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Um knapp 3 % auf 74,0 Mrd. Euro stieg der Umsatz der BASF im Jahr 2013. Alle Segmente verkauften mehr als im Jahr zuvor. Dies verbesserte den Umsatz bei Oil &amp; Gas (+16 % auf 14,8 Mrd. Euro) sowie bei Agricultural Solutions (+12 % auf 5,2 Mrd. Euro). Das Chemiegeschäft verschlechterte sich aber; Ursache waren vor allem Währungseinflüsse
bei Chemicals mit Produkten wie Aminen und Acrylaten (— 5 % auf 17,0 Mrd. Euro),
bei Performance Products mit Pigmenten, Tensiden, Vitaminen und Mitteln für die Ölgewinnung (— 1 % auf 15,5 Mrd. Euro),
bei Functional Materials &amp; Solutions mit Betonzusatz- und Bautenanstrichmittel sowie Biopolymeren (— 1 % auf 17,3 Mrd. Euro).
Das Gesamtergebnis der Betriebstätigkeit (Gewinn vor Zinsen und Steuern, earnings before interests und taxes, Ebit) betrug 7,3 Mrd. Euro. Das ist eine 8 %ige Erhöhung gegenüber dem Vorjahr, die vor allem auf Pflanzenschutzmittel, Katalysatoren und Kunststoffe zurückzuführen ist. Dagegen lag der Jahresüberschuss der BASF nach Anteilen anderer Gesellschafter mit 4,8 Mrd. Euro nur 0,5 % über dem Vorjahreswert.
Das Ergebnis je Aktie stieg von 5,25 Euro auf 5,27 Euro. Wie im vergangenen Jahr ist geplant, die Dividende um 10 Cent zu erhöhen, sie beträgt damit 2,70 Euro.
Die Zahl der Mitarbeiter (jeweils zum Jahresende) stieg um 1,3 % auf 112 206.


<h2>Die Regionen</h2>
Im Jahr 2013 setzten die BASF-Gesellschaften mit Sitz in der Region Europa 43,3 Mrd. Euro um (+ 5 %). Grundlage für die Zunahme war der höhere Beitrag des Segments Oil &amp; Gas. Das Chemiegeschäft sank hier auf 23,9 Mrd. Euro (— 2 %), vor allem infolge geringerer Mengen Petrochemikalien und niedrigerer Preise. In Russland eröffnete eine weitere Produktionsanlage für Betonzusatzmittel.
14,6 Mrd. Euro (+ 1 %, + 4 % in lokaler Währung) setzte die Region Nordamerika um, wo Herbizide und Fungizide besonders stark waren. Außerdem verarbeitet der Cracker hier nun auch Schiefergas.
Die Gesellschaften mit Sitz in der Region Asien-Pazifik blieben mit 11,7 Mrd. Euro unverändert (+ 5 % in lokaler Währung) auf dem Niveau des Vorjahrs, aber Intermediates, Catalysts und Coatings erhöhten dabei den Absatz. In China starteten Anlagen für Bremsflüssigkeit und für tert.-Butylamin als Grundchemikalie.
BASF-Gesellschaften in Südamerika, Afrika, Naher Osten setzten 4,4 Mrd. Euro um (— 4 %, + 7 % in lokaler Währung). Dabei entwickelte sich in Südamerika die Chemieindustrie schwächer als erwartet. Der Umsatz in Afrika sank vor allem währungsbedingt, im Nahen Osten nahm er dagegen zu. In Südafrika eröffnete die BASF im Jahr 2013 ein Labor für Bergbauchemie, das technischen Service für Bergbaukunden in ganz Afrika anbietet.
MB


