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Schwefeldioxid

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Definition: ein giftiges Gas, welches häufig in Abgasen vorkommt

Summenformel: SO2

Englisch: sulfur dioxide

Kategorie: Umwelt und Ökologie

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 30.05.2015; letzte Änderung: 18.10.2015

Schwefeldioxid ist bei Zimmertemperatur ein Gas, welches charakteristisch stechend riecht, giftig ist und schleimhautreizend wirkt. Bei Normaldruck kondensiert es bei einer Temperatur von −10 °C zu einer farblosen Flüssigkeit.

Schwefeldioxid entsteht vorwiegend bei der Verbrennung von Brennstoffen und Kraftstoffen, die gewisse Mengen von Schwefel (meistens in chemisch gebundener Form) enthalten:

Erdöl enthält viel Schwefel, der sich vor allem in schweren Kraftstoffen wiederfindet.

Praktisch der gesamte Schwefelgehalt fossiler Brennstoffe und Kraftstoffe rührt daher, dass diese letztendlich aus abgestorbenen Lebewesen hergestellt wurden, die insbesondere in Eiweißen gebundenen Schwefel enthalten. Die Tatsache, dass Schwefel für alle Lebewesen ein essenzielles Element ist, ändert freilich nichts an der gesundheitlichen und ökologischen Schädlichkeit von Schwefeldioxid (siehe unten).

Stark begrenzte Schwefelgehalte von Dieselkraftstoffen sind heute oft schon deswegen nötig, weil gewisse Rußpartikelfilter und Abgaskatalysatoren (v. a. solche für die Entstickung) durch zu hohe Schwefelgehalte geschädigt würden.

Schwefeldioxid wird teils auch industriell verwendet, beispielsweise als Konservierungsmittel in der Lebensmittelindustrie.

Schwefeldioxid ist gut wasserlöslich und bildet dabei in geringem Maße die sogenannte schweflige Säure. In der Atmosphäre wird es allmählich zu Schwefeltrioxid (SO3) oxidiert, welches mit Wasser stark reagiert und damit Schwefelsäure bildet. Auch in manchen Abgaskatalysatoren wird diese Oxidation gefördert, so das Schwefelsäure bereits im Abgasstrang entsteht und dann u. U. einen Rußpartikelfilter schädigen kann.

Bei manchen Abgaskatalysatoren kann es vorkommen, dass Schwefeldioxid in geringem Umfang zu Schwefelwasserstoff (H2S) reduziert wird, welches sehr übel nach faulen Eiern riecht und sehr giftig ist.

Ökologische und gesundheitliche Auswirkungen von Schwefeldioxid

Aus Schwefeldioxid entsteht am Ende Schwefelsäure, die zur Versauerung von Böden beiträgt.

Noch vor wenigen Jahrzehnten wurden beispielsweise in Deutschland erhebliche Mengen von Schwefeldioxid emittiert, und zwar vor allem von Kohlekraftwerken und teils auch bei der Verwendung von Heizöl. Hierdurch lag der Gehalt der Luft an Schwefeldioxid weiträumig stark über dem natürlichen Maß, und das Regenwasser wurde durch die entstehende Schwefelsäure wesentlich saurer (d. h. der pH-Wert sank ab). Dies hatte starke Auswirkungen einerseits auf die menschliche Gesundheit – im Wesentlichen durch die Schädigung von Atemwegen – und andererseits auf die Natur, insbesondere durch die Versauerung von Böden durch sauren Regen, die vor allem zu schweren Schäden in Wäldern führte. Ebenfalls werden landwirtschaftliche Erträge beeinträchtigt, indem die Bodenfruchtbarkeit durch verschiedene Mechanismen reduziert wird.

Die Versauerung von Böden ist zum Teil auch dadurch schädlich, dass durch sie andere Schadstoffe wie Aluminium, Quecksilber, Kupfer, Zink, Cadmium und Blei stärker wasserlöslich, somit also mobilisiert werden.

Die Gefährdung durch Schwefeldioxid in Europa hat in den letzten Jahrzehnten als Folge verschärfter Umweltvorschriften stark abgenommen.

