 2005 Derzeit betriebene Politiken 2010 Empfohlene Politiken 2010 Landwirtschaft - 7. 00% Abfall Energie Insgesamt -11. 1% -18. 5% -10. 6% -24% -45% -24% -30% -9. 70% -14. 5% -25. 3% -14. 3% -34% -60% -34% -41% (Quelle: CITEPA, Nov. 1993, EU-12) Wie aus dieser Tabelle hervorgeht, ist im Jahr 2005 und 2010 gegenüber den Werten aus dem Jahr 1990 mit Begrenzungen der Emissionen um 30 % und 41 % zu rechnen, falls das Szenario der zu erwägenden Politiken umgesetzt wird. Die Tabelle weist für diesen Fall im Vergleich zum Szenario der derzeit betriebenen Politiken ebenfalls aus, daß die zu erwartenden Verringerungen bei den Methanemissionen auch drei Mal so hoch aus fallen könnten. Um jedoch einer Fehlinterpretation der in der CIPEPA-Studie vorgelegten Ergebnisse zuvorzukommen, sei darauf hingewiesen, daß derzeit mehrere Parameter im Zusammenhang mit Methan noch unbekannt sind, wie beispielsweise die Emissionsfak toren, für die derzeit nur recht unsichere Daten zur Verfügung stehen. Dies spiegelt sich daher auch in den Ergebnissen der Studie wider. 36 ANHANG Abbildungen Tabellen Literaturangaben 37 Messungen der globalen Methankonzentrationen Neuzeitliche Aufzeichnungen Siple-Station Byrd-Station Dye-Station Wostok-Station 1800-f • o D 1300H 800-4 > CL CL c eu c o c <u N C O C. ' • o a - 3004 10* 10s KT 10» 10* icr 10° Jahre vor 1990 Jährliche atmosphärische Methankonzentrationen während der vergangenen 160. 000 Jahre (Rekonstruktionen aus Kernbohrungen im Eis und NOAA/CMDL Probenahme-Netz) Quelle: Oak Ridge (1990) Fig 1 ppbv = ppb = part per billion ( in volume) Globaler Beitrag der Zunahme der Strahlenabsorption durch Gase für das Jahr h)< K) ^croor jioxi-ae. 5 5% N firous Ox i ae. 5% CFCs: 1 1% Methane : 1 8% Geschätzt auf der Grundlage des entsprechenden Kohlendioxidäquivalents unter Verwendung der IPCC-Erwärmungspotentiale für einen Zeitraum von 100 Jahren (IPCC, 1990a). Nur anthropogene Emissionen. Dieses Diagramm soll einen allgemeinen Eindruck des Beitrags von Methan zur zukünftigen Erwärmung vermitteln. Als Grundlage hierfür wurden die vom IPCC (1990a) vorgestellten Werte der potentiellen Beiträge zur globalen Erwärmung herangezogen. Diese Werte werden jedoch aus verschiedenen wissenschaftlichen und methodischen Gründen ständig revidiert. Es ist davon auszugehen, daß zukünftige Untersuchungen zeigen werden, daß sich der Beitrag der Fluorchlorkohlenwasserstoffe gegenüber dem hier dargestellten als geringer und der Beitrag der übrigen Gase als ungefähr gleich oder größer herausstellen wird. F i g. 2 lc\ Die vergangenen zwei Jahrhunderte 1. 6- Atmosphärische Daten L Ausschnittsvergrößerung für die vergangenen zehn Jahre 1. 7 Part» Union 1. 41 Daten aus 1 2 Kernbohrungen im Eis 1. 0 0. 8 06 1750 1800 1850 1900 1950 Parts Per Million 1. 6 •F o i«3 IS * ** 1. 5 I 1978 Der atmosphärische Methangehalt nimmt um 1 % pro Jahr zu. 1980 1 1982 _L 1984 1 1986 1988 1990 Quellen: Stauffer et al, 1985; Blake & Rowland, 1988 Letzte 10 Jahre fig 3 (ai > x> o- a, d o 'S ë 1650 1550 1450 I- 1350 j- 1250 j- 1150 1050 950 850 750 650 <u N Ci O DE08 Punkt J Mizuho-Station Gipfel (Bern) Gipfel (Grenoble) Cape Grime *. ok/^> *• r 5-t 0. 40. 2 -t-> a, 0. 35 £ en 0. 30 JQ C 0. 25 •S cri 0. 20 Jo. i 0. 