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Öl- und Gasförderung in den USA
Globales Ethan nimmt wieder zu
In der Natur werden die Gase Ethan, Propan und eine Reihe weiterer Nicht-Methan-Kohlenwasserstoffe (NMHC) bei der Gewinnung und dem Verbrauch von fossilen Kohlenstoffverbindungen sowie bei Vulkanismus, Waldbränden und Buschfeuern freigesetzt. Für etwa drei Viertel des weltweit in die Atmosphäre abgegebenen Ethans ist jedoch der Mensch verantwortlich, so beispielsweise durch die Verbrennung von Biomasse oder den Einsatz des Gases in der Industrie und Haushalt.
Ein Forschungsteam, dem auch Experten von der Empa angehörten, hat nun festgestellt, dass der rückläufige Trend der globalen Ethanemissionen, die seit ihrem Spitzenwert im Jahr 1970 stetig gesunken waren, zwischen 2005 und 2010 auf der nördlichen Halbkugel zum Stillstand kam und sich seitdem umgekehrt hat. So erhöhte sich der Ausstoss in der nördlichen Hemisphäre zwischen 2009 und 2014 um jährlich rund 400 000 Tonnen.
Fachleute gehen davon aus, dass die etwa seit dem Jahr 1970 gesunkenen Werte für Ethan und andere Nicht-Methan-Kohlenwasserstoffe hauptsächlich durch bessere Emissionskontrollen erzielt wurden. Diese führten zu niedrigeren Emissionen in der Öl- und Gasförderung, -lagerung und -verteilung, wie auch zu verringerten Abgasen bei Pkws und Lkws.
Doch rund 60% der in den vergangenen 40 Jahren erzielten Reduktion der Ethankonzentrationen wurde nach Erkenntnissen der Forscher in den vergangenen fünf Jahren bereits wieder verspielt. Sollte sich dieser Trend ungebremst fortsetzen, würden die Ethankonzentrationen in etwa drei Jahren wieder die Spitzenwerte der Siebzigerjahre erreichen. Dass sich die Konzentration von Gasen in der Atmosphäre derart schnell und stark verändert, ist äusserst selten.
Die für die Studie analysierten Luftproben stammen von über 40 Orten rund um den Globus, so auch vom Jungfraujoch. Mehr als 30 000 Luftbehälter von der Grösse einer Getränkeflasche wurden in den letzten zehn Jahren vom Earth Systems Research Laboratory (ESRL) der National Oceanic and Atmospheric Administration’s (NOAA) in Boulder mit Proben befüllt.
Vergleicht man die Orte, von denen die Luftproben stammen, so wurde die stärkste Zunahme von Ethan und dem kurzlebigeren Propan laut Studie über dem Zentrum und dem Osten der USA festgestellt, wo die Erdöl- und Erdgasindustrie besonders aktiv ist. Die Forscher kamen daher zu dem Schluss, dass die zusätzlichen Emissionen aus der Öl- und Gasförderung in den USA wohl die Hauptursache für die Trendumkehr bei den atmosphärischen Ethanwerten sein dürften. Insgesamt nehmen die NHMC in der nördlichen Hemisphäre der Studie zufolge um etwa 1,2 Millionen Tonnen pro Jahr zu.
Als Bestandteil von Erdgas spielt Ethan eine wichtige Rolle in der Atmosphäre der Erde. Durch seinen Zerfall nahe der Erdoberfläche kann es zu bodennaher Ozonverschmutzung kommen, die als Gefahr für Gesundheit und Umwelt gilt. Die chemischen Modelle des Forscherteams zeigen, dass der Anstieg des Ethans sowie ähnlicher Kohlenwasserstoffe besonders in den Sommermonaten zu einer Erhöhung des bodennahen Ozons führen dürfte.
Federführend war bei der Studie die University of Colorado Boulder. Neben der Empa waren zudem Wissenschaftler aus Deutschland, England, Belgien und Neuseeland beteiligt.
D Helmig, S Rossabi, J Hueber, P Tans, SA Montzka, K Masarie, K Thoning, C Plass-Duelmer, A Claude, LJ Carpenter, AC Lewis, S Punjabi, S Reimann, MK Vollmer, R Steinbrecher, JW Hannigan, LK Emmons, E Mahieu, B Franco, D Smale, A Pozzer, Reversal of global atmospheric ethane and propane trends largely due to US oil and natural gas production, Nature Geoscience (2016), doi:10.1038/ngeo2721
Zusätzliche Informationen
Nature Geoscience (2016), News & Views, H Hakola, H Hellén, The return of ethane
EmpaNews #49, Juli 2015,
Fokus: Atmosphärenforschung