Berechnung der durch die Atemluft freigesetzten Menge an
Kohlenstoffdioxid
Experimente:
Versuch: Kohlenstoffdioxid
entsteht bei Verbrennungsvorgängen und Atmung
| Tabelle: Zusammensetzung von trockener ein- und ausgeatmeter Luft (Vol-%) | ||
| Einatmungsluft | Gase | Ausatmungsluft |
| 21 | Sauerstoff | 17 |
| 0,035 | CO2 | 4 |
| 78 | Stickstoff | 80 |
| 1 | Edelgase | 1 |
Grundlagen der Berechnung
Angenommen wird ein Junge im Alter von 14-18 Jahren, Grundumsatz etwa
10000 kJ/Tag. Körpergewicht 65 kg. Es folgt eine Überschlagsrechnung
ausschließlich für den Grundumsatz ohne sonderliche körperliche
Anstrengungen!
Die folgende Tabelle zeigt die notwendige Nahrungsaufnahme:
| Nahrung pro Tag und kg Körpergewicht | Gesamtmenge bei 65 kg (g) |
| 1,2 g Fett | 78 |
| 1,2 g Eiweiß | 78 |
| 6 g Kohlenhydrate | 390 |
Wir definieren durchschnittliche Strukturen bzw. den mittleren Oxidationszustand vom Kohlenstoff in den Nahrungsmitteln, aus denen jeweils ein CO2-Molekül gebildet wird:
| "Molmasse" | ||
| Fett | -CH2- | 14 g/mol |
| Eiweiß | H-C-NH2 | 29 g/mol |
| Kohlenhydrat | H-C-OH | 30 g/mol |
Daraus berechnen wir die "Molzahlen" der durchschnittlichen, in der täglichen Nahrung enthaltenen Bausteine:
| Fettbaustein | 78 g/29 g/mol = | 5,6 mol |
| Eiweißbaustein | 78 g/29 g/mol = | 2,7 mol |
| Kohlenhydratbaustein | 390 g/30 g/mol = | 13,0 mol |
Pro Tag wird daraus an CO2 gebildet:
(5,6 + 2,7 + 13) mol = 21,3 mol CO2.
Masse des gebildeten CO2 = 21,3 mol · 44 g/mol = 937,2 g Kohlenstoffdioxid.
Ein Mensch atmet allein im Grundumsatz pro Tag etwa 1 kg CO2 aus. Das sind bei 25 °C immerhin über 500 Liter Gas, also ein halber Kubikmeter an reinem CO2.
Wie groß ist die Jahresmenge des von allen 6 Milliarden Menschen ausgeatmeten Kohlenstoffdioxid?
1 kg CO2 · 6 · 109 Menschen · 365 Tage = 2,19 · 109 t CO2
Die Menschen atmen pro Jahr ca. 2,19 Gigatonnen CO2 aus.
Diese Zahl erscheint zwar riesig, ist aber verglichen mit den Umsatzzahlen von Kohlenstoffdioxid auf der Erde (170 Gigatonnen) verschwindend gering. Übrigens beträgt die technische anthropogene Emission 7 Gigatonnen. Diese scheinbar geringe Abweichung reicht aber aus, zusammen mit anderen treibhausaktiven Gasen das Gleichgewicht durcheinander zu bringen.
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