Geo-Engineering
08.06.2017

Klima schützen statt manipulieren

Grafik: William Hook

Geo-Engineering, früher Stoff für Science Fiction, hat den wissenschaftlichen Mainstream erreicht – und die internationale Politik. Allerdings birgt es kaum kalkulierbare Risiken und Nebenwirkungen. Ein Gastbeitrag von Mark Lawrence und Stefan Schäfer.

Das Pariser Abkommen von Dezember 2015 ist ein Meilenstein internationaler Klimapolitik: 195 Staaten bekennen sich zu ambitioniertem Klimaschutz, durch den die globale Erwärmung im Schnitt auf 2 Grad Celsius und bestenfalls gar auf 1,5 Grad Celsius begrenzt werden soll. Das Abkommen wird als großer Erfolg der Diplomatie in die Geschichte eingehen.

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Seine Bedeutung für den eigentlichen Klimaschutz ist jedoch noch nicht klar abzusehen. Werden die Staaten der Welt ihre Emissionen tatsächlich so weit reduzieren, dass die in Paris formulierten Ziele erreicht werden können? Dafür ist schnelles Handeln gefragt: Allein mit Emissionsreduktionen wird es nahezu unmöglich sein, das 1,5-Grad-Ziel einzuhalten. Es sei denn, die gesamte Welt fährt innerhalb eines Jahrzehnts alle Emissionen auf Null herunter. Um das 2-Grad-Ziel einzuhalten beträgt die Zeitspanne nur 30 bis 40 Jahre. 

Dass die dafür notwendige Transformation grundlegender Gesellschaftsstrukturen – zum Beispiel der Energieerzeugung, Mobilität und Landwirtschaft – so schnell und umfassend umgesetzt wird, erscheint vielen zumindest zweifelhaft, oft sogar undenkbar. Daher werden zunehmend weitere Maßnahmen über Emissionsreduktionen hinaus unter dem Oberbegriff „Geo-Engineering“ diskutiert. Sie sollen eine gezielte Manipulation zur Abkühlung des globalen Klimas ermöglichen. Ein naheliegender Ansatz wäre, Kohlendioxid wieder aus der Atmosphäre zu entfernen. Hierzu stünden theoretisch eine Vielzahl von Optionen zur Verfügung; von der großflächigen Aufforstung bis hin zur Ozeandüngung oder der chemischen Abscheidung von Kohlendioxid aus der Umgebungsluft.

Spiegel im Weltall

Darüber hinaus werden Maßnahmen diskutiert, durch deren Einsatz die Strahlungsbilanz der Erde verändert werden soll. Zum Beispiel durch das Platzieren von Spiegeln im Weltall, das Einbringen von reflektierenden Aerosolpartikeln in die Stratosphäre oder das Aufhellen von Wolken über dem Ozean. Bei beiden Kategorien von Eingriffen – Entfernen von Kohlendioxid und Verändern der Strahlungsbilanz – gilt bei genauer Betrachtung jedoch: Entweder ist ihr Klimaschutzpotential stark begrenzt, oder aber die mit ihnen verbundenen Risiken und Nebenwirkungen sind so schwer abzuschätzen, dass ihr künftiger Einsatz beim heutigen Forschungsstand nicht verlässlich einzuplanen ist.

Beim Entfernen von Kohlendioxid aus der Atmosphäre richtet sich das Interesse aktuell insbesondere auf einen Ansatz, der Bioenergiegewinnung mit Kohlendioxidabscheidung und -speicherung verbindet. Hierzu würde in Kraftwerken Biomasse zur Energieerzeugung verfeuert. Ein Großteil des im Verbrennungsprozess freiwerdenden Kohlendioxids würde dann, noch bevor es in die Atmosphäre eintritt, eingefangen werden, um es dauerhaft unterirdisch zu deponieren. Im englischen Fachjargon heißt diese Methode „Bioenergy with Carbon Capture and Storage“ (BECCS).

Da die Biomasse im Wachstumsprozess der Atmosphäre Kohlendioxid entzieht, wäre somit eine Netto-Entnahme von Kohlendioxid möglich. Für den Weltklimarat IPCC entwickelte Szenarien gehen davon aus, dass solche Maßnahmen im Laufe des 21. Jahrhunderts in großem Maßstab eingesetzt werden. In den meisten Szenarien, in denen das Erreichen des 2-Grad-Ziels als wahrscheinlich angesehen wird, müsste der Aufbau entsprechender Infrastrukturen bereits um das Jahr 2020 herum beginnen. Bis etwa 2035 müssten über 10 Prozent der aktuellen jährlichen Emissionen aus der Atmosphäre entfernt werden. Wie enorm der hierfür notwendige Infrastrukturaufbau wäre, wird deutlich, wenn man die Ausmaße der Öl- und Kohleindustrien bedenkt, die das Kohlendioxid in die Atmosphäre emittieren.

Speichern von Kohlendioxid

Bei BECCS kommen zwei Techniken zusammen, die in Deutschland bereits für sich genommen wenig beliebt sind: Einerseits die Nutzung von Anbaufläche für andere Zwecke als die Nahrungsmittelproduktion, andererseits die unterirdische Speicherung von Kohlendioxid (die häufig auch als „Endlagerung“ bezeichnet wird, wobei die an die Atomdebatte angelehnte Begrifflichkeit natürlich kein Zufall ist). Es scheint daher sehr zweifelhaft, ob die BECCS-Technologie in Deutschland eine Zukunft hat. Sie scheint sowohl politisch als auch wirtschaftlich hoch riskant.

Weitere Vorschläge zur großmaßstäblichen Kohlendioxidentfernung sind Aufforstung, die Produktion von Biokohle, das Düngen der Ozeane mit Nährstoffen, um so das Algenwachstum anzuregen, die Kalkung der Ozeane, um sie zu alkalisieren, und die direkte chemische Entfernung von Kohlendioxid aus der Umgebungsluft. Jeder dieