Wir gehen von einer großen Zahl negativer Folgen aus, wenn wir den Anstieg der mittleren Erdtemperatur nicht möglichst stark einschränken. Primär müssen wir dabei in Deutschland, Europa und weltweit natürlich auf Prozesse setzen, die die weitere Anreicherung von CO2 in der Atmosphäre verhindern. Emissionsarme Energieformen, höhere Effizienz und geringerer Verbrauch sind da typische Beispiele, die kurz- und mittelfristig ansetzen.
Aber bei allen Ambitionen ist es nicht sicher, dass wir unsere Ziele einhalten und den weltweiten CO2-Ausstoß rechtzeitig ausreichend reduzieren werden. Wir müssen diese negative Option schon heute in Erwägung ziehen und mögliche Antworten erarbeiten. Viele davon werden unter dem Begriff Geoengineering zusammengefasst.
Was ist Geoengineering?
Als Geoengineering versteht man durch den Menschen angeleitete, bewusste großskalige Eingriffe in die Umwelt und natürliche Kreisläufe der Erde. Derartige Eingriffe sind gezielte Maßnahmen, um die Lebensbedingungen eines Ökosystems zu verändern. Historisch betrachtet könnten zum Beispiel die Landgewinnung der Niederlande oder die Rheinbegradigung ebenfalls dem Geoengineering zugeordnet werden.
Heutzutage bezieht man den Begriff Geoengineering jedoch auf gezielte Eingriffe, um die Auswirkungen des Klimawandels zu kompensieren oder ihnen direkt entgegen zu wirken – eine Idee, die bereits umfangreich diskutiert wird [1, 2, 3]. Mit Blick auf die mögliche Katastrophe müssen wir die bereits verfügbaren Technologien in Bezug auf ihre technische Umsetzbarkeit, Finanzierbarkeit, Nachhaltigkeit und Kontrollierbarkeit evaluieren. Grundlegende Zielsetzung muss dabei stets sein, den Klimawandel abzubremsen oder langfristig sogar umzukehren und gleichzeitig Eingriffe in die Natur inklusive etwaiger Spätfolgen so gering wie möglich zu halten.
Arten des Geoengineerings
Grundlegend kann man zwei Gruppen an Geoengineering-Methoden unterscheiden. Die erste befasst sich mit der Reduktion des CO2-Anteils in der Atmosphäre (Kohlenstoffsenken), während die zweite sich auf die Reduktion der Sonneneinstrahlung fokussiert (Strahlungshaushalt).
Natürliche Kohlenstoffsenken
Eine der ersten vorgeschlagenen Formen des Geoengineerings findet bereits in [4] Erwähnung. Hierbei wird CO2 in sogenannten Kohlenstoffsenken gespeichert. Kohlenstoffsenken sind natürliche Orte, an denen dauerhaft CO2 gespeichert werden kann. Dazu gehören Wälder, Moore, aber auch die tiefen Ozeane. Diese Orte speichern bereits durch ihre natürlichen, ökologischen Vorgänge einen großen Teil des natürlichen CO2s und benötigen dieses bspw. als Nährstoff für ihre Bewohner (Tiefsee) oder als Baumaterial zum Wachstum (Wälder). In geologischen Zeiträumen können Kohlenstoffsenken wieder zu Reservoirs von fossilen Energieträgern in der Erdkruste werden.
Künstliche Kohlenstoffsenken
Die einfachste künstliche Kohlenstoffsenke ist die Verwendung von Holz als Baumaterial. In diesem Anwendungskreislauf wird nicht nur Waldfläche für neuen Bewuchs freigegeben, welcher wiederum Kohlenstoff speichern kann. Das geschlagene Baumaterial wird außerdem langfristig in unserer Infrastruktur gespeichert. Im Vergleich zu Betonbauwerken, bei welchen in der Herstellung CO2 freigesetzt wird, können Holzhäuser CO2 speichern – mal von diversen bautechnischen Vorteilen ganz abgesehen.
