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Es wird bei der Feuerwehr als Löschmittel verwendet und ist heute wohl eines der umstrittensten Gase, welches wir
kennen: Kohlenstoffdioxid oder kurz Kohlendioxid. Ohne CO2 wäre unser Planet ein Eiskeller und wir Menschen
könnten nicht mehr atmen. Wenn hingegen zu viel Kohlendioxid vorhanden ist, kommt es zum gefürchteten
Treibhauseffekt. Mit dem „Januskopf CO2 “ wollen wir uns in dieser Folge der Firebusters beschäftigen!
Es wird bei der Feuerwehr als Löschmittel verwendet und ist heute wohl eines der umstrittensten Gase, welches wir kennen: Kohlenstoffdioxid oder kurz Kohlendioxid. Ohne CO2 wäre unser Planet ein Eiskeller und wir Menschen könnten nicht mehr atmen. Wenn hingegen zu viel Kohlendioxid vorhanden ist, kommt es zum gefürchteten Treibhauseffekt. Mit dem „Januskopf CO2 “ wollen wir uns in dieser Folge der Firebusters beschäftigen!
Kohlendioxid (CO2) ist ein nicht brennbares, saures, farb- und geruchloses Gas. Es lässt sich gut in Wasser lösen (Sodawasser) und wird umgangssprachlich oft fälschlicherweise als „Kohlensäure“ bezeichnet. CO2 ist etwa 1,5 Mal schwerer als Luft und entsteht bei der alkoholischen Gärung. Deswegen gibt es in der Praxis noch immer die berüchtigten Gärgasunfälle in Weinkellern und Siloanlagen.
Natürlicher Treibhauseffekt. Auch wenn Kohlendioxid als Treibhausgas einen schlechten Ruf hat, sei hier festgestellt, dass
es für unsere Erde eine entscheidende Rolle spielt. Es kann die Wärme in der Atmosphäre speichern und erst dadurch ein für
uns Menschen verträgliches Klima schaffen. Ohne diesen natürlichen Treibhauseffekt würde nämlich die globale
Durchschnittstemperatur nicht bei 14 °Celsius, sondern bei -18 °Celsius liegen!
Lebensspender Kohlendioxid. Zudem ist Kohlendioxid für die Entstehung von Leben auf der Erde notwendig: Pflanzen und
bestimmte Bakterien nehmen Kohlendioxid auf und wandeln es durch Fotosynthese in Sauerstoff und Glukose um. Das ist
jene kohlenhydrathaltige Biomasse, die ein Grundstoff aller Organismen und daher auch für uns überlebensnotwendig ist.
Dabei binden nicht nur überirdische Pflanzen Kohlendioxid, auch die Ozeane sowie Moore und Feuchtgebiete wirken als
sogenannte Kohlenstoffsenke und speichern fast zehn Mal so viel Kohlenstoff wie unser Wald. Das ist die Rolle des
Kohlendioxid als „Lebensspender!“.
Wichtig für unsere Atmung. Eine entscheidende Rolle spielt das Kohlendioxid auch bei der menschlichen Atmung. Denn das
Atemzentrum, welches sich in der Medulla oblongata, einem Teil des Kleinhirns, befindet, wird in erster Linie vom
Kohlendioxid-Partialdruck im Blut gesteuert. Wenn also zu wenig Kohlendioxid im Blut vorhanden ist (wie z. B. beim
Hyperventilieren), wird der Atemantrieb verringert. Umgekehrt ist es bei einem Überangebot von Kohlendioxid. Diese
Tatsache macht sich auch ein Löschgas namens Inergen zu eigen, in welchem etwa zwei bis fünf Prozent Kohlendioxid
zugesetzt werden. Durch die zusätzliche Aktivierung des Atemzentrums kann dabei auch bei einem reduzierten
Sauerstoffgehalt (10 bis 15 Prozent) überlebt werden.