05 "° O 0 •s c N 300 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 Jakr '83 84 '85 36 '87 '88 39 '90 •91 '92 '93 SI im Eis iïcape Grim, Tasmanien, werden ebenfalls g e z^ um den a) Methankonzentrationen während der vergangenen 1000 Jahre, rekonstruiert aus vJZhnmoen in der Antarktis. Direkte Beobachtungen der S «mften Übergang von den Messungen mittels Kernbohrungen im Eis zu den häScSessungen aufzuzeigen. Die Zunahme der » ? " « £ £ S f £E Ï rfpr 7,,nahme des Methangehalts in der vonndustnellen Zeit ist auf der rechten Acnse £ S S ^ f f œ 0 9 9 0) ist der Effekt der Überlappung mit Distickstoffoxid Î T S 2Ï Mittel der Methankonzentration für den Zeitraum von 1983 bis 1993. Der Rückgang der Wachstumsrate zwischen 1992 und 1993 ist zu erkennen. obau = ccO = part per b i l ü cn iin voluret F i g. 4 H-\ Tabelle: Maßnahmen zur Begrenzung der Methanemissionen im Jahr 2000, entsprechend den Angaben in dieser Studie ~- ~^ Maßnahmen Verringerung der CH4-Emissionen kt CH4/Jahr Verringerung der C02-Emissionen kt C02/Jahr Kosten HFL/t CH4 Erdgasproduktion. 1. Verstärkte Erdgasnutzung 2. Weiter verstärkte Erdgasnutzung 3. Abfackeln auf Plattformen auf hoher See Erdgasversorgung 4. Ersatz der Graugußeisenrohre 5. Verdoppelung der Leckagenkontrollhäufigkeit 11 (1%) 22 (2%) 6 (1%) 52 (5%) 9 (1%) Tierische Exkremente 6. Anpassung des Stalls/der Lagerung 7. Großangelegte Vergärung 8. Vergärung auf dem Bauernhof (im mesophilen Bereich) 9. Vergärung auf dem Bauernhof (im psychrophilen Bereich). 18(2%) 4 (0%) 6 (1%) 12 (1%) Deponien, Deponiegasgewinnung 10. Stromerzeugung 11. Aufwertung 12. Abfackeln Deponien, verminderte Ablagerung auf Deponien 13. Kompostierung 14. Fermentation 15. Verbrennung 72 (7%) 31 (3%) 51 (5%) 5 (1%) 1 (0%) 6 (1%) 0 0 -14 0 0 0 16 16 27 158 39 0 -2 1 96 -160 - 18 1000 4500 3000 0 -120 960 1100 -95 -70 16 600 1300 15700 Insgesamt 307 (31%) | 336 Kosten (1000 HFL/+ CH4 I. 1S. r. 'S. _. _. I. 10 _ }. •1 " 19 11 2 8 1* y~~^9 ^' 2 00 100 30O vermiedene CH4-Emissionen (kt CHJ Abb. : Kurve der Maßnahmen zur Methanbegrenzung für das Jahr 2000 in den Niederlanden: ohne zusätzhche/vermiedene C02-Emissionen. Die Zahlen beziehen sich auf Tabelle A. F i g. '5 «4-2. Geschätzte derzeit vorhandene Senken und Quellen für Methan (Lelieveld & Crutzen, 1993) Schätzungen der derzeitigen Methansenken und Methanquellen Mty" Quellen Natürliche Quellen Natürliche Feuchtgebiete (Sümpfe, Marschland, Tundren, usw. ) Termiten Ozeane Frischwasser Destabilisierung von CH4-Hydraten Natürliche Quellen insgesamt Anthropogene Quellen Reisfelder Enterische Fermentation (hauptsächlich durch Wiederkäuer) Deponien Biomasseverbrennung Tierische Abfälle Hausabwässer Kohlebergbau Erdgas- und Erdölbohrungen, Freisetzung bei Entlüftung und Gasleitungen Anthropogene Quellen insgesamt Quellen insgesamt Senken Reaktionen mit OH in der Troposphäre Entfernung über Böden Reaktionen mit OH, Cl und O (*D) in der Stratosphäre Senken insgesamt Zunahme in der Atmosphäre9 125+70 30±30 10±5 5±5 5±5 175 70±50 80±20 40±25 30±15 25±10 25±10 35±10 80±45 385 560±90 455±50 30±25 45±10 530±85 30±5 Tabelle 1 Auf der Grundlage der Zunahmen der CH4-Konzentrationsmessungen i-V3 Tabelle 2: CORINAIR 1990 Zusammenfassung (Anthropogene Quellen) A B DK D F FL GR I IRL L NL ES P S UK 100 