Carbon Dioxide Removal
Die bekannteste Art der industriellen CO2 Reduktion aus der Atmosphäre ist das Carbon Dioxide Removal (CDR). Dabei wird das CO2 entweder direkt bei der Entstehung, bspw. nach dem Verbrennungsvorgang in Motoren oder Kraftwerken, oder aus der Atmosphäre selbst extrahiert und dann in (geologischen) Kohlenstoffsenken gelagert.
Eine der industriellen Maßnahmen sieht vor, große Plantagen an schnellwachsenden, kohlenstoffreichen Bäumen zu pflanzen, diese später zur Energiegewinnung zu verbrennen und das CO2 beim Verbrennungsvorgang direkt zu extrahieren um es dann geologisch zu verpressen [5]. Für dieses Verpressen muss das gefangene CO2 verflüssigt werden und kann darauf hin bspw. in die durch Gas- und Ölabbau geleerten geologischen Speicher zurückgeführt werden. Alternativ kann CO2 auch in Basaltgestein verpressert werden, welches das CO2 bindet. Vorteil dieser Maßnahme ist der hohe Wirkungsgrad der CO2-Reduktion, allerdings geht dies mit einem gewaltigen Flächenverbrauch einher welcher zu einem Interessenskonflikt beispielsweise mit der Nahrungsmittelproduktion und dem Erhalt natürlicher Biome führen kann.
Carbon Capture
Alternativ kann das CO2 auch direkt aus der bestehenden Atmosphäre entnommen werden (Carbon Capture), was jedoch sehr große Mengen an Energie voraussetzt (die ebenfalls CO2-neutral erzeugt werden müsste). In diesem Zuge wurde auch vorgeschlagen, das CO2 als Granulat großflächig zu verteilen (ebenfalls mit Fels als Trägermittel). Dies würde ebenfalls große Flächen benötigen und Gesteinsvolumen ganzer Gebirge [6].
Anpassung des solaren Strahlungshaushalts
Die meisten chemischen Eingriffe in die Atmosphäre als Teil des Geoengineerings fallen in die Kategorie des Solar Radiation Managements (SRM). Hierbei soll beispielsweise durch das Versprühen von Schwefelsäure der natürliche Abkühlungsprozess, wie er auch nach großen Vulkanausbrüchen zu beobachten ist, nachgeahmt werden. Dabei wird die Erd-Albedo angepasst, sodass mehr Sonnenenergie wieder zurück ins All entweicht, ohne die Erde zu erwärmen. Anstatt die Atmosphäre chemisch zu verändern, können auch beispielsweise Spiegel in den erdnahen Weltraum gebracht werden, um somit die Sonneneinstrahlung zu regulieren.
Geoengineering im Vergleich
Während die Reduktion der Sonneneinstrahlung den höchsten Wirkungsgrad erreichen kann und auch am schnellsten wirkt, bekämpft sie nur Symptome der Klimaveränderung. Die Reduktion des CO2-Gehalts in der Atmosphäre kann dagegen einen nachhaltigeren Einfluss auf den Treibhauseffekt haben – dieser Effekte würde sich jedoch nur langsam zeigen.
CO2-Reduktion ist darüber hinaus auch deutlich risikoärmer und bietetgrundsätzlich die Möglichkeit, die Atmosphäre auf ihren vorindustriellen CO2-Gehalt zu reduzieren. Das hängt jedoch von der Menge an verfügbaren geologischen CO2-Speichern ab [1]. Auch wenn es Gegenstimmen zur Effektivität solcher Maßnahmen gibt [7], sind sich selbst die Kritiker einig, dass Technologien und Maßnahmen für Negativ-Emissionen weiterentwickelt werden müssen und dringend notwendig sind, um die gesetzten Klimaziele noch zu erreichen.
