Neue Studie: FCKW-Ersatzgase treiben TFA als Ewigkeitschemikalie in Regen und arktischem Eis

Ersatzgase für FCKW werden in einer neuen Studie mit dem Grossteil einer „Ewigkeitschemikalie“ in Verbindung gebracht, die in Regen sowie im arktischen Eis abgelagert wird.

Ihre Abbauprodukte reichern sich noch lange an, nachdem die ursprünglichen Emissionen erfolgt sind. Ausserdem dürfte der Anstieg über Jahrzehnte weitergehen, weil viele dieser Gase jahrelang in der Atmosphäre verbleiben, bevor sie zerfallen.

Nachweise für FCKW-Ersatzstoffe in Eisbohrkernen

Proben aus Regenwasser und arktische Eisbohrkerne zeigen, dass die Konzentrationen desselben Schadstoffs Jahr für Jahr zunehmen.

Durch den Abgleich dieser Archive mit Messdaten aus der Luft konnte Lucy Hart, Doktorandin an der Lancaster University, den Eintrag auf Kältemittel und Narkosegase zurückführen.

Hart stellte zudem fest, dass die Menge dieses Stoffes, die jährlich mit Regen und Schnee niedergeht, im Untersuchungszeitraum um etwa das 3,5-Fache anstieg.

Da zwischen Freisetzung und Niederschlag Jahre an chemischem Zerfall liegen, können heutige Entscheidungen bei Kältemitteln die späteren Belastungen dieses Schadstoffs weiter erhöhen.

Wie der Schadstoff heisst

In der Chemie wird die Niederschlagssubstanz Trifluoressigsäure (TFA) genannt – eine fluorierte Säure, die sich natürlichem Abbau weitgehend entzieht.

Sobald sich TFA in der Luft bildet, löst sie sich leicht im Wolkenwasser und gelangt anschliessend mit Regen oder Schnee auf die Erdoberfläche. Anders als viele Schadstoffe verdunstet die Säure nicht wieder aus dem Wasser; Flüsse und Seen behalten sie daher.

Diese Persistenz erschwert die Sanierung und erhöht die Bedeutung jedes Gases, das zu TFA werden kann.

Vom Gas zur TFA

Nachdem ozonschädigende Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) – ältere Kühlgase, die die Ozonschicht angreifen – ersetzt werden mussten, setzte die Industrie auf neuere fluorierte Chemikalien.

Sonnenlicht und reaktive Gase zerlegen diese Moleküle; die verbleibenden Fragmente ordnen sich während ihres Transports zu dieser langlebigen Säure um.

Auch Krankenhäuser tragen bei, weil einige inhalative Anästhetika eine ähnliche Chemie nutzen und ihr Abbau in derselben Verbindung enden kann.

Bei manchen Ausgangsgasen verläuft der Zerfall stufenweise – und jede einzelne Stufe kann dennoch dasselbe langlebige Nebenprodukt erzeugen.

Warum TFA-Belastung bestehen bleibt

Vorgaben im Rahmen des Montrealer Protokolls, des globalen Abkommens zur schrittweisen Abschaffung ozonabbauender Chemikalien, lenkten die Industrie hin zu Ersatzgasen.

Weil viele dieser Ersatzstoffe Jahrzehnte in der Atmosphäre überdauern, zerfallen sie weiterhin und bilden fortlaufend Säure.

Der Zeitpunkt der maximalen jährlichen TFA-Bildung kann zwischen 2025–2100 liegen, da die Atmosphäre diese Gase sehr lange speichert.

„Das unterstreicht sehr deutlich die breiteren Risiken, die Regulierungen berücksichtigen müssen, wenn schädliche Chemikalien wie ozonabbauende FCKW ersetzt werden“, sagte Hart.

Arktische TFA-Ablagerungen zurückverfolgt

Arktisches Eis konserviert jährliche TFA-Schichten, weil Schnee jedes Jahr das einfängt, was Wolken und Luft anliefern.

Obwohl weit entfernt von Fabriken, erhält die Arktis diese Chemikalien, weil langlebige Gase über Jahre transportiert werden, bevor sie schliesslich zerfallen.

