Ausatemluft und Autoabgase

Mensch und Maschine – am Ende doch alles das Gleiche?! Naja, ähm, zumindest haben sehr viele Maschinen etwas mit dem Menschen gemeinsam: Sie bekommen ihre Energie durch Verbrennungsprozesse und stoßen dabei CO₂ aus. Um euch das zu zeigen, werden wir wieder einen Versuch machen: Die Ausatemluft-Untersuchung.

Von Balduin Landl

Und so geht’s: Zuerst sollten wir unsere Ausatmluft in einem Glas einfangen. Welche Methoden fallen euch dazu ein? Einfach mal ausprobieren! Ziemlich tricky, oder?

Probiert es mal so:

• Wir tauchen ein Marmeladeglas in ein Wasserbecken, sodass es sich mit Wasser füllt. ①
• Wir stellen das Glas kopfüber im Wasserbecken auf.
• Wir biegen einen Strohalm um und halten das gebogene Ende von unten in das Glas. ②
• Jetzt halten wir 15 Sekunden die Luft an, damit unsere Lunge genügend Zeit hat, um Sauerstoff und Kohlendioxid auszutauschen.
• Danach pusten wir die gehaltene Luft durch den Strohhalm ins Wasserglas. ③
• Der Deckel muss noch im Wasserbecken auf das verkehrte Glas geschraubt werden, damit die Ausatemluft im Glas gefangen ist. ④

Und wie können wir dann untersuchen, ob in unserer Ausatemluft noch Sauerstoff vorhanden ist? Mit einer Flamme! Ganz klar, weil eine Flamme Sauerstoff benötigt, und Sauerstoff sollte ja angeblich nicht mehr in der Ausatemluft sein.

• Zunächst nehmen wir das Glas heraus und stellen es auf den Tisch.
• Wir zünden ein Zündholz an. ⑤
• Achtung: Der nächste Schritt sollte sehr schnell gehen, weil die Atemluft schnell aus dem Glas entweicht, sobald es geöffnet ist.
• Wir nehmen den Deckel ab und halten ganz schnell das brennende Streichholz in das Glas. ⑥

Was ist passiert?

Wer alles richtig gemacht hat, kann folgendes beobachten: Das Zündholz wird ausgehen, sobald es von der Ausatemluft umschlossen ist. Der Grund dafür ist folgender: Unsere Lunge nimmt den Sauerstoff aus der Luft auf und verteilt ihn über das Blut im ganzen Körper. Alle unsere Zellen verbrennen mit dem Sauerstoff die Nahrung, die wir gegessen haben, damit unser Hirn, unsere Muskeln und Organe funktionieren. Das dabei entstehende Kohlendioxid wird über die Lunge ausgeatmet. Weil der eingeatmete Sauerstoff in der Lunge gegen CO₂ zum Ausatmen getauscht wurde, erstickt die Flamme des Streichholzes in der Ausatemluft wegen Sauerstoffmangel.

Und wohin dann mit dem ganzen CO₂?

Jetzt kommt das große Rätsel. Ihr erinnert euch vielleicht daran, dass in der Luft nur ganz wenig Kohlendioxid ist. Nur in etwa 400ppm! PPM steht für parts per million, was wörtlich übersetzt bedeutet „Anteile pro Million“. Das sind umgerechnet nur 0,04%! Obwohl Tiere, Menschen und sogar viele Bakterien ebenso wie Autos und Flugzeuge, Gas und Ölheizungen oder Lagerfeuer Kohlenstoffdioxid erzeugen, ist das eigentlich sehr, sehr wenig. 2 spannende Fakten dazu:

Photosynthese – Die Retour-Atmung

Sensationeller Weise gibt es auch Lebewesen, die sozusagen das Gegenteil von Tieren und Menschen machen: nämlich Pflanzen. Pflanzen machen Photosynthese, was der umgekehrte Prozess unserer Atmung oder Verbrennung ist. Dafür brauchen sie aber Energie, und die bekommen sie von der Sonne.

Früh in der Erdgeschichte gab es sehr viel CO₂ in der Atmosphäre und fast überhaupt keinen reinen Sauerstoff. Zuerst entstanden Cyanobakterien vor ca. 2,7 Milliarden Jahren. Die haben mit Photosynthese den ersten Sauerstoff in die Atmosphäre abgegeben. Später breiteten sich auch Algen und alle Landpflanzen aus und haben mit der Zeit fast alles CO2 der Luft in Biomasse umgewandelt . Sauerstoff ist nebenbei als Restprodukt der Photosynthese in die Luft gekommen und macht jetzt etwas mehr als 20% aus. Deshalb hört ihr hier, warum Bäume pflanzen noch eine wichtige Rolle im Kampf gegen den Klimawandel spielen könnte.

Die Veränderung durch die Industrialisierung

Der CO₂-Gehalt in der Atmosphäre war aber seit der letzten Eiszeit, seit ca. 11.000 Jahren, relativ stabil (260-280 ppm). Und das obwohl natürlich ständig ganz viele Tiere und Menschen CO₂ ausgeatmet haben. Die Wälder haben dies ausgeglichen. Erst seit die Menschen in großen Mengen Erdöl und Kohle verbrennen, steigt der Kohlendioxidgehalt rasch an. Wir stoßen mehr CO₂ aus, als die Pflanzen so schnell aufnehmen können. Mit dem CO₂-Gehalt ändert sich leider auch die Temperatur der Erde. Die stabilen Temperaturen der letzten 11.000 Jahre verändern sich jetzt dramatisch. In den letzten nur 150 Jahren können wir bereits eine Erwärmung von 1° Celsius messen.

Man kann das auch nachvollziehen: Ein Fußgänger oder Radfahrer mit 70kg bei geringer Geschwindigkeit benötigt sehr wenig Energie. Ein heute beliebter SUV-Wagen mit 1,5 Tonnen und höherer Geschwindigkeit benötigt sehr viel mehr Energie. Und höherer Energieverbrauch heißt auch mehr Kohlendioxidausstoß. Darum ist zu Fuß gehen oder Radfahren immer noch sehr, sehr viel klimafreundlicher, obwohl auch wir auch CO₂ ausatmen.

Quellen

Bildungsserver Wiki „Klimawandel“. Holozän.
IPCC Special Report (2018): Global Warming of 1,5 °C.
Max-Planck-Gesellschaft (2018): Eine vorindustrielle Quelle für Treibhausgas.