Handlungsoptionen
Ein möglicher Pfad ist eine Kombination verschiedener Maßnahmen, die sich vorerst primär auf die CO2-Reduktion konzentrieren sollten. Dabei würden Maßnahmen nur ergriffen werden, wenn diese das ökologische Gleichgewicht wahren. Entsprechend würden wir eher Bäume pflanzen, statt CO2 in die Tiefsee einzubringen.
Industrielle Verfahren zum Einfangen von CO2 müssten weiter verbessert werden. CO2-neutrale Energieproduktion ist hier ein wichtiger Bestandteil, da diese den notwendigen Strom zur CO2-Extraktion liefern muss. Je früher wir mit dem Aufbau von negativen Emissionen beginnen, desto eher sehen wir die daraus folgenden positiven Effekte. Darüber hinaus fördert Anwendung auch die Weiterentwicklung. Geologische Speicher dürften hinreichend verfügbar sein, müssen aber erkundet und zur Verwendung geprüft werden, um Spätfolgen besser abschätzen zu können.
Von einer Anwendung chemischer oder extra-terrestrischer Maßnahmen sollte vorerst abgesehen werden, da hierbei die langfristigen Folgen (bei chemischen Methoden) schwer absehbar und regulierbar sind oder die Maßnahmen aktuell schlicht technisch zu aufwendig oder teuer (Spiegel im Weltall) wären.
Ein Kombinationspaket gegen den Klimawandel
Wir können den Klimawandel nur durch eine Kombination aus weltweiter Reduktion der CO2-Emissionen und gleichzeitigem Aufbau von Negativ-Emissionen erfolgreich bekämpfen. Genauso lange wie die Klimawandel benötigte, um an Fahrt auf zu nehmen, werden auch aktuelle Maßnahmen brauchen, um ihre Wirkung zu zeigen. Daher ist eine langfristige und nachhaltige Politik zur Einführung von Negativ-Emissionen notwendig. Kurzfristige Rückschläge oder Politikwechsel dürfen hierbei nicht Vorrang haben.
Drastische Maßnahmen wie eine Veränderung des Strahlungshaushalts wären nur zu empfehlen, wenn kurzfristige Ergebnisse notwendig sind, beispielsweise wenn selbst das 2°C-Klimaziel nicht mehr einhaltbar scheint, jedoch weitere katastrophale Auswirkungen des Klimawandels kurzfristig bekämpft werden müssen.
In jedem Fall müssen wir alle Technologiezweige weiter verfolgen und in die entsprechende Forschung investieren. Diese Mittel und auch das Personal fehlen an anderen klimapolitischen Positionen. Die Investionen sind jedoch notwendig, um sowohl die notwendigen Negativemissionen, aber vor allem auch eventuelle Notfalloptionen rechtzeitig ausreichend zu evaluieren. Wir können mit den Entwicklungen nicht erst anfangen, wenn wir die Ziele schon gerissen haben.
Literaturverzeichnis
[1] N. Vaughan und T. Lenton, „A review of climate geoengineering proposals,“ Climate Change, Bd. 109, pp. 745-790, 2011.
[2] O. Morton, The planet remade: How geoengineering could change the world, Princeton University Press, 2015.
[3] H. Grinzky, F. Herrman, K. Kartschall, W. Leujak, K. Lipsius, K. Mäder, S. Schwermer und G. Straube, Geoengineering, Dessau-Roßlau: Umweltbundesamt, 2011.
[4] C. Marchetti, „On geoengineering and the CO 2 problem,“ Climate Change, Bd. 1, Nr. 1, pp. 59-68, 1977.
[5] W. Burns und S. Nicholson, „Bioenergy and carbon capture with storage (BECCS): the prospects and challenges of an emerging climate policy response,“ Journal of Environmental Studies and Sciences, Bd. 7, Nr. 4, pp. 527-534, 2017.
[6] C. Schrader, „Rettet uns das Geoengineering?,“ Spektrum, 2018.
[7] Editorial, „Why current negative-emissions strategies remain ‘magical thinking’,“ Science, Bd. 554, Nr. 404, 2018.