Vermeintlich „saubere“ Kraftwerke Das Problem mit dem Ultrafeinstaub

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Ultrafeinstaub ist noch kleiner als der gewöhnliche Feinstaub – und entsteht vor allem in Kraftwerken, vor allem in vermeintlich „sauberen“. Sie erzeugen mehr davon als der Straßenverkehr.

Spurensuche in Karlsruhe und in der Mongolei

Der inzwischen emeritierte Atmosphärenforscher Wolfgang Junkermann hat ein Ultraleichtflugzeug entwickelt - mit allerlei speziellen Geräten an Bord, die es ihm erlauben, auch den Ultrafeinstaub zu messen.

2007 fällt ihm das Phänomen zum ersten Mal auf: Er fliegt mit seinem Ultraleichtflugzeug von Karlsruhe Richtung Kraichgau. Flughöhe: 1000 Meter. Die Luft scheint klar, doch die Messgeräte zeigen jede Menge Ultrafeinstaub an – jene winzige Partikel, die nur wenige Nanometer groß sind. Woher kommen die?

In der Inneren Mongolei macht Wolfgang Junkermann später die gleiche Erfahrung. Er fliegt über eine Gegend mit viel Grasland. Hier gibt es keine Stadt und keine Autos.

„Normalerweise messen Sie etwa 1000 solche Partikel pro Kubikzentimeter, aber dann plötzlich steigt die Zahl auf 80.000 - dieselben Konzentrationen, wie an einer viel befahrenen Straße.“

Ursache für Ultrafeinstaub: Kohlekraftwerke

In der Mongolei war die Ursache schnell ausgemacht: Ein Kohlekraftwerk in 60 Kilometer Entfernung. Und das entpuppte sich dann auch in Karlsruhe als die maßgebliche Quelle - zusammen mit der Miro-Raffinerie. Beide Industrieanlagen erzeugen eine Ultrafeinstaub-Fahne von mehreren Hundert Kilometern.

„Diese Partikel zeigen nicht die typische Signatur von Ruß. Wir sehen auch nicht viel vom normalen Feinstaub, wir sehen nur die ultrafeinen Partikel in einer Größenklasse, die so aussieht, als ob diese Partikel ungefähr ein bis drei Stunden alt sind.“

Wolfgang Junkermann misst Ultrafeinstaub im Ultraleichtflugzeug (Foto: Wolfgang Junkermann - Wolfgang Junkermann)
Wolfgang Junkermann misst Ultrafeinstaub im Ultraleichtflugzeug Wolfgang Junkermann - Wolfgang Junkermann

"Wir machen die Kraftwerke zu sauber!"

Und diese Partikel findet Junkermann heute noch. Das ist erstaunlich. Sind nicht alle großen Industrieanlagen – zumindest in Deutschland – seit 2017 „sauber“? Werden die Schadstoffe nicht rausgefiltert, bevor die Abgase in die Luft gelangen? Das verlangt schließlich das Bundes-Immissionsschutzgesetz.

Tatsächlich ist die Gesamtmasse der ausgestoßenen Partikel massiv reduziert worden, bestätigt Junkermann. „Da kommt nur noch ein Prozent der Menge von vor 20 Jahren heraus.“  

Aber es sind stündlich immer noch 250 Kilogramm Schwefel und 250 Kilogramm Stickstoff, die das mit modernen Abgasfiltern ausgerüstete Kohlekraftwerk in Karlsruhe in die Luft bläst. Dem Abgas werden auch Ammoniak oder Harnstoff zugefügt, um die Stickoxide zu gasförmigem Stickstoff umzuwandeln. Dabei entsteht aber nicht nur Gas, sondern es bilden sich auch neue, winzige Teilchen.

„Wir machen die Kraftwerke zu sauber“, sagt Junkermann. Moderne Filter haben die Abgase der Kraftwerke sauber gemacht. Es gibt heute keinen sauren Regen mehr. Aber eben mehr Ultrafeinstaub.

Vielleicht gesundheitsrelevant - auf jeden Fall klimarelevant

Ob der gesundheitliche Auswirkungen hat, ist derzeit schwer zu sagen. Aber der Ultrafeinstaub sei klimarelevant, meint Junkermann: Denn wenn Wasserdampf an den Feinstpartikeln kondensiert, entstehen sehr viel mehr und viel kleinere Wolkentröpfchen. Diese verdampfen wieder, oder sie brauchen länger, um zu einem Regentropfen anzuwachsen.

Letztendlich verzögern die Partikel aus den vermeintlich „sauberen“ Kraftwerken so die Regenbildung.

Weniger Regenfälle 

Auf diese Weise könnten Kraftwerke das lokale Klima beeinflussen. Junkermann verweist auf Erfahrungen In Australien. Im Bundesstaat Queensland oder nahe der Millionenstadt Perth fällt seit 1970 ein Viertel weniger Regen. Auch hier hat Junkermann Ultrafeine Partikel gemessen.

„Das hat definitiv Auswirkungen auf die Landwirtschaft, weil Landwirtschaft gerne einmal in der Woche ein bisschen Niederschlag hätte, und nicht alle zwei Monate so viel Wasser, das die Hälfte davon vom Acker wieder wegläuft und nicht weiter genutzt werden kann.“

Lösung: Größere Partikel zulassen - und weniger Kohlekraftwerke

Doch Wolfgang Junkermann hat immerhin eine Idee, wie man die problematischen Partikel wieder loswerden könnte. Wenn wir wieder ein paar größere Partikel im Abgas belassen – zwei bis drei Prozent - hätten wir wahrscheinlich von den kleinen weniger, da die großen Partikel die kleinen wieder aufsammeln.

Und würde insgesamt weniger Kohle verbrannt, würden natürlich auch wenige dieser Partikel entstehen.

Quelle für Ultrafeinstaub: Kohlekraftwerk Boxberg (Foto: KIT - Wolfgang Junkermann, KIT)
Kohlekraftwerk Boxberg in der Lausitz: In der Abluftfahne haben die Forscher in 20 Kilometern Entfernung bis zu 85 000 Partikel pro Kubikzentimeter gemessen KIT - Wolfgang Junkermann, KIT
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