<h2>Kurt Bock, BASF-Vorstandsvorsitzender</h2>
Zum vergangenen Jahr: Wir haben mehr verkauft, noch enger mit unseren Kunden zusammengearbeitet und unser Portfolio weiterentwickelt.
Über das laufende Jahr: Auch dieses Jahr rechnen wir nicht mit starkem Rückenwind. Dennoch sind wir hinsichtlich der wirtschaftlichen Entwicklung weltweit vorsichtig optimistisch. Die Weltwirtschaft wird trotz anhaltender Volatilität voraussichtlich etwas stärker wachsen als 2013. Wir wollen unseren Absatz ohne Berücksichtigung von Akquisitionen und Devestitionen erhöhen. Dennoch wird der Umsatz verglichen mit dem Jahr 2013 voraussichtlich leicht sinken. Grund hierfür ist die für Mitte 2014 geplante Devestition des Gashandels- und Gasspeichergeschäfts.
Zu Forschung und Entwicklung: Wir wollen unsere Ausgaben dafür wiederum erhöhen. 2013 haben wir 1,8 Mrd. Euro aufgewendet. Absolut gesehen stehen wir damit in der Chemieindustrie an erster Stelle.

Rekord trotz Gegenwind

Um knapp 3 % auf 74,0 Mrd. Euro stieg der Umsatz der BASF im Jahr 2013. Alle Segmente verkauften mehr als im Jahr zuvor. Dies verbesserte den Umsatz bei Oil & Gas (+16 % auf 14,8 Mrd. Euro) sowie bei Agricultural Solutions (+12 % auf 5,2 Mrd. Euro). Das Chemiegeschäft verschlechterte sich aber; U...

Dass Eiswolken und Schnee am Boden als chemischer Reaktor das Klima und globale Stoffkreisläufe weitreichend beeinflussen, waren in den 1990er Jahren (Bodenschnee) und 1985 (Eiswolken) sensationelle Überraschungen.1 Bekanntestes Beispiel dank der Verleihung des Nobelpreises 1995 ist der Ozonabbau in den oberen polaren Luftschichten, für den neben Sonnenlicht und chlorhaltigen Spurengasen die reaktive Oberfläche gefrorener Wolkenpartikel erforderlich ist. Die ursprüngliche Vorstellung ging davon aus, dass die für die Reaktion nötigen Wolkenpartikel tatsächlich aus gefrorenem Wasser bestehen. Tatsächlich setzen sich diese jedoch meist aus gefrorenen Salpetersäurehydraten oder aus flüssigen Salpetersäure-Schwefelsäure-Mischungen zusammen. Im späten Frühjahr schiebt sich die ozonarme Luft über den europäischen Kontinent. Als Folge nimmt dort kurzfristig die UV-Belastung zu.
Schnee beeinflusst auch die Bildung bodennahen Ozons.2 Bodennahes Ozon wirkt als starkes Oxidationsmittel, beispielsweise von Halogenen oder ungesättigten organischen Verbindungen, und ist so ein wichtiger Treiber der Atmosphärenchemie. Während in verschmutzter Luft Abgase und deren chemische Reaktionen zu vermehrtem Ozon führen, fehlen diese in der Antarktis. Eigentlich wollten Wissenschaftler am Südpol — dem entlegensten Ort der Erde und fernab von menschlichen Einflüssen — saubere Luft messen, um so die Atmosphärenchemie unter ungestörten Bedingungen zu verstehen. Allerdings fanden sie am Südpol Ozonbildungsraten in bodennahen Luftschichten, wie sie sonst nur aus verschmutzen Gebieten bekannt sind. Ursache dafür sind unter anderem Stickoxidemissionen aus lichtbeschienenem Schnee.
Ein weiteres Beispiel für die Chemie im Schnee am Boden sind die Emissionen von Halogenverbindungen über schneebedeckten polaren Gebieten während des Frühlings.3 Diese Halogene, insbesondere Bromverbindungen, reagieren mit atmosphärischen Spurengasen wie Ozon oder Quecksilber. Es resultiert ein weitläufiger und schneller Ozonabbau in bodennahen Luftschichten, und Quecksilber lagert sich im Oberflächenschnee ab. Das im Schnee angereicherte Quecksilber kann durch die Schneeschmelze in die Ozeane und so in die Nahrungskette gelangen. Schnee ist also ein wichtiges Transfermedium in globalen Stoffkreisläufen.
Die grundlegende Atmosphärenchemie der beteiligen Bromverbindungen ist seit Jahrzehnten bekannt. Unklar war lange deren genaue Quelle, und verschiedene Kandidaten kamen in Betracht und wurden untersucht: aus den Ozeanen freigesetzte organische Halogenverbindungen oder Halogenverbindungen in Salz- und Eispartikeln, die Stürme in die Luft geblasen hatten. Eine kürzlich veröffentlichte Feldstudie zeigte dann, dass die chemische Umsetzung des Bromids in der Schneedecke eine wichtige Quelle des reaktiven Broms in der Atmosphäre ist. Bromid ist ein natürlicher Bestandteil des Seesalzes, das auch in den Schnee in Küstennähe eingetragen wird.4


