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.

Inhaltsverzeichnis

Entwicklung seit 1990

Emissionsangaben von Stickstoffoxiden (NOx) werden als NO2 berechnet. Diese übliche Umrechnung erfolgt, da Stickstoffoxide zwar überwiegend als Stickstoffmonoxid (NO) emittiert werden, anschließend aber atmosphärisch zu Stickstoffdioxid (NO2) oxidieren. Von 1990 bis 2014 ist ein Rückgang der NOx-Emissionen um über 1,6 Millionen Tonnen (Mio. t) oder 57,6 Prozent (%) zu verzeichnen (siehe Abb. „Stickstoffoxid-Emissionen nach Quellkategorien“). Dieser Rückgang erfolgte in allen Quellkategorien – mit einem Minus von 0,95 Mio. t am deutlichsten im Verkehr. Trotz dieser Minderung ist der Verkehrsbereich mit einem Emissionsanteil von über 40 % 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 Emissionen aus landwirtschaftlichen Böden zeigten zwischen 1990 und 2014 einen leicht fallenden Trend. Jedoch stieg ihr Anteil an den Gesamtemissionen in diesem Zeitraum von unter 5 % auf über 10 %, da die Gesamtemissionen stärker zurückgingen.

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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 (2014 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 (2014: 10 Prozent) ist eine zunehmend relevante Emissionsquelle, wobei vor allem die landwirtschaftlichen Böden NOx emittieren.

Erfüllungsstand der Emissionsminderungsbeschlüsse

Deutschland hatte sich im NOx-Protokoll unter der Genfer Luftreinhaltekonvention der UNECE (Wirtschaftskommission für Europa der Vereinten Nationen, englisch: Economic Commission for Europe) verpflichtet, die NOx-Emissionen bis 1994 auf das Niveau von 1987 mit 3,177 Millionen Tonnen (Mio. t) zurückzuführen. Da hierin beispielsweise keine Emissionen aus der Landwirtschaft enthalten sind, ist dieser Wert jedoch nicht vergleichbar mit den Zeitreihenangaben ab 1990.

Über diese Verpflichtung hinausgehend gelang es, die Emissionen von 1990 bis 1998 um 30,5 Prozent (%) auf 2,0005 Mio. t zu senken und damit die von Deutschland und elf weiteren Mitgliedstaaten der Wirtschaftskommission für Europa freiwillig eingegangene Zusatzverpflichtung zu diesem Protokoll (Reduzierung der NOx-Emissionen bis 1998 gegenüber 1986 um 30 %) mehr als zu erfüllen.

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.

Diese Ziele haben Deutschland vor eine große Herausforderung gestellt. Eine Erfüllung kann trotz sinkender Emissionen erst ab 2013 (Multikomponentenprotokoll) bzw. 2015 (NEC-Richtlinie) und nur unter Verwendung des „Adjustmentverfahrens“ erzielt werden. Bei letzterem erlauben es die Berechnungsregeln unvorhersehbare Entwicklungen in den emissionsverursachenden Prozessen 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.

Mit den Verhandlungen über nationale Emissionsminderungsverpflichtungen (NERC) sind für Deutschland Minderungsziele von 65 % bis 2030 (in Bezug auf 2005) vorgeschlagen worden. Diese stehen aktuell zur Diskussion.

In den kommenden Jahren werden bereits eingeleitete Maßnahmen und Regelungen wie die Abgasstandards Euro 6 für Pkw und leichte Nutzfahrzeuge sowie Euro VI für schwere Nutzfahrzeuge, die Emissionsgrenzwerte der Industrieemissionsrichtlinie (IED) für große Feuerungsanlagen und Emissionsgrenzwerte der 1. Bundes-Immissionsschutzverordnung (1. BImSchV) für Kleinfeuerungsanlagen zu einer deutlichen Minderung der NOx-Emissionen führen. Auch die Weiterentwicklung von Abgasstandards für mobile Maschinen (unter anderem Baumaschinen, Lokomotiven, Binnenschiffe) soll in Zukunft eine Abnahme der Emissionen bewirken.