Kohlendioxid als Treibhausgas. Nun zur negativen Seite: Seit der Industrialisierung haben die Menschen die
Zusammensetzung der Atmosphäre verändert. Durch das Verbrennen fossiler Energieträger – also Kohle, Gas und Öl – hat
sich der Anteil von Kohlendioxid und anderer Klimagase deutlich erhöht. Die Folge: Die Erde erwärmt sich stärker, die
Temperaturen steigen. Fachleute sprechen bei diesem zusätzlichen Ausstoß durch den Menschen vom anthropogenen
Treibhauseffekt. Und die Konzentration nimmt kontinuierlich zu: Seit dem Jahr 1958 wird auf dem Vulkan Mauna Loa (Hawaii,
USA) die Kohlendioxid-Konzentration direkt gemessen. „Im März 2021 hat sie mit 417 ppm = 0,0417 Vol.-% (Anm.: ppm =
„parts per million“) einen neuen Höchstwert erreicht“, schreibt die Deutsche Nationale Akademie der Wissenschaften
Leopoldina. Dies ist der höchste Stand seit mindestens 800.000 Jahren. Das ist die Rolle des Kohlendioxids.
Die Fotosynthese im Schema, bei der Kohlendioxid in Kohlenstoff
und Sauerstoff umgewandelt wird. Fotos: : Adobe Stock /
Wikipedia / Owid; Cartoon: Enzocomics
K
ohlendioxid (CO2) ist ein nicht brennbares, saures, farb- und geruchloses Gas. Es lässt sich gut in Wasser lösen
(Sodawasser) und wird umgangssprachlich oft fälschlicherweise als „Kohlensäure“ bezeichnet. CO2 ist etwa 1,5 Mal
schwerer als Luft und entsteht bei der alkoholischen Gärung. Deswegen gibt es in der Praxis noch immer die
berüchtigten Gärgasunfälle in Weinkellern und Siloanlagen.
Natürlicher Treibhauseffekt. Auch wenn Kohlendioxid als Treibhausgas einen schlechten Ruf hat, sei hier festgestellt, dass
es für unsere Erde eine entscheidende Rolle spielt. Es kann die Wärme in der Atmosphäre speichern und erst dadurch ein für
uns Menschen verträgliches Klima schaffen. Ohne diesen natürlichen Treibhauseffekt würde nämlich die globale
Durchschnittstemperatur nicht bei 14 °Celsius, sondern bei -18 °Celsius liegen!
Lebensspender Kohlendioxid. Zudem ist Kohlendioxid für die Entstehung von Leben auf der Erde notwendig: Pflanzen und
bestimmte Bakterien nehmen Kohlendioxid auf und wandeln es durch Fotosynthese in Sauerstoff und Glukose um. Das ist
jene kohlenhydrathaltige Biomasse, die ein Grundstoff aller Organismen und daher auch für uns überlebensnotwendig ist.
Dabei binden nicht nur überirdische Pflanzen Kohlendioxid, auch die Ozeane sowie Moore und Feuchtgebiete wirken als
sogenannte Kohlenstoffsenke und speichern fast zehn Mal so viel Kohlenstoff wie unser Wald. Das ist die Rolle des
Kohlendioxid als „Lebensspender!“.
Wichtig für unsere Atmung. Eine entscheidende Rolle spielt das Kohlendioxid auch bei der menschlichen Atmung. Denn das
Atemzentrum, welches sich in der Medulla oblongata, einem Teil des Kleinhirns, befindet, wird in erster Linie vom
Kohlendioxid-Partialdruck im Blut gesteuert. Wenn also zu wenig Kohlendioxid im Blut vorhanden ist (wie z. B. beim
Hyperventilieren), wird der Atemantrieb verringert. Umgekehrt ist es bei einem Überangebot von Kohlendioxid. Diese
Tatsache macht sich auch ein Löschgas namens Inergen zu eigen, in welchem etwa zwei bis fünf Prozent Kohlendioxid
zugesetzt werden. Durch die zusätzliche Aktivierung des Atemzentrums kann dabei auch bei einem reduzierten
Sauerstoffgehalt (10 bis 15 Prozent) überlebt werden.