<h2>Die Atmosphäre im Labormaßstab</h2>
Zahlreiche Beobachtungen dokumentieren, wie Schnee die Stoffkreisläufe und die Atmosphärenchemie annähernd aller atmosphärischen Spurengase beeinflusst. Dazu zählen Quecksilber, Stickoxide, Ozon und Hydroxylradikale sowie organische leichtflüchtige Verbindungen, langlebige organische Verbindungen und Wasserstoffperoxid.3,5—8 Messungen und Satellitenbeobachtungen belegen die globalen Folgen. Was zu einem besseren Verständnis der Beobachtungen in vielen Fällen noch fehlt, ist die Kenntnis der zugrundeliegenden Mechanismen und wie diese am besten beschrieben werden sollten.8 Dies wäre essenziell, um diese wichtigen Prozesse in globalen Klima-, Atmosphärenchemie- und Stoffkreislaufmodellen abzubilden. Ein besseres Verständnis der Chemie im Schnee würde eventuell auch ermöglichen, aus den im Gletschereis gemessenen Konzentrationen der Verunreinigungen auf deren Umweltkonzentration in längst vergangenen Epochen zu schließen, so wie dies erfolgreich für weniger reaktive Spezies und Chemikalien möglich ist.9
Laborstudien mit vereinfachten und gut kontrollierbaren experimentellen Bedingungen sind ideal, um wichtige Grundmechanismen zu identifizieren und zu beschreiben. Die Rolle der Laborforschung beschränkt sich dabei keineswegs nur darauf, im Feld erkannte Prozesse detailliert zu klären und für Modelle zu beschreiben; oft geben Resultate aus dem Labor auch wichtige Impulse für die Feldforschung. So wurde die gemeinsame Bedeutung von Stickoxiden und leichtflüchtigen organischen Verbindungen für die Ozonproduktion in der Atmosphäre im Labor entdeckt.10
Zentral ist es, die im Labor verwendeten Modellsysteme weiterzuentwickeln und die Bedingungen in der Umwelt immer besser nachzubilden. Derzeit liefern die Resultate der Laborexperimente zur Chemie im Schnee noch kein einheitliches Bild. Direkte Schlüsse auf Mechanismen und Prozesse im Feld bleiben so schwierig.8


