- Wir berechnen unsere Treibhausgasemissionen -

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1 Projekttage Mathematik 2008 Universität Würzburg - Wir berechnen unsere Treibhausgasemissionen - Eine Modellierwoche von Gymnasiasten (11. und 12. Klasse) abgehalten am mathematischen Institut der Universität Würzburg vom Leiter: Prof. Dr. Christian Klingenberg Wissenschaftliche Mitarbeiterin: Nadine Even Schüler: Sarah DeTroy, Theresa Schießer, Isabella Feld, David Riegler, Lucas Lang, Moritz Zehnder, Konstantin Heidenreich, Ibrahim Yel Einleitung: Durch die Lebensweise der Menschen werden verstärkt Treibhausgase freigesetzt, vor allem Kohlenstoffdioxid und Methan. Seit einigen Jahren häufen sich schwere Naturkatastrophen, wie zum Beispiel Hurrikans oder Waldbrände, begleitet von einem signifikanten Anstieg der Jahresmitteltemperatur. Zu dieser erschreckenden Entwicklung trägt der Mensch durch seine Treibhausgasemissionen gravierend bei. Um jedem Einzelnen seinen Beitrag zur Klimaerwärmung bewusst zu machen, wurde von IFEU (Institut für Energie- und Umweltforschung, Heidelberg) ein CO2 Rechner ins Leben gerufen: ein Rechner für den individuellen jährlichen CO2-Ausstoß. Jedoch haben die Experten den Rechner leider nicht detailliert und differenziert genug entwickelt, da er nicht alle Bereiche des Lebens erfasst. Deswegen entschied sich Prof. Dr. Klingenberg, mit uns dieses Defizit in Angriff zu nehmen, also die Bereiche Konsum und Ernährung genauer zu untersuchen und den ifeu -Rechner durch die von uns gesammelten Daten zu komplettieren. Zielsetzung: Beitrag zur Erweiterung des ifeu -CO 2 -Rechners Zunächst beschäftigten wir uns hauptsächlich mit dem Bereich Konsum. Hier war die anfängliche Schwierigkeit, diesen Oberbegriff in kleinere Untergruppen aufzugliedern (z.b. Freizeit,

2 Elektronik, Dienstleistungen, Kosmetik, ). Die Berechnung der Treibhausgasemissionen diese Aufteilung erwies sich als schier unlösbar, da es nicht viele Daten gibt. Wir hatten Daten für die Treibhausgasemission von einem PKW und von gewissen Textilien. Deshalb beschränkten wir uns in dem Bereich Konsum auf Autos und Textilien, unser Augenmerk aber richteten wir auf die Ernährung, die im ifeu -Rechner im Moment noch recht ungenau aufgeführt war. Am Anfang verschafften wir uns einen Überblick über die Essgewohnheiten des durchschnittlichen Menschen, die in etwa mit den Tabellen über die Nahrungsaufnahme aus der Datendokumentation zum Diskussionspapier Nr. 7 Umweltauswirkung von Ernährung Stoffstromanalysen und Szenarien von Wiegmann, Eberle, Fritsche und Hünecke (September 2005) übereinstimmen. Nun waren uns die verschiedenen Bereiche der Nahrung und deren jährlicher Verzehr bekannt. Jetzt fehlten nur noch die genauen CO 2 -Emissionswerte zu den einzelnen Nahrungsmitteln, die wir durch das Programm GEMIS, der Dissertation von Corinna Taylor (Juli 2000) und das Arbeitspapier Treibhausgasemission durch Erzeugung und Verarbeitung von Lebensmitteln von Fritsche/Eberle (April 2007) zur Verfügung hatten. Anhand dieser Daten konnten wir eine Tabelle über den Zusammenhang der aufgenommenen Nahrung und den CO 2 - Emissionen entwerfen (Tabelle folgt im späteren Verlauf). Aus einem Brief von Frau Schächtele, der Leiterin des ifeu-rechners, erfuhren wir, dass die Produktion von Autos nur bedingt in den Ausstoß durch den Konsum einer Person eingerechnet wird (es wird nur zwischen keinem Auto und einem Auto im Besitz unterschieden). Jedoch ist es nötig, hier genauer vorzugehen. Denn es ist korrekter, die Emissionen den einzelnen Jahren nicht linear zuzuweisen, da man sonst eine unfaire Verteilung der Emissionen hätte. Wir haben angenommen daß ein Gebrauchtwagenkäufer belastet nämlich die Umwelt (durch die Produktionskosten des Autos) nicht so enorm wie jemand, der sich einen neuen kauft. Hierzu entwickelten wir eine Gleichung, die die exponentielle Abnahme der einzurechnenden Emissionen beschreibt: E(A)=-E ges (e -0,3(A+1) -e -0,3A ). Über die Funktion