Kohlendioxid als Treibhausgas. Nun zur negativen Seite: Seit der Industrialisierung haben die Menschen die
Zusammensetzung der Atmosphäre verändert. Durch das Verbrennen fossiler Energieträger – also Kohle, Gas und Öl – hat
sich der Anteil von Kohlendioxid und anderer Klimagase deutlich erhöht. Die Folge: Die Erde erwärmt sich stärker, die
Temperaturen steigen. Fachleute sprechen bei diesem zusätzlichen Ausstoß durch den Menschen vom anthropogenen
Treibhauseffekt. Und die Konzentration nimmt kontinuierlich zu: Seit dem Jahr 1958 wird auf dem Vulkan Mauna Loa (Hawaii,
USA) die Kohlendioxid-Konzentration direkt gemessen. „Im März 2021 hat sie mit 417 ppm = 0,0417 Vol.-% (Anm.: ppm =
„parts per million“) einen neuen Höchstwert erreicht“, schreibt die Deutsche Nationale Akademie der Wissenschaften
Leopoldina. Dies ist der höchste Stand seit mindestens 800.000 Jahren. Das ist die Rolle des Kohlendioxids.
Die Fotosynthese im Schema, bei der Kohlendioxid in Kohlenstoff
und Sauerstoff umgewandelt wird. Fotos: : Adobe Stock /
Wikipedia / Owid; Cartoon: Enzocomics
Anforderungen an Fluchthauben
Kohlendioxid kommt zu etwa 0,04 Prozent in der Umgebungsluft vor. Die Löslichkeit von Kohlendioxid in Wasser
hängt vom Druck und der Temperatur ab. Ein hoher Druck und eine tiefe Temperatur begünstigen dabei die
Löslichkeit.
Experiment. Wir öffnen den Verschluss einer Mineral- oder Sodawasserflasche und stülpen einen Luftballon um die
Flaschenöffnung. Nun wärmen wir die Flasche mit beiden Händen an bzw. schütteln sie. Wir sehen, wie das
Kohlendioxid -Gas in Form von kleinen Gasperlen aufsteigt, und bemerken, dass sich der Luftballon langsam bis zu
einer bestimmten Größe aufbläst und mit Kohlendioxid füllt.
Erklärung. Das in Wasser gelöste Kohlendioxid kann durch Erwärmung bzw. mechanische Einwirkung (Schütteln) frei
werden. Es entsteht ein definierter Gasdruck, der sich in der Größe des Luftballons manifestiert.
Versuch 2: CO2 als Löschgas. Dabei wollen wir demonstrieren, dass eine Kerzenflamme in einer Kohlendioxid –
Atmosphäre verlischt und dass Kohlendioxid schwerer als Luft ist und „umgefüllt“ werden kann.
Experiment. Wir verwenden das im Luftballon eingefangene Kohlendioxid und füllen damit ein kleines Trinkglas.
Wenn wir ein brennendes Teelicht mit der Tiegelzange in das Glas senken, erlischt die Flamme. In einem ähnlichen
Versuch befüllen wir das große Trinkglas mit Kohlendioxid aus dem Ballon und schütten das Gas in ein kleines Glas,
in welchem ein Teelicht brennt. Diese Flamme erlischt ebenfalls!
Erklärung. Durch die Verdrängung des Sauerstoffs wird die Kerzenflamme im Glas erstickt. Das ist der bekannte
Stickeffekt beim Löschvorgang. Da Kohlendioxid etwa 1,5 Mal schwerer als Luft ist, kann es wie eine Flüssigkeit von
einem Glas in ein anderes „umgefüllt“ werden.
Das Glas wird mit CO2 „gefüllt“. Bild Mitte: Die brennende Kerze wird in das Glas getaucht. Bild rechts:
Die Kerze erlischt.
Autor:
ELFR Dr. Otto Widetschek
Die Redaktion ersucht, den Warnhinweis zu beachten. Alle dargestellten Versuche bergen bei unsachgemäßer Ausführung Gefahren in sich. Bei Unfällen wird seitens der Redaktion keine Haftung übernommen.
