Stickstoffoxid-Emissionen

Stickstoffoxide entstehen hauptsächlich bei Verbrennungsprozessen in Anlagen und Motoren. Geringe Emissionen entstehen auch in bestimmten Industrieprozessen und in der Landwirtschaft. Trotz erheblicher Reduzierungen sind weitere Maßnahmen nötig, um die seit 2010 einzuhaltenden Höchstmengen dauerhaft zu unterschreiten und die Minderungsverpflichtungen für 2020 und 2030 einzuhalten.

Inhaltsverzeichnis

 

Entwicklung seit 1990

Emissionsangaben von Stickstoffoxiden (NOx) werden als NO2 berechnet. Diese übliche Umrechnung erfolgt, weil Stickstoffoxide zwar überwiegend als Stickstoffmonoxid (NO) emittiert werden, anschließend aber atmosphärisch zu Stickstoffdioxid (NO2) oxidieren. Von 1990 bis 2015 ist ein Rückgang der NOx-Emissionen um über 1,7 Millionen Tonnen (Mio. t) oder 59 Prozent (%) zu verzeichnen (siehe Abb. „Stickstoffoxid-Emissionen nach Quellkategorien“). Dieser Rückgang erfolgte in allen Quellkategorien – mit einem Minus von rund 1 Mio. t am deutlichsten im Verkehr. Trotz dieser Minderung ist der Verkehrsbereich mit einem Emissionsanteil von 38 % weiterhin mit Abstand der größte Verursacher von NOx-Emissionen, davon überwiegend aus dem Lkw-Verkehr (siehe Tab. „Emissionen ausgewählter Luftschadstoffe nach Quellkategorien“).

Obwohl die Stickstoffoxid-Emissionen im Verkehrssektor insgesamt sinken, nimmt der Anteil des giftigen Stickstoffdioxids an den gesamten Stickstoffoxid-Emissionen zu. Als Grund hierfür wird neben der natürlichen Umwandlung von NO zu NO2 der höhere Anteil von NO2 im Abgas von mit Oxidationskatalysatoren ausgestatteten Dieselfahrzeugen diskutiert. Das in diesen Katalysatoren gebildete NO2 wird direkt emittiert und führt zum Beispiel in verdichteten Innenstädten zu erhöhten Stickstoffdioxid-Konzentrationen.

Emissionsminderungen in den anderen Bereichen resultierten aus dem Einsatz emissionsärmerer Brennstoffe, dem effizienteren Energieeinsatz sowie den Folgen des Strukturwandels in den neuen Bundesländern.

Die NOx-Emissionen aus landwirtschaftlichen Böden gingen zwischen 1990 und 2015 geringfügig zurück. Aufgrund der gegenläufigen Trendentwicklung der Emissionen aus der Ausbringung von Gärrestsubstraten (steigend) sowie Mineraldünger (Emissionsabnahme um 16 % gegenüber 1990) ergibt sich kein eindeutiger Trend.

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Verursacher

Zu den Stickstoffoxiden (NOx) zählen Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2). Sie entstehen größtenteils bei Verbrennungsvorgängen in Anlagen und Motoren und werden überwiegend als NO ausgestoßen und anschließend zu NO2 umgewandelt. Der prozessbedingte Anteil (2015 bei 7 Prozent) wird vom Wirtschaftssektor Steine und Erden dominiert, gefolgt von der Chemischen Industrie (Salpetersäureherstellung).

Die Bildung von NOx variiert in den Verbrennungsanlagen stark. Die höchsten Emissionen je Einheit verbrauchter Energie weist der Verkehrsbereich auf, gefolgt von den Kraftwerken und Industriefeuerungen. Die niedrigsten spezifischen Emissionen werden an den Kleinfeuerungen der Haushalte festgestellt. Die entstehenden NOx-Emissionen können durch Nachbehandlung (Katalysatoren im Verkehrsbereich, DENOX-Anlagen bei Großfeuerungen) erheblich vermindert werden. Aber auch die Landwirtschaft (2015: rund 11 Prozent) ist eine zunehmend relevante Emissionsquelle, wobei vor allem die landwirtschaftlichen Böden NOx emittieren.

 

Erfüllungsstand der Emissionsminderungsbeschlüsse

Im Multikomponentenprotokoll, das die jährlichen Emissionen durch Einführung nationaler Höchstmengen begrenzt, hat sich Deutschland verpflichtet, die Emissionen weiter zu senken. Seit dem Jahr 2010 dürfen 1.081 Tausend Tonnen (Tsd. t) NOx nicht mehr überschritten werden.

Darüber hinaus hat Deutschland im Zuge der Novellierung des Protokolls eine Reduktion der NOx-Emissionen bis 2020 um 39 % gegenüber dem Wert von 2005 zugesagt.

Auf EU-Ebene legt die Richtlinie über nationale Emissionshöchstmengen (NEC-Richtlinie) fest, dass Deutschland für NOx ab 2010 eine Emissionshöchstmenge von 1.051 Tsd. t einzuhalten hat. Nach Revision der Richtlinie in 2016 sind zudem relative Ziele gegenüber 2005 sowohl für 2020 (-39 %) als auch für 2030 (-65 %) enthalten.

Diese Ziele stellen Deutschland vor eine große Herausforderung. Eine Erfüllung der geltenden NECs kann trotz sinkender Emissionen bislang nur unter Verwendung des „Adjustmentverfahrens“ erzielt werden. Bei letzterem erlauben es die Berechnungsregeln, unvorhersehbare und durch den Mitgliedstaat nicht beeinflussbare Entwicklungen der Emissionen auszugleichen und bei der Zielsetzung nicht betrachtete Quellkategorien zu subtrahieren. Da trotz Anwendung dieser Möglichkeit die Zielerreichung nur verzögert und knapp gelungen ist, sind auch weiterhin zusätzliche Maßnahmen zur Minderung der Stickstoffemissionen angezeigt.