Diese Problematik wurde in den 1980er Jahren erkannt, und die Emissionsgrenzwerte für Schwefeldioxid aus Kraftwerken sowie die Schwefelgehalte von Heizöl und Dieselkraftstoffen wurden erheblich gesenkt. Die Folge ist, dass die Schwefeldioxidemissionen und natürlich auch die davon verursachten Immissionen (also die Konzentrationen beispielsweise in der Atemluft in Städten) massiv zurückgegangen sind. Dies ist ein wesentlicher Grund, warum das Waldsterben sich bei Weitem nicht so dramatisch entwickelt hat, wie es ursprünglich zu befürchten war.

Schwefeldioxid ist allerdings nicht die einzige Ursache für sauren Regen; auch Stickoxide tragen hierzu bei, und deren Emissionen konnten leider nicht so deutlich wie diejenigen von Schwefeldioxid abgesenkt werden.

Bei Verwendung von schwefelhaltigen Dieselkraftstoff entsteht nicht nur das schädliche Schwefeldioxid, sondern daraus zum Teil auch Schwefelsäure, die wiederum zur Bildung feiner Sulfatpartikel (Feinstaub) führt. Diese Partikel treten zwar mengenmäßig in geringerem Umfang als Rußpartikel auf, sind aber trotzdem gesundheitlich schädlich. Bei Verwendung von Rußpartikelfiltern können Sie deren Funktion stören.

Übrigens schädigt das aggressive Schwefeldioxid auch Bauten in stark belasteten Städten; es führt zu einer stark beschleunigten Verwitterung von Steinen.

Schwefeldioxid könnte im Prinzip für das sogenannte Climate Engineering eingesetzt werden, indem man es in großen Mengen in die Stratosphäre einbringt. Solche Eingriffe in den Naturhaushalt könnten allerdings erhebliche nachteilige Nebenwirkungen haben.

Maßnahmen für die Reduktion von Schwefeldioxidemissionen

Bei großen Anlagen kann Schwefeldioxid sehr effektiv aus dem Rauchgas entfernt werden.

Schwefeldioxid kann in Anlagen für die Rauchgasentschwefelung z. B. in Kohlekraftwerken heute sehr effektiv aus den Abgasen entfernt werden. Der Schwefel wird hierbei häufig als Gips (Calciumsulfat, CaSO4) gebunden, der zum guten Teil (soweit er nicht zu stark mit Schadstoffen wie Quecksilber belastet ist) technisch verwendbar ist.

Bei kleinen Anlagen ist die Verwendung schwefelarmer Brennstoffe und Kraftstoffe sinnvoller.

Bei kleinen Anlagen, beispielsweise bei Ölheizungen und bei Fahrzeugen mit Dieselmotor, wäre eine Entschwefelung der Abgase nicht praktikabel. Hier ist es besser, Schwefeldioxid erst gar nicht entstehen zu lassen, indem man den Schwefelgehalt des verwendeten Brennstoffs oder Kraftstoffs stark vermindert. Dies geschieht heute in Erdölraffinerien. Allerdings wird dort der Schwefel nur zum Teil wirklich entfernt, zum anderen Teil aber nur vermehrt vor allem in das Schweröl verschoben. Dies hat zur Folge, dass einerseits Heizungsanlagen und Straßenfahrzeuge umweltfreundlicher betrieben werden können, andererseits aber die Schwefeldioxidemissionen von Schiffsantrieben entsprechend höher ausfallen; Schwefelgehalte von bis zu 3,5 % sind heute zumindest bei Betrieb auf offenem Meer noch erlaubt. (Zukünftig soll diese Grenze wesentlich gesenkt werden, beispielsweise auf 0,5 % ab 2020.) Weltweit verursacht heute die Schifffahrt die höchsten Schwefeldioxidemissionen von allen Verkehrsträgern, und zwar größtenteils durch die Verwendung von Schweröl (Bunkeröl).

Siehe auch: Abgas, Abgasqualität, Stickoxide, Erdöl, Schweröl, Rußpartikelfilter, Abgaskatalysator, Climate Engineering
sowie andere Artikel in der Kategorie Umwelt und Ökologie

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