30.04.2014

Konzentration

Nicht die absolute Menge eines Stoffes ist entscheidend für seine Verfügbarkeit, sondern die Konzentration - oder eben die feine Verteilung. Das ist für begehrte (Energie-)Rohstoffe ebenso problematisch wie für Abfälle und Abgase.

Wenn Rohstoffvorkommen vorgestellt werden, steht jeweils die schiere Menge an Kohle, Öl, Uran oder anderen Erzen im Mittelpunkt. Weit weniger klar ist die tatsächlich erreichbare Menge. Werden beim Fracking (hydraulic fracturing, Verfahren zur Fördeung von Erdöl und Erdgas aus schieferhaltigen Gesteinsschichten) unter hohem Druck Wasser, feiner Sand und Chemikalien in das Schiefergestein gepresst, so kann jeweils nur ein Teil der Kohlenwasserstoffe ausgewaschen werden. Durch höheren Druck, den Einsatz weiterer Chemikalien und auch von Wärme (Dampf) lässt sich die Ausbeute erhöhen - dennoch verbleiben nennenswerte Teile weiterhin im Gestein.

Aufwand und Nutzen sind daher abzuwägen. Noch wichtiger als die monetäre Bilanz ist eine Betrachtung des Energieaufwands: In welchem Verhältnis stehen die Mengen an eingesetzter Energie und der gewonnene Energieträger? Die unkonventionellen Energieträger wie Öl aus Ölsand und Erdgas aus Schiefergesteinen zeigen dabei bereits heute ein erschreckend schlechtes Verhältnis von Aufwand zu Nutzen. Die Größenordnung liegt bei 1 : 3...5. In der angelsächsischen Literatur ist das Thema auch als energy cliff (Energieklippe) bekannt.

Auch der Uranbergbau ist von demselben Phänomen betroffen. Der immer weitere Rückgang des Erzgehalts erhöht den Aufwand für Bergbau, Zermahlen des Gesteins, Auslaugen und Weiterverarbeiten des Urans sowie schließlich der Anreicherung zu Reaktor-fähigem Material derart, dass Kernkraftwerke lediglich um den Faktor 2...5 mehr Elektrizität bereitstellen, als in der Vorkette aufgewändet wird.

Doch was geschieht mit all der Kohle, dem Öl und Erzen, die aus dem Boden gewonnen werden? Sofern es kein stoffliches Recycling gibt, gelangen sämtliche Stoffe entweder ins Meer oder in der Atmosphäre. Das salzige Meerwasser zeigt das Prinzip auf: Das aus dem Meer verdunstende Wasser enthält keine Minerale. Der Regen wäscht jedoch zahllose Substanzen - über Jahrmillionen auch ganze Gebirge - aus. Über die Flüsse gelangen sie ins Meer und reichern sich dort an. Für Abgase existiert ein ähnlicher Mechanismus, nur dass hier die Anreicherung in der Atmosphäre stattfindet. Bei der Verbrennung werden aus einer Tonne Kohle rund vier Tonnen Abgase. Schließlich sorgt das Prinzip der Entropie in beiden Fällen für eine feine Verteilung.

Das Problem einer Reinigung von Atmosphäre und Meeren ist dabei dasselbe wie bei der feinen Verteilung von Rohstoffen in der Erdkruste: Der Energieaufwand wächst über alle Grenzen, ganz gleich ob es um das Einsammeln von Plastikmüll, Luftschadstoffen oder fein verteiler Minerale im Boden geht. Die Schadstoffeinleitung in die Atmosphäre und Flüsse erweist sich damit als fatal: Einerseits macht die starke Verdünnung den Vorgang irreversibel, dennoch reichern sich die Schadstoffe immer weiter an und erreichen gefährliche Konzentrationen. Das betrifft auch unsere Nahrungskette, in der sich längst verbotene Substanzen immer noch wiederfinden.