137 866 6000 1100 1100 963 3803 0 3 550 8912 356 938 200 7800 3958 6106 112000 149900 6500 21 16733 3580 426 1900 44174 6913 9608 500 C H4 in Tonnen Öffentliche Stromerzeugung, Kraft- Wärme-Kopplung und Fernheizung Verbrennung in Gewerbe, Institutionen und zur Erzeugung von Raumwärme Verbrennung in Industrie 1200 Produktionsverfahren NE 2718 14118 710 40 10000 6600 2100 6000 5900 AZ 25 1413 9527 7614 200 0 37 0 1600 7300 2904 4173 8100 3880 1547 14 0 0 Gewinnung und Verteilung fossiler Brennstoffe Einsatz von Lösungsmitteln 91600 42437 11938 1547000 310100 100 363756 347460 10180 1628 940 683662 1978 0 1210500 0 0 0 ~ 0 NE 0 0 0 0 20 0 0 NE 0 Straßenverkehr 2700 9161 IE 0 1811 1056 70000 22300 1880 3733 25229 1160 2000 600 7550 876 8154 40 172 14 6400 11446 1391 12718 10500 160 1629 169 3498 300 311000 4620 121600 2249000 739500 67100 202467 1302802 138340 3838 378000 506711 35180 179755 1088000 Sonstige mobile Quellen/Maschinen Behandlung und Beseitigung von Abfällen Landwirtschaft 202600 262564 263123 2052000 1611200 163000 362674 1764207 642610 17650 520000 874158 203662 205078 1076100 Corinair 1990 Insgesamt pro Mitgliedstaat 617000 339703 407250 6054000 2847200 249330 935928 3485529 796110 23768 917670 2141872 254100 415782 3386100 CORINAIR 1990 - Zusammenfassung (Anthropogene Quellen) CH4 in kt (= 1000 t) EU insgesamt nach Schwerpunktbereich ED insgesamt nach Schwerpunktbereich (%) öffentliche Stromerzeugung, Kraft-Wärme-Kopplung und Fernheizung Verbrennung in Gewerbe, Institutionen und zur Erzeugung von Raumwärme Verbrennung in Industrie Produktionsverfahren Gewinnung und Verteilung fossiler Brennstoffe 25 370 49 49 4623 0. 11 1. 62 0. 22 0. 21 20. 21 » _-__———_—_—————__————— ________________________ Einsatz von Lösungsmitteln 0. 02 Straßenverkehr Sonstige mobile Quellen/Maschinen Behandlung und Beseitigung von Abfällen Landwirtschaft CORINAIR 1990 Insgesamt für EU 181 26 7328 10221 22872 0 0. 79 0. 11 32. 04 44. 69 100 Tabelle 3 V* Technische Möglichkeiten zur Verringerung von Methanemissionen Technische Möglichkeiten LANDWIRTSCHAFT Begrenzung von CH4 Verfügbark eit Kosten Enterische Fermentation - Verringerung des Viehbestands - Wirksamere Futterverwertung - Steigerung der Produktivität der Tiere max % 10 - 20% ? 5 - 30% Ja Ja Gering Tierische Exkremente - Abgedeckte Gruben - Fermenter bis zu 80% bis zu 70% Ja Ja Gering/Mittel Gering/Mittel BEHANDLUNG UND BESEITIGUNG VON ABFÄLLEN Deponien - Anaerobe Deponie: Gewinnung und Nutzung von Methan - Aerobe Deponie - Semi-aerobe Deponie - Verringerung der zu deponierenden Abfälle 30 - 70 % mehr als 80% bis zu 50% bis zul00% Ja FuE Ja Ja Mittel Hoch Mittel Gering/Mittel ENERGIE Kohlebergbau - Verbesserte Gewinnung aus "Altem Mann" - Entgasung vor Kohleabbau - Nutzung der Ventilationsluft Erdgas - Weniger Lüften und Abfackeln - Verbessertes Aufspüren von Leckagen & Reparaturen der Rohrleitungen 20 - 50 % Ja Gering bis zu70% 10 - 90 % Ja FuE Mittel/Hoch Mittel/Gering bis zu50% bis zu80% Ja Ja Gering Gering/Mittel Tabelle 4 4-(=> LITERATURANGABEN 1. 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DOKUMENTE DE 14 11 Katalognummer : CB-CO-96-567-DE-C ISBN 92-78-11400-6 Amt für amtliche Veröffentlichungen der Europäischen Gemeinschaften L-2985 Luxemburg