3 kann dem Alter A eines Autos eine CO 2 -Emission für das zutreffende Jahr zugeordnet werden. Im Folgenden wurden, anhand von vier Stereotypen, nämlich dem Durchschnittsbürger, dem finanziell schwachen Hartz-IV-Empfänger, dem ökologisch bewusst lebenden Menschen und dem finanzkräftigen Manager, umfangreiche Untersuchungen zum Bereich Ernährung durchgeführt. Aus unseren Informationen haben wir die durchschnittlichen Emissionen für verschiedene Nahrungsmittel berechnet und über diese Werte dann die Emissionen der fiktiven Charaktere in einem von uns entwickelten CO 2 Rechner gewonnen. Dieser besteht aus einer Excel Tabelle, welche den verschiedenen Lebensmitteln und einigen Konsumartikeln die kumulierte CO 2 Emissionen zuordnet. Man kann, wenn man die persönlichen Werte für die einzelnen Nahrungsmittel und Konsumartikel eingibt, seinen persönlichen, jährlichen CO 2 Ausstoß in Tonnen berechnen lassen.

4 Berechnung für den Hartz IV-Empfänger

5 Vergleich der CO 2 Emissionen der vier Stereotypen Ökofreak: 2,54 Tonnen CO2e Hartz IV: 4,4 Tonnen CO2e Durchschnittsbürger: 7,79 T Reicher: 24,9 Tonnen CO2e Da wir jedoch keine genauen Angaben über das Essverhalten der einzelnen Typen finden konnten, mussten wir die Daten anhand der Werte des Durchschnittsdeutschen schätzen. Zum Konsum zählen neben Ernährung auch noch die Textilien. Bei diesem Bereich stießen wir jedoch auch auf ein Problem. Es lag uns nur eine Angabe über die Gesamtemissionen, in kg/pers/a, des Sektors Textilien vor vom Bundesamt für Statistik, Umweltökonomische Gesamtrechnung (Nov. 2006). Des weiteren fnden wir in GEMIS den Wert der Treibhausgasemissionen für ein T-Shirt. Durch Annahmen darüber, wieviel Kleider der Durchschnittsbürger kauft haben wir diese beiden Daten benützt, um Einzelwerte für bestimmte Textilprodukte zu erhalten. Diese fanden Eingang in unsere Excell Tabelle und könnten in einem zukünftigen IFEU-Rechner verwendet werden. Im Folgenden stehen die Grafiken über die prozentuale Verteilung der CO 2 Emissionen auf die verschiedenen Bereiche der einzelnen Stereotypen:

6 Ökofreak (2,54 T CO2e) Unterwegs 4% Heizung 8% Strom 2% Hartz IV-Empfänger (4,4 T CO2e) Textilien 2,7% Unterwegs 0,3%

7 Durchschnittsbürger (7,79 T CO2e) Textilien 3% Reicher (24,9 T CO2e) Ernährung 5% Strom 4% Textilien 4%

8 Bei all diesen Rechnungen sind nicht einbezogen der sog. öffentliche Konsum (siehe IFEU Rechner) und der individuelle Konsum außer Kleidung und Auto. Deshalb hat der Durchschnittsbürger bei uns einen um genau diesen Betrag kleineren CO2 Fußabdruck als beim IFEU CO2 Rechner. Bei den drei Stereotypen Konsumenten haben wir Annahmen über ihr Konsumverhalten gemacht. So hat der Ökofreak zwar ein Auto aber benützt es praktisch nicht und reist auch nicht. Ausserdem heizt er wenig und alles mit erneuerbaren Ernergien. Der Harz 4 Empfänger hat kein Auto, reist nicht, heizt aber konventoinell auf durchschnittliche Temperaturen. Der Reiche zeichnet sich durch ein sehr viele Reisen insbesondere mit dem Flugzeug aus. Abschließend können wir noch auf folgende Erkenntnisse verweisen: 1) Die Emissionen der Butterherstellung sind deutlich höher als die der Margarineherstellung 2) Rindfleisch wird eine hohe Emission zugeordnet, da neben CO 2 auch CO 2 Äquivalente betrachtet werden. Rinder produzieren während ihrer Haltung CH 4, welches ebenfalls zum Treibhauseffekt beiträgt. CH 4 hat in etwa den zwanzigfachen Effekt von CO 2. 3) Importierte Ware ist aus klimatechnischer Sicht deutlich belastender für die Temperatur auf der Erde, als heimisch angebaute Produkte, da zu den Anbauemissionen noch die Emissionen, welche durch den Transport hervorgerufen werden, hinzukommen. 4) Eine größere Anzahl an Faktoren beeinflusst unser Klima, als ursprünglich gedacht!