<h2>Austauschprozesse von Spurengasen</h2>
Verteilungsgleichgewichte von atmosphärischen Spurengasen zwischen Luft und Eisoberflächen werden schon seit Jahrzehnten im Labor untersucht. Diese Austauschprozesse spielen eine wichtige Rolle im Transport von Spurengasen aus dem Schnee in die Atmosphäre und umgekehrt. Neben den Halogenen und Stickoxiden werden auch leichtflüchtige organische Verbindungen untersucht, da diese die Oxidationskapazität der Luft beeinflussen. Die Quelle dieser organischen Verbindungen sind photolytische Prozesse im arktischen Schnee oder biologische Prozesse im unter dem Schnee liegenden Erdreich sowie der Eintrag aus verunreinigter Luft.
Am Beginn dieser Studien stand das Ziel, die Entstehung des Ozonlochs zu erforschen. Die experimentellen Aufbauten im Labor wurden optimiert, um Eiskristalle in Wolken abzubilden — sowohl bei der Temperatur als auch bei der Beschaffenheit der Eisproben. Mittlerweile sind die Verteilungsgleichgewichte zwischen Eis und Luft für eine Reihe von Substanzen bei niedrigen, umweltrelevanten Konzentrationen und Temperaturen zwischen 250 und 190 K untersucht.11 Für die Mehrheit der untersuchten Substanzen lässt sich die Verteilung als reversible Oberflächenadsorption beschreiben. Die Menge der adsorbierten Spurengase steigt mit der Gasphasenkonzentration und mit fallender Temperatur. Erst bei sehr hohen Gasphasenkonzentrationen — irrelevant für die Umweltforschung — nähert sich die Adsorption der Sättigung. Folglich dient meist das aus der Katalyseforschung bekannte Langmuir-Adsorptionsmodell zur Beschreibung.
Ob die so gewonnenen thermodynamischen Größen und Gleichgewichtskonstanten auch die Verteilung in Schnee beschreiben, der oft wärmer ist, ist offen.8 Auch ist vor allem älterer Schnee kompakt, die einzelnen Schneekristalle berühren sich. Untersuchungen von Eisbohrkernen zeigen, dass sich an diesen Berührungsflächen — auch Korngrenzen genannt — mitunter Verunreinigungen sammeln. Noch ist unklar, ob Spurengase an diesen Korngrenzen besser adsorbieren oder entlang dieser ins Innere des Schneekristalls diffundieren.
Die meisten Untersuchungen verwenden mikrometerdicke Eisfilme. Die Zahl ihrer Korngrenzen ist unbekannt, und somit ist fraglich, ob sie die Verhältnisse im Schnee ausreichend widerspiegeln. In einer kürzlich erschienen Studie lösten wir dieses Problem in Zusammenarbeit mit Kollegen in Davos.12 Der Ansatz der Studien bestand darin, den Transport der Spurengase durch natürlichen und künstlichen Schnee zu beobachten. Der künstliche Schnee enthielt etwa siebenmal mehr Korngrenzen als natürlicher, zeigte aber ähnliche Transporteigenschaften für die leichtflüchtigen organischen Verbindungen Aceton und Methanol. Demnach beeinflussen Korngrenzen den Transport dieser Chemikalien auf Zeitskalen wie in der Natur und mit umweltrelevanten Temperaturen und Konzentrationen nicht. Stattdessen dominieren Adsorptionsprozesse an der Oberfläche die Verteilung.