Harts Team zeigte, dass langlebige FCKW-Ersatzstoffe praktisch den gesamten beobachteten Anstieg der TFA-Ablagerungen in der Arktis erklären.

„Studien haben steigende TFA-Werte in abgelegenen arktischen Eisbohrkernen gefunden, und unsere Ergebnisse liefern den ersten schlüssigen Beleg dafür, dass praktisch alle diese Ablagerungen durch diese Gase erklärbar sind“, erklärte Hart.

Neue Kältemittel machen es komplexer

Die europäische Richtlinie zu mobilen Klimaanlagen, eine Regel der Europäischen Union zur Begrenzung stark klimawirksamer Kältemittel in Fahrzeugen, bewegte neue Fahrzeuge nach 2017 weg von älteren Kältemitteln.

In vielen Autos wechselten Hersteller zu einem neueren Kühlmittel, das unter Sonnenlicht zerfallen und am Ende dieselbe persistente TFA-Chemikalie bilden kann.

Ausserhalb der Polarregionen beobachtete das Team aus Lancaster, dass dieser neuere Stoff in mittleren Breiten zu einer wichtigen Quelle für atmosphärische TFA wird.

Dieser Zielkonflikt zwingt Regulierer dazu, Klimaschutzziele gegen eine langfristige chemische Anreicherung abzuwägen, die aus heutigen Technologieentscheidungen folgen kann.

Regen sorgt für den Eintrag

Sturmsysteme verteilen TFA rasch, und Niederschlag wäscht sie aus Wolken aus, bevor Winde sie weitgehend verdünnen können.

In Trockenphasen können sich Teile der Chemikalien auch direkt auf Böden sowie auf Wasseroberflächen absetzen – ganz ohne Regen.

Tropische und mittlere Breiten erhalten häufig stärkeren Eintrag, weil dort intensive Sonneneinstrahlung auf häufige Niederschläge trifft, was Umwandlung und Auswaschung beschleunigt.

Lokale Emissionsminderungen können den Eintrag in der Umgebung senken, doch Ferntransport verteilt einen Teil der Last weiterhin über Grenzen und Ozeane hinweg.

Was Regulierer abwägen

Eine Übersicht beschreibt TFA als extrem persistent und mobil, sodass sie nach der Freisetzung nur schwer einzugrenzen ist.

In Europa stufen Behörden den Stoff auf Basis der bisherigen Evidenz bereits als langlebig wirkend und als schädlich für Wasserorganismen ein.

Deutschland hat zudem die Absicht eingereicht, TFA als fortpflanzungsgefährdend einzustufen, was den Umgang weiter verschärfen würde.

Selbst wenn einzelne Messwerte unter aktuellen Gesundheitszielen liegen, verkleinert steigender Eintrag den Puffer und macht eine Umkehr schwieriger.

FCKW, TFA und die Zukunft

Neben der Atmosphäre können auch Pestizide TFA in Böden und Gewässern erzeugen, wenn landwirtschaftliche Wirkstoffe nach dem Ausbringen zerfallen.

Einige fluorierte Bestandteile bleiben in den ersten Abbauschritten stabil und enden später als TFA, die in das Grundwasser ausgewaschen wird.

Felddaten aus Deutschland zeigten in dieser Arbeit höhere TFA-Gehalte im Grundwasser unter landwirtschaftlich genutzten Flächen als unter anderen Nutzungsarten.

Diese zusätzlichen Einträge tragen dazu bei zu erklären, warum Regen und Flüsse in mittleren Breiten mitunter mehr TFA transportieren, als Modelle erwarten, die nur die Luft als Quelle berücksichtigen.

Die Verknüpfung alltäglicher Kühlung und Anästhesie mit TFA verdeutlicht, wie ein Schadstoff immer wieder in Regen, Flüssen und polarem Eis auftauchen kann.

Engmaschigere Überwachung und strengere Regeln für neue Kältemittel könnten den künftigen Anstieg bremsen – doch Gase, die bereits in der Luft sind, werden weiterhin TFA-Moleküle bilden.