Methan: Welche Auswirkungen das natürliche Treibhausgas für unser Klima hat

Methan ist eines der wichtigsten Treibhausgase, spielt aber auch bei biologischen und ökologischen Prozesse eine große Rolle. Das farb- und geruchlose, brennbare Gas entsteht durch biologische Zersetzungsprozesse, bei denen organisches Material von der Luft abgeschlossen wird. Dies ist etwa auf Reisfeldern, in Mülldeponien oder Meeressedimenten der Fall.

Methan aus tauenden Permafrostböden

Weiter wird Methan in Klär- und Biogasanlagen sowie in Sümpfen gebildet, aber auch im Verdauungstrakt von Rindern. Mittlerweile bringen die Tiere weltweit pro Jahr bis zu 80 Millionen Tonnen des Gases hervor. Daneben erzeugen Termiten beträchtliche Mengen. Bei diesen Prozessen sind Methanerzeugende Bakterien (Methanbildner oder Methanogene) aktiv (andererseits bauen spezialisierte Mikroben das Gas ab, dabei entstehen Kohlendioxid und Wasser). Zudem ist es in Kohle- und Erdgasfeldern vorhanden und wird bei der Förderung dieser Rohstoffe frei. 

Ebenso steigt Methan aus tauenden Permafrostböden empor. Insgesamt stammen 50 bis 65 Prozent der globalen Emissionen aus anthropogenen Quellen. Erdgas etwa besteht bis zu 90 Prozent aus Methan, das auch Hauptbestandteil von Heizgas, Stadtgas und Biogasen ist. 

Methan: Grundstoff in der Chemie-Industrie

Methan-Luft-Gemische können auch explodieren. In Steinkohlenbergwerken verursachen sie zusammen mit Kohlenstaub die gefürchteten Schlagwetter. Der Methan-Gehalt der Luft wird in den Gruben deshalb ständig überwacht. Überdies zählt Methan zu den Grundstoffen für großtechnische Synthesen in der Chemieindustrie.

Durch die Freisetzung aufgrund von menschlichen Aktivitäten stieg die Konzentration des Spurengases in der Atmosphäre beträchtlich. Während der letzten 650.000 Jahre lag der Wert zwischen 400 Teilchen pro Milliarde Luftteilchen (englisch: parts per billion, kurz ppb) in den Kaltzeiten und 700 ppb in den warmen Zwischeneiszeiten. 

In der vorindustriellen Zeit – also vor 1750 – waren es 722 ppb. Im Jahr 2021 hat sich die Konzentration auf 1866 ppb mehr als verdoppelt und steigt pro Jahr um ein bis zwei Prozent weiter.

Methanhydrate im Ozean kann Klima kippen

Die fortwährende Erwärmung der Erde könnte eine weitere, sehr große Methanquelle aktivieren, nämlich die Methanhydrate in den Ozeanböden, die an den Abhängen der Kontinentalschelfe in Tiefen von 400 bis 1000 Meter liegen. In Methanhydrat verbinden sich unter hohem Druck und bei Temperaturen um den Gefrierpunkt Wasser und Methan.

Erwärmt sich das Meerwasser, könnten die Hydrablöcke zerfallen, und ihr Methan würde freigesetzt. Es steigt dann direkt in die Atmosphäre auf, oder es verbindet sich im Wasser mit gelöstem Sauerstoff zu Kohlendioxid. Beide Gase tragen in der Folge zum Klimawandel bei, der unter diesen Umständen auf einen „Kipppunkt“ zusteuern könnte. Das heißt, das gegenwärtigen Klima könnte in einen neuen Zustand kippen, der dann fortbesteht.

Methan ließ die Temperatur um 5 bis 8 Grad steigen

Beispiele für einen solchen katastrophalen Klimawandel gab es in früheren Erdzeitaltern – etwa vor rund 55 Millionen Jahren im Eozän. Die Erde erwärmte sich ziemlich schnell, was eine gewaltige Freisetzung von Methan bewirkte. Das Treibhausgas ließ die Temperatur in den höheren Breiten um fünf bis acht Grad Celsius ansteigen.

Zugleich steigt das Risiko, dass die Destabilisierung von Methanhydrat Kontinentalhänge abrutschen lässt. Ein solcher Untersee-Erdrutsch war die „Storegga-Rutschung“ vor rund 7000 Jahren vor der norwegischen Küste. Damals sackten mehr als 5600 Kubikkilometer Sediment ab. Ein Tsunami von bis 20 Metern Höhe wälzte sich über den Nordatlantik, dessen Spuren sich an den umliegenden Küsten finden, unter anderem in Schottland.

Allerdings laufen diese Prozesse in sehr langen Perioden ab. Deshalb erscheint eine plötzliche Freisetzung größerer Methanmengen aus Hydraten in den nächsten Jahrzehnten als sehr unwahrscheinlich. In Zeiträumen von 1000 und mehr Jahren wächst die Gefahr aber signifikant – sofern der Mensch den Anstieg der Erdtemperatur durch eine drastische Verringerung des Treibhausgas-Ausstoßes nicht begrenzt.