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In der Nacht auf Donnerstag (KW 41) hat Europa den Hurrikan „Kirk“ kennenlernen dürfen bzw. das, was von ihm übrig geblieben ist. Orkan-böen auf den Bergen, teils starke Windböen im Tal und viel Regen! Europa ist eigentlich so gar nicht das Zielpublikum der Monster-Unwetter, doch schafft es immer mal wieder eines dieser Naturereignisse auf den alten Kontinent, wenn auch nicht mehr als Hurrikan, so doch als Sturmfront.

Inzwischen aber tobte jenseits des Atlantiks „Milton“.

Erste Berechnungen gingen davon aus, dass er mit einer Geschwindigkeit von 270 km/h auf Land treffen würde. Das wäre tatsächlich fatal gewesen! Doch hat er sich im Golf von Mexiko „abgeschwächt“ und traf Florida mit 200 Stundenkilometern. Das reichte um eine Spur der Verwüstung zu hinterlassen. Floridas Gouverneur Ron DeSantis meinte:

„Was wir sagen können: Der Sturm war beträchtlich, aber dankens-werterweise nicht das Worst-Case-Szenario.“

Nur 14 Tage zuvor wütete dort „Helen“ mit einer Sturmflut von sechs Metern Höhe (bei Milton waren es vier Meter). Allerdings waren die Regenmengen gigantisch: „Milton“ brachte teilweise 410 l Wasser auf den Quadratmeter. Drei Millionen Menschen hatten keinen Strom, in der Stadt St. Petersburg auch kein Trinkwasser. Trümmer soweit das Auge reicht. „Milton“ machte aber eines noch gefährlicher: Im Gepäck hatte er 37 Tornados, die niemand vorhergesehen hatte. Diese Windhosen trafen etwa St. Lucie County an der Atlantikküste heftig – ein Seniorenwohnheim kam in den Sog – vier Menschen starben, viele wurden vermisst. Milton forderte mindestens sechzehn Menschenleben (bei „Helen“ waren es mehr als 230) und richtete Milliardenschaden an.

Wie aber entstehen solche Monster-Unwetter und was macht sie so gefährlich?

Hurrikane sind tropische Wirbelstürme, die vornehmlich in der Karibik und dem Golf von Mexiko aber auch dem Nord- und Südpazifik entstehen. Hurrikan-Zeit ist zwischen Mai bis Dezember – die meisten aber wüten zwischen Juli und September. Um als Hurrikan anerkannt zu werden, muss zumindest Orkanstärke (Windstärke 12 auf der Beau-fortskala) erreicht werden, das etwa 118 Stundenkilometern entspricht. Die Bezeichnung selbst geht wohl auf die indianischen Einwohner der Grossen Antillen („Taino“) zurück, die Griechen bezeichneten dies als „Typhṓn“ (Taifun). Das betrifft aber heute nurmehr die Wirbelstürme in Süd- und Südost-Asien. Im Indischen und südlichen Pazifischen Ozean werden diese als „Zyklon“ benannt. Die Enstehung der Stürme ist recht kompliziert. Übersteigt ein gleichmäßiges Temperaturgefälle ein bestimmtes Maß im Vergleich zu grossen Höhen, so kann dies die Geburtstsunde eines Hurrikans sein. Dies geschieht zumeist in einer Passatwindzone über dem Atlantik oder östlichen Pazifik bei einer Wassertemperatur von zumindest 26,5 Grad Celsius. Dadurch verdunstet das Wasser und steigt auf. Daraus bilden sich durch die Kondensation riesige Wolken. Unglaubliche Energie wird freigesetzt. Über dem Meeresspiegel bildet sich Unterdruck, der grosse Mengen an verdunstetem Wasser aus der Umgebung ansaugt. Über den Wolken herrscht Überdruck, das verursacht einen Wirbel in entgegengesetzter Richtung. Das sind die sog. „Antizyklone“. Typisch für tropische Zyklone hingegen sind die spiralförmigen Regenbänder, in welchen thermische Aufwinde herrschen. Die feuchten Luftmassen steigen auf und schiessen immer mehr Wasser und Energie nach. In den dazwischen liegenden Zonen strömt kühlere und trockene Luft nach, die absinkt. Am Meeresspiegel fliesst weiter feuchte Luft nach, die durch die Corioliskraft einen Wirbel verursachen.