<h2>Photoreaktionen im Schnee</h2>
Chemische Reaktionen im Schnee sind als Quelle der Spurengasemissionen vor allem in Polargebieten von Bedeutung, da dort Abgase und andere Quellen von Verunreinigungen fehlen. Das Erdreich beispielsweise ist wegen der Dicke der darüber liegenden Eis- und Schneedecke als Quelle vernachlässigbar. So werden für die zentralen Spurengase der Atmosphärenchemie — Halogenverbindungen, Stickoxide und Quecksilber — lichtgetriebene Reaktionen im Schnee als Quelle untersucht.2 Dass diese photolytischen Reaktionen dort besonders effizient laufen und somit im Fokus der Forschung stehen, hat mehrere Gründe. Die hohe Reflexion des Lichts an den Schneekristallen verstärkt die Strahlung im porösen Oberflächenschnee. So wird die generell schwächere Sonneneinstrahlung wegen des flachen Sonnenstands in hohen Breiten zumindest teilweise kompensiert. Zudem werden die für chemische Reaktionen besonders wichtigen UV-Strahlen in Zeiten mit ausgedehntem Ozonloch weniger stark gefiltert und treffen vermehrt die Erde. Letztlich sorgen auch die langen polaren Tage — im Sommer 24 Stunden — dafür, dass ständig photochemische Prozesse ablaufen.
Nitrat ist eine weit verbreitete Verunreinigung im Schnee. Bereits sehr frühe Studien zeigten, dass dessen Photolyse im Schnee gasförmige Stickoxide erzeugt. Dies deuten auch Experimente an, denen zufolge die Temperatur- und Wellenlängenabhängigkeit derjenigen der Nitratphotolyse in Wasser ähnelt. Dort wurden zwei Reaktionspfade identifiziert:
NO3− + hv → NO2 + O−
NO3− + hv → NO2− + O(3P)
Die Ausbeute dieser beiden Pfade ist gering, nur etwa ein Prozent der absorbierten Photonen führt zu Produkten, wobei Pfad 1 mit NO2 als Produkt deutlich überwiegt. Das Nitrit kann nun entweder zu NO photolysieren oder nach einer Protonierung als HONO in die Luft entweichen. Die genaue Entstehung des HONO, das nach Photolyse in der Gasphase ebenfalls Hydroxidradikale bildet, ist derzeit unklar. Die Photolyse des Nitrats allein scheint die gemessenen Konzentrationen nicht zu erklären.
Ein möglicher Reaktionsweg ist die photolytische Reduktion von NO2 durch organische Lichtabsorber.13 Diese Reaktion ist aus Oberflächengewässern bekannt. Sie funktioniert auch effizient an der Oberfläche von organischen Feinstaubpartikeln mit Sonnenlicht im sichtbaren Bereich. Doch die Reaktion läuft auch bei tiefen Temperaturen ab, selbst wenn die Reaktionspartner in die Schneekristalle eingebunden sind.14,15
Im Zentrum steht dabei die Frage, ob sich die Reaktionspartner auch im Eis effizient treffen können. Abbildung 2 zeigt die Bildungsrate von HONO in Abhängigkeit von der Konzentration an organischen Bodenbestandteilen, die omnipräsente Absorber sind. Die Reaktionsrate steigt linear mit der Konzentration an organischem Absorber (blaue Kreise), und die Extrapolation zu höheren Konzentrationen stimmt gut mit früheren Resultaten an rein organischen Filmen und Feinstaubpartikeln überein. Im intermediären Konzentrationsbereich ist die Reaktivität niedriger (blaue Punkte). Dies könnte daran liegen, dass sich während des Gefrierens der wässrigen Lösungen der organischen Absorber Agglomerate bildeten, die dann weniger effizient mit dem NO2 in der Gasphase reagieren. Diese Ergebnisse verdeutlichen, wie wichtig es ist, nicht nur die genaue Zusammensetzung des Schnees zu kennen, sondern auch die Art, wie dieser die Verunreinigungen speichert.8,16
Die genaue Zusammensetzung des Schnees variiert stark und ist eine komplexe Funktion der Schneeentstehung, der Zusammensetzung der Wolke und der umgebenden Luftmassen während des Schneefalls. Veränderungen nach der Deposition am Boden spielen ebenfalls eine Rolle. Am Beispiel des Quecksilbers untersuchten wir kürzlich, wie die Zusammensetzung des Schnees die Reaktivität beeinflusst.17 Elementares Quecksilber ist leicht flüchtig und verteilt sich global über die Atmosphäre. Durch photolytische Reaktionen mit Halogenen, wie etwa die vom Schnee freigesetzten, kann das elementare Quecksilber in der Luft chemisch oxidiert werden. Dieses oxidierte Quecksilber ist weniger flüchtig und gelangt daher in den Schnee. Dort würde es sich über den Winter ansammeln, wenn es chemisch inert wäre. Quecksilbersalze werden jedoch photolytisch wieder zu flüchtigem elementaren Quecksilber reduziert.18 Dieser Anteil des Quecksilbers gelangt vor der Schneeschmelze im Frühling vom Schnee wieder an die Atmosphäre und wird somit weder in das aquatische Ökosystem eingetragen, noch gelangt er unmittelbar in die Nahrungskette.
Die Studie zeigte zweierlei:17 Gefrorene Lösungen von Modellsubstanzen für organische Bodenbestandteile und divalentes Quecksilber sind photochemisch aktiver als gefrorene Lösungen, die nur Quecksilber enthielten (Abbildung 3, S. 418). Aus der Feinstaub- und Aerosolforschung sowie der Gewässerforschung ist bekannt, dass diese organischen Bodenbestandteile als Photosensibilisatoren wirken; eine ähnliche Steigerung der Photoreaktivität findet auch in gefrorenen Proben statt. Zudem hemmt die Anwesenheit von Chlorid, typisch für Schnee in Küstennähe, die Photochemie des Quecksilbers. Dies könnte erklären, warum Feldstudien höhere Quecksilberkonzentrationen im Schnee entlang der Küste finden als abseits der Küste.


