Flüsse: Staustufen sind Methan-Schleudern

Forscher haben eine bisher unterschätzte Quelle für das klimaschädliche Gas Methan entdeckt: die Staustufen von Flüssen. Das von Bakterien am Flussgrund erzeugte Methan wird an diesen Wehren und Dämmen verstärkt aus dem Wasser an die Luft abgegeben. Seen, große Stauseen und Flüsse könnten damit sogar für ein Viertel aller anthropogenen Methan-Emissionen verantwortlich sein, wie die Wissenschaftler im Fachmagazin “ Environmental Science & Technology“ berichten. Der Beitrag der Fluss-Staustufen wird in den meisten Treibhausgasbilanzen bisher nicht berücksichtigt.

Kaum ein großer Fluss weltweit fließt heute noch ungehindert. Stattdessen bändigen oft Staustufen seinen Lauf und erzeugen Abschnitte, in denen das Wasser mehr steht als fließt. Das aber hat Folgen: Denn an diesen Stellen setzen sich Schlamm und organische Ablagerungen ab, die am Flussgrund von Bakterien zersetzt werden. Diese zehren dabei Sauerstoff und geben das potente Treibhausgas Methan ab – seine Treibhauswirkung ist 25 Mal höher als die des Kohlendioxids.

Wie viel Methan Staustufen in Flüssen tatsächlich produzieren und an die Atmosphäre abgeben, haben jetzt Wissenschaftler des Instituts für Umweltwissenschaften in Landau zusammen mit einem internationalen Forscherteam näher untersucht. Für ihre Studie ermittelten sie exemplarisch an der Saar und an anderen europäischen Flüssen die Höhe der Methan-Abgabe und die Wege, auf denen das Gas aus dem Sediment und Wasser in die Atmosphäre gelangt.

Überraschend hohe Emissionsraten

„Die an der Saar ermittelten Emissionsraten von Methan haben wir in dieser Größenordnung nicht erwartet und sie sind vergleichbar mit tropischen Stauseen“, sagt Andreas Lorke vom Institut für Umweltwissenschaften. „Messungen an anderen Flusssystemen in Europa deuten auf ähnliche Ergebnisse hin. Damit besitzen Flüsse und Stauhaltungen in der gemäßigten Klimazone einen relevanten Anteil an den globalen Emissionsraten und sollten auf jeden Fall in globalen Treibhausgasbilanzen stärker berücksichtigt werden.“

Mit Trichterfallen messen Landauer Wissenschaftler Methanblasen in Stauhaltungen der Saar. © Uschi Schmidt / Universität Koblenz-Landau

Die Messungen haben gezeigt, dass die Saar pro Tag etwa 380 Kilogramm Methan in die Atmosphäre abgibt. Der größte Teil stammt aus Gasblasen in den Stauhaltungen (54 Prozent) und aus der Ausgasung direkt hinter den Dämmen (41 Prozent). Dort wird das Wasser, das durch Turbinen und Schleusen oder über Wehre fließt, erheblich verwirbelt und hat eine stark vergrößerte Kontaktfläche zur Luft. Deshalb werden an den Stauwerken mehr Gase an die Luft abgegeben als in langsam fließenden Abschnitten. Die Diffusion über die Wasseroberfläche, also der Austausch des Gases ohne Blasen, trägt dagegen nur rund fünf Prozent zum Gesamtausstoß bei.

Ein Viertel der anthropogenen Methan-Emissionen

Trotz der überraschend hohen Emissionsraten ist der Ausstoß von Treibhausgasen durch Binnengewässer, verglichen mit fossilen Energieträgern, allerdings noch immer eher gering. An der Saar sind Kraftwerke mit einer Gesamtleistung von 32,5 Megawatt installiert. Im Vergleich zur erzeugten Energie gibt die Saar vier beziehungsweise acht Prozent der Treibhausmenge der herkömmlichen Kohle- oder Gaskraftwerke ab.

Andererseits sollten diese Emissionen nicht unterbewertet werden, meinen die Wissenschaftler. Denn weltweit sind mehr als 60 Prozent der großen Flusssysteme gestaut. Bereits jetzt schätzen brasilianische Forscher, dass Seen, große Stauseen und Flüsse mit 104 Millionen Tonnen jährlich für fast ein Viertel aller von Menschen verursachten Methanemissionen verantwortlich sind. Methan hat ein 25-mal höheres Erderwärmungspotenzial als Kohlenstoffdioxid. (Environmental Science & Technology, 2013; doi: 10.1021/es4003907)

(Institut für Umweltwissenschaften Landau, 19.07.2013 – NPO)