Luftschadstoffe des Luftverkehrs
Erstellt am: 09.07.2004 | Stand des Wissens: 12.07.2023
Synthesebericht gehört zu:
Ansprechperson
IKEM - Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V.
Neben den Hauptverursachern wie Triebwerke und Hilfstriebwerke sind die Kraftfahrzeug-Emissionen für die Flugzeugabfertigung und die stationären Quellen wie energietechnische Anlagen sowie der landseitige Verkehr für die An- und Abfahrt mit verantwortlich für die Schadstoffemissionen im Luftverkehr. [HeiKa06]
Die Strahlantriebe von Verkehrsflugzeugen erzeugen ihre Leistung durch die Verbrennung eines Kraftstoff-/ Luftgemischs. Die Expansionsenergie aus dem Verbrennungsprozess wird zur Erzeugung von Schub oder Wellendrehleistung genutzt. Das Verbrennungsprodukt von Strahlantrieben von Verkehrsflugzeugen umfasst bei einem Kilogramm Kerosin durchschnittlich folgende Komponenten je nach Zusammensetzung des Kraftstoffs: [Pomp02, 2006] [WDBT22]
Die Strahlantriebe von Verkehrsflugzeugen erzeugen ihre Leistung durch die Verbrennung eines Kraftstoff-/ Luftgemischs. Die Expansionsenergie aus dem Verbrennungsprozess wird zur Erzeugung von Schub oder Wellendrehleistung genutzt. Das Verbrennungsprodukt von Strahlantrieben von Verkehrsflugzeugen umfasst bei einem Kilogramm Kerosin durchschnittlich folgende Komponenten je nach Zusammensetzung des Kraftstoffs: [Pomp02, 2006] [WDBT22]
- 3,15 Kilogramm Kohlendioxid (CO2)
- 1,24 Kilogramm Wasserdampf (H2O)
- 6-16 Gramm Stickoxide (NO2)
- 1 Gramm Schwefeldioxid (SO2)
- 0,1 - 0,7 Gramm nicht verbrannte Kohlenwasserstoffe (UHC)
- 0,7 - 2,5 Gramm Kohlenmonoxid (CO)
- 0,01 - 0,03 Gramm Ruß C
Die Emissionen der Luftverkehrsschadstoffe wirken sich eher langfristig und mittelbar aus. Aufgrund der Geschwindigkeit und der dreidimensionalen Bewegung im Raum verteilen sich die Emissionen weitflächig und vertikal. Dabei sind die Reaktionszusammenhänge wegen der unterschiedlichen Wirkungen in den einzelnen atmosphärischen Schichten sehr komplex. Die Abbildung 1 veranschaulicht die Input- und Output-Größen beim Verbrennungsprozess eines Triebwerks.
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Trotz sparsamerer Triebwerke steigt der jährliche Kerosinverbrauch des Luftverkehrs. Von 1990 bis 2017 hat sich der weltweite Verbrauch um 73 Prozent erhöht [UBA19aa]. Der Trend zeigt somit eher einen Mehrverbrauch als eine Einsparung auf und in Verbindung mit den oben aufgelisteten chemischen Verbindungen, die aus den Triebwerken ausgestoßen werden, wird der Treibhauseffekt zunehmend unterstützt.
Hauptverursacher der kontinuierlichen Verschmutzung der Tropopause (Grenzschicht der Atmosphäre von 8 Kilometer über den Polen bis 16 Kilometer über dem Äquator) ist der Düsenflugverkehr. Die Schadstoffemissionen bleiben durchschnittlich ein Jahr in ausgestoßener Höhe bevor sie in die Troposphäre absinken und ausgewaschen werden. Im Vergleich zu anderen Emissionsverursachern, dessen Schadstoffe mit wenigen Ausnahmen in die planetarische Grenzschicht (200 Meter im Winter und bis zu 3 Kilometer im Sommer) gelangen, trägt der Luftverkehr hauptsächlich zum "künstlichen Treibhauseffekt" bei. [Pomp02, 2006]
Treibhausgase entstehen normalerweise auf natürliche Weise. Durch den Luftverkehr werden sie jedoch vermehrt produziert, sodass das natürliche Gleichgewicht zunehmend außer Kontrolle gerät. In Tabelle 1 sind neben den Emissionen auch die Reaktionsprodukte wie Kondensstreifen und Zirruswolken stichpunktartig beschrieben. Inwiefern der Strahlungsantrieb diese beeinflusst (negativ=kühlend oder positiv=aufheizend) ist neben der Wirkung der Emissionen und Reaktionsprodukte auf den Treibhauseffekt tabellarisch erfasst.
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Tabelle 1: Wirkung luftverkehrsbedingter Emissionen und ihrer Reaktionsprodukte auf den Treibhauseffekt [CaDe04, S.36]