<h2>Ausblick</h2>
Die Erforschung des Schnees als Teil des Ökosystems der Erde ist ein relativ junger Zweig der Atmosphärenforschung. Die Herausforderungen sind dabei um einiges größer als noch zu Beginn der Atmosphärenforschung, als sich die Wissenschaft auf Prozesse in der Gasphase fokussierte. Die heterogenen Reaktionen im Schnee sind komplexer, da verschiedene Phasen und Stoffe involviert sind.
Ein künftiger Schwerpunkte könnte die Untersuchung der Verteilungsgleichgewichte während der dynamischen Alterung des Bodenschnees sein. Die Bedeutung dieser strukturellen Umwandlung ist in der Lawinenforschung bestens bekannt und geht einher mit großen Umlagerungen von Eismasse im Schnee. Ob diese Wasserdampfflüsse dazu führen, dass Spurengasse in wachsenden Schneekristallen begraben werden, ist derzeit nicht klar.
Weiter wären mehr Untersuchungen auf längeren Zeitskalen wünschenswert. Vor allem die langsame Diffusion entlang von Korngrenzen könnte zu einer zusätzlichen Aufnahme von Spurengasen zu der reinen Oberflächenadsorption führen. Doch ob Korngrenzen eine langanhaltende Aufnahme der Umweltstoffe erklären können, ist noch wenig erforscht.
Neben diesen Prozessstudien ist auch ein molekulares Verständnis der Schnee-Eis-Spurengas-Wechselwirkung wichtig. Erste spektroskopische Untersuchungen an Synchrotronanlagen gab es bereits. Mit diesen lassen sich Wasserstoffbrückenbindungen der adsorbierten Moleküle mit dem Eis und der obersten Eisschicht beobachten. Solche Studien sind auch außerhalb der Umweltwissenschaften von Bedeutung, etwa in der Astrophysik oder in den Materialwissenschaften.19


<h2>QUERGELESEN</h2>
Schnee- und Eisoberflächen verändern die Atmosphärenchemie und die Stoffkreisläufe von atmosphärischen Spurengasen wie Quecksilber, Stickoxiden, Ozon oder Hydroxylradikalen.
Chemische Reaktionen im Schnee sind als Quelle der Spurengasemissionen vor allem in Polargebieten von Bedeutung, da dort andere Quellen von Verunreinigungen fehlen.


<h2>Schnee und das Klimasystem der Erde</h2>
Eine weiße Schneedecke gehört für uns zum Winter, und deren weit gehendes Ausbleiben, wie im Winter 2013/14, wird schnell mit der globalen Klimaerwärmung verknüpft. Tatsächlich bietet die langfristige Beobachtung des Schneereichtums einen recht zuverlässigen Indikator für den Klimawandel. Zudem ist die Schneedecke ein signifikanter Treiber im globalen Strahlungshaushalt und damit für das Klimasystem. Frischer Schnee und Eiswolken reflektieren das einfallende Sonnenlicht besonders effizient und reduzieren so den wärmenden Einfluss. Meereis und Schnee isolieren außerdem die darunter liegenden Ozeane oder Bodenschichten thermisch. Poröser Schnee kann etwa Bodenschichten vor kalter Luft abschirmen und so verhindern, das biologisch aktive Schichten gefrieren. Bei bereits kalten Böden verhindert Schnee ein schnelles Tauen durch Strahlung und warme Luftschichten. Wie der Schnee wirkt, hängt somit von dem Zeitpunkt, der Dicke und der Dauer der Schneebedeckung ab.


Thorsten Bartels-Rausch, Jahrgang 1974, studierte Chemie in Würzburg, Trondheim und an der ETH Zürich. Er promovierte im Jahr 2003 mit einer am Paul-Scherrer-Institut (PSI) durchgeführten Arbeit an der Universität Bern. Nach einem Postdocaufenthalt an der Universität Toronto kehrte er 2006 als Wissenschaftler zurück ans PSI. Sein Forschungsinteresse liegt in der Untersuchung der Wechselwirkung und der Chemie von Verunreinigungen im Schnee und Eis in Laborexperimenten. Dabei interessieren sowohl die molekularen Grundlagen wie auch die Weiterentwicklung der Laborexperimente, um die Bedingungen in der Umwelt noch besser nachzubilden. <a href="mailto:thorsten.bartels-rausch@psi.ch">thorsten.bartels-rausch@psi.ch</a>



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Rekord trotz Gegenwind

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