Trifft nun einer dieser grossflächigen Wirbel auf Land, wird das System gestört, es fliesst anstatt der feuchten Meeresluft trockene Landluft nach. Dadurch erhält der Wirbelsturm kein Wasser und keine Energie mehr – er wird schwächer und endet schliesslich als tropisches Tief. Übrigens – die Energie oberhalb der Wolken wird zu grossen Teilen ins Weltall abge-strahlt. Die Intensität eines solchen Hurrikans hängt von der Ober-flächentemperatur des Wassers ab: Je höher, desto gefährlicher wird der Hurrikan. Die Wassertemperatur steigt aufgrund des Klimawechsels stark an, somit muss vermehrt mit heftigen und wasserreichen Hurrikans/Taifunen gerechnet werden.

Die Klima- und Hurrikan-Forscher beobachteten in der Vergangenheit ein weiteres sehr interessantes Detail: So wechselt die sog. „Atlantic Multi-decadal Oscillation“ (AMO) in einem Abstand von 40 bis 80 Jahren zwischen „warm“ und „kalt“. Seit 1995 läuft im Nordatlantik die Warm-Phase – voraussichtlich noch bis rund 2035. Das erhöht die Hurrikan-Wahrscheinlichkeit. Zu sehen ist dies auch bei den Ereignissen der Vergangenheit: Der bisher tödlichste Hurrikan (Hurricane San Calixto II) wütete 1780 in der Karibik. Mehr als 22.000 Menschen kamen um’s Leben! Viele davon auf See, da zu diesem Zeitpunkt gerade der amerikanische Unabhängigkeitskrieg tobte. So fielen viele britische und französische Soldaten dem Hurrikan auf hoher See zum Opfer. „Mitch“ zog seine tödliche Spur zwischen dem 22. Oktober und 8. November 1998 in Mittelamerika – bis zu 18.000 Menschen starben. Wir alle kennen noch „Katrina“ aus dem Jahr 2005 mit Windgeschwindigkeiten von 250-300 km/h und 1.836 Toten. Der durch sie verursachte Sachschaden belief sich auf 125 Milliarden US-Dollar. Im Vergleich dazu „Helen“: 88 Tote – Sachschaden 110 Milliarden $. Der schnellste jemals gemessene war „Patricia“ mit 345 km/h, in Böen gar 400 Sachen – er traf im Oktober 2015 vom Pazifik kommend bei Mexiko auf Land. Der „Spanien-Hurrikan“ von 1842 war der erste erfasste Hurrikan, der Europa erreichte.

Die Zerstörungskraft eines dieser Ungeheuer steigt übrigens mit der dritten Potenz der Windgeschwindigkeit. Unglaublich aber wirklich wahr ist die Tatsache zum Schluss, dass das Azorenhoch mit seinen Luftdruck- und Strömungsverhältnissen für die Laufbahn der Karibik-Hurrikane verantwortlich zeichnet: Golf von Mexiko oder amerikanische Atlantik-küste! Die Azoren liegen rund 5.000 km Luftlinie von Miami entfernt.

Filmtipp:†

– Tropenwelt Karibik – Sturm im Paradies; NDR-Doku 2007

Lesetipps:

.) The Five-Hundred-Year History of America’s Hurricanes; Eric Jay Dolin; Liveright 2020

.) Sea of Storms: A History of Hurricanes in the Greater Caribbean from Columbus to Katrina; Stuart B. Schwartz; Princeton University Press 2015

†

Links:

• www.nhc.noaa.gov/
• www.nesdis.noaa.gov/imagery/hurricanes/live-hurricane-tracker
• zoom.earth/
• severeweather.wmo.int/

Der bayerische Kabarettist Gerhard Polt hat einst sinngemäss gemeint, dass man vieles verändern könne – nur will es niemand!

Leider symptomatisch für unsere Gesellschaft – in allen Belangen. Im heutigen Blog möchte ich ein Beispiel aus der Energiewirtschaft erläutern, das viele der heutigen Krisen im Vorhinein angewendet hätte verhindern können – doch wollte es niemand!

