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Der Kohlenstoffkreislauf

Zwei Aufgaben, in denen Kohlenstoff zwischen Luft, Wald und Heizung wandert.

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Die Messstation auf Hawaii

AFB I–II

Seit 1958 wird auf dem Vulkan Mauna Loa (Hawaii) der Anteil von Kohlenstoffdioxid in der Luft gemessen. Jahresmittelwerte: 1960: 0,0317 % · 1990: 0,0354 % · 2020: 0,0414 %. Innerhalb eines Jahres schwankt der Wert: 2020 lag er im Mai bei 0,0417 %, im Oktober bei 0,0412 %.

  1. Entnimm den Angaben, wie stark der Anteil von 1960 bis 1990 und von 1990 bis 2020 gestiegen ist.
  2. Berechne, um wie viel Prozent der Anteil von 1960 bis 2020 zugenommen hat.
  3. Analysiere, warum der Wert jedes Jahr im Mai am höchsten und im Oktober am niedrigsten ist. Hawaii liegt auf der Nordhalbkugel, wo sich der meiste Wald befindet.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Bilde jeweils die Differenz der Jahresmittelwerte.
Hinweis zu Aufgabe b)
Teile die Zunahme durch den Wert von 1960.
Hinweis zu Aufgabe c)
Was machen die Wälder der Nordhalbkugel im Sommer, was im Winter?

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Von 1960 bis 1990 stieg der Anteil um 0,0037 Prozentpunkte, von 1990 bis 2020 um 0,0060 Prozentpunkte. Der Anstieg ist in den letzten 30 Jahren also deutlich schneller geworden.

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

Zunahme: 0,0414 % − 0,0317 % = 0,0097 %. Anteil daran: 0,0097 : 0,0317 ≈ 0,31. Der Anteil hat um etwa 31 % zugenommen.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

Im Winter betreiben die Pflanzen auf der Nordhalbkugel kaum Fotosynthese, während Atmung und Zersetzung weiterlaufen — der Anteil steigt bis zum Frühjahr (Mai). Im Sommer wachsen die Pflanzen stark und binden durch Fotosynthese viel Kohlenstoffdioxid, deshalb sinkt der Anteil bis zum Herbst (Oktober).

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Heizen mit Holz oder Öl?

AFB II–III

Familie Kaya will eine neue Heizung. Der Händler sagt: „Eine Holzpellet-Heizung ist klimaneutral. Beim Verbrennen wird nur so viel Kohlenstoffdioxid frei, wie der Baum beim Wachsen aufgenommen hat. Bei Heizöl ist das anders.“ Die Pellets werden aus Holzresten gepresst und mit Lastwagen angeliefert.

  1. Ordne das Verbrennen von Holzpellets und von Heizöl in den Kohlenstoffkreislauf ein.
  2. Stelle eine Vermutung auf, wie sich der Kohlenstoffdioxid-Anteil der Luft entwickelt, wenn für Pellets mehr Bäume gefällt werden, als nachwachsen.
  3. Nimm Stellung zur Aussage des Händlers, die Pellet-Heizung sei klimaneutral.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Wie lange war der Kohlenstoff jeweils der Luft entzogen?
Hinweis zu Aufgabe b)
Was passiert mit der Fotosynthese, wenn der Wald kleiner wird?
Hinweis zu Aufgabe c)
Denke an Nachwachsen, Herstellung und Transport.

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Der Kohlenstoff im Holz stammt aus Kohlenstoffdioxid, das der Baum vor wenigen Jahrzehnten aus der Luft aufgenommen hat. Beim Verbrennen kehrt er in den schnellen Kreislauf aus Luft und Pflanzen zurück. Der Kohlenstoff im Heizöl war dagegen seit Jahrmillionen im fossilen Speicher eingeschlossen. Seine Verbrennung bringt zusätzlichen Kohlenstoff in die Luft.

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

Der Anteil steigt. Das Holz wird verbrannt und setzt Kohlenstoffdioxid frei, gleichzeitig bindet der kleinere Wald durch Fotosynthese weniger davon. Die Rechnung „so viel frei wie aufgenommen“ geht nur auf, wenn genauso viel nachwächst.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

Die Aussage stimmt nur teilweise. Richtig ist, dass beim Verbrennen kein Kohlenstoff aus fossilen Speichern frei wird — das ist ein Vorteil gegenüber Heizöl. Ganz klimaneutral ist die Heizung aber nicht: Pressen und Transport mit Lastwagen verbrauchen Energie, meist aus fossilen Brennstoffen, und der Wald braucht Jahrzehnte, um den Kohlenstoff wieder zu binden. Nur wenn nachhaltig nachgepflanzt wird, ist die Pellet-Heizung deutlich klimafreundlicher als eine Ölheizung.