Der deutsche Chemiker Friedrich Carl Rudolf Bergius forschte bereits in jungen Jahren an der Herstellung von Benzin und Diesel aus Kohle und Wasserstoff. Dafür setzte er die Grundlage für das chemische Hochdruckverfahren, für das er 1931 den Nobelpreis für Chemie erhielt (neben Carl Bosch) – „… für ihre Verdienste um die Entdeckung und Entwicklung der chemischen Hochdruckverfahren“. Bei der Entgegen-nahme des Preises meinte Bergius, er habe sich „… das Ziel gesetzt, Erkenntnisse zu suchen, die der Menschheit nutzen sollten“! Dies könnte nun – mehr als hundert Jahre später – durchaus der Fall sein und eine mögliche Lösung für die derzeitige panische Suche nach neuen Energie-trägern darstellen!

Bergius arbeitete an der Herstellung von Braunkohle im Labor! Das, wofür die Natur Jahrtausende braucht („geomorphologische Wirkung“), soll innerhalb kurzer Zeit industriell geschaffen werden: Biomasse wird unter Ausschluss von Sauerstoff auf hohe Temperaturen erhitzt. Das Resultat: Biokohlenstoff! Bergius‘ Mitarbeiter Hugo Specht führte den Versuch weiter: Er erhitzte das Inkohlungsprodukt des Torfs auf 450 Grad Celsius bei einem Wasserstoffdruck von 150 atm – heraus kam eine benzolartige organische Flüssigkeit. Diese Hydrierung von Kohle wurde 1913 als Patent angemeldet. Hierauf baute dann das Bergius-Pier-Verfahren auf: Durch hohen Druck und direkte Hydrierung werden die Makromoleküle der Kohle in kleinere Molküle abgebaut. Die Produkte, die entstehen, sind gasförmige und flüssige Kohlenwasserstoffe, die als Kraftstoff oder Schmiermittel verwendet werden können.

Bergius übernahm 1914 das wissenschaftliche Labor der Theodor Gold-schmidt AG in Essen. Der 1. Weltkrieg und die anschliessende Inflation führten zu erheblichen finanziellen Problemen. 1925 verkaufte deshalb Bergius seine Patente an den BASF-Konzern, bei dem er eigentlich für weitere zehn Jahre als Berater agieren sollte. Davon wurde aber nie Gebrauch gemacht, weshalb sich Bergius aus der weiteren Verfahrens-entwicklung ausklinkte. Diese wurde durch Matthias Pier fortgeführt.

Wie aber könnte dies nun förderlich für die Gegenwart und Zukunft sein? Die Abhängigkeit der industrialisierten Welt von den Erdöl und Erdgas fördernden Ländern ist frappierend! Können vorort in industriellen Groß-anlagen synthetische Kraftstoffe hergestellt werden, so ist dies ein grossen Schritt raus aus dieser Abhängigkeit von den OPEC-Ländern!

Und nun wird’s interessant: Heutzutage wird der „Torf“ als Ausgangs-produkt selbst hergestellt! Aus biogenen Reststoffen und Abfall-biomassen wie Klärschlamm, Grünschnitt, Destillationsrückständen usw. So etwa arbeitet in Relzow/Mecklenburg-Vorpommern seit 2017 eine Anlage zur Herstellung von Bio-Kohle aus Abfällen – damals weltweit die erste! Eine weitere steht im chinesischen Jining, wo Klärschlamm zu Biokohle verarbeitet wird – nach eigenen Angaben 14.000 Tonnen jährlich. Die Kohle wird im lokalen Kraftwerk verbrannt. Diese Bio-Kohle kann als Brennstoff, als Dünger oder als Erdöl-Ersatz verwendet werden. Dazu bedarf es keiner Jahrhunderte oder Jahrtausende mehr, sondern nurmehr weniger Stunden (rund 12 h!). Zudem wird weniger als 5 % CO2 freigesetzt. Koppelt man dies mit der Biogas-Produktion oder dem Einsatz von Gärresten als Einsatzstoff, so spricht der Experte von „Kaskadennutzung“.

Die Hydrothermale Karbonisiering sollte nicht mit der „Pyrolyse“ verwechselt werden. Während inzwischen bei Ersterer Temperaturen von 180-200 Grad Celsius ausreichen, bedarf es bei der Pyrolyse wesentlich höherer Temperaturen, die – je nach eingesetztem Grundstoff – schon mal bis zu 700 Grad erreichen müssen. Das Endprodunkt der Pyrolyse ist zumeist Holzkohle. Dazwischen liegt noch die „Torrefizierung“ bei Temperaturen bis zu 300 Grad. Auch die Vergasung ist ein anderer Vorgang. Das schliesslich fünfte Verfahren heisst „Vapothermale Karbonisierung“, bei dem der Grundstoff mit heissem Wasserdampf behandelt wird.

Nach Angaben des Deutschen Bundesumweltamtes fielen im Jahr 2021 zwischen Flensburg und Garmisch-Partenkirchen nicht weniger als 16,1 Mio Tonnen Bioabfälle an: Abfälle aus der Biotonne, Grünschnitt aus Garten und Park, Destillationsrückstände und auch Klärschlamm-Kom-post. In Österreich waren es 2019 alleine durch die Sammlung biogener Abfälle aus Haushalten und ähnlichen Einrichtungen knapp 1,059 Mio Tonnen (Statusbericht 2021 zum BAWP). Dies zeigt auf, über welche Mengen, über wieviel Energie hierbei gesprochen werden kann. Doch kann der künstlich erzeugte Humus auch zur Wiederbegrünung erodierter Flächen verwendet werden, was in weiterer Folge zum weiteren Entzug von CO2 aus der Luft durch die Photosynthese sorgt (negative CO2-Bilanz). Übrigens: Der US-Forscher Dominic Woolf hat berechnet, dass in den Boden eingearbeitete Pflanzenkohle nach 100 Jahren noch rund 70 % des Kohlenstoffs im Acker bindet. Geht man davon aus, dass zwei bis drei Kilogramm CO2 in einem Kilogramm Pflanzenkohle gespeichert sind, könnten nach Schätzungen der Wissenschafter im besten Falle jährlich und weltweit bis zu 6,6 Milliarden Tonnen CO2 aus der Atmosphäre entfernt werden – bei einem Gesamt-Ausstoss von beispielsweise 36,4 Milliarden Tonnen 2021 (Angaben: Global Carbon Project).

Natürlich sind nicht nur deutsche Forscher in diesem Bereich tätig. So arbeiten Wissenschafter der Harvard-Universität an der Nutzung des Kohleschlamms entweder durch Verbrennung oder zum Antrieb spezieller Brennstoffzellen bei einem Wirkungsgrad von rund 60 %. Dabei wird das Kohle-Wasser-Gemisch erhitzt – es entsteht das sog. „Synthesegas“ (Gasgemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff).

C 6 H 2 O + 5 H 2 O → 6 C O + 6 H 2

Aus diesem Gas liesse sich in weiterer Folge durch das „Fischer-Tropsch-Verfahren“ (ein grosstechnisches, heterogenkatalytisches Polymeri-sationsverfahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen) Benzin her-stellen. Sie sehen also: Die Möglichkeiten wären da, die Grundstoffe zweifelsohne in riesigen Massen vorhanden, doch bleiben die meisten Staaten noch bei den fossilen Brennstoffen! Schade eigentlich – für unser Klima!!!

Lesetipps:†

.) Hydrothermale Karbonisierung; Tobias Helmut Freitag; Studienarbeit 2011 .) Einfluss von HTC-Biokohle auf chemische und physikalische Bodeneigenschaften und Pflanzenwachstum; Ana Gajić; Cuvillier Verlag 2012 .) Teerbildung und Teerkonversion bei der Biomassevergasung – Anwendung der nasschemischen Teerbestimmung nach CEN-Standard; Michael Kübel; Cuvillier Verlag 2007

Links:

• www.nobelprize.org/uploads/2018/06/bergius-lecture.pdf
• www.umweltbundesamt.de
• www.bmk.gv.at
• www.wirtschaftproklima.de
• www.kompost-biogas.info
• www.biomasse-nutzung.de
• www.umsicht-suro.fraunhofer.de/de
• www.ufz.de
• www.mpikg.mpg.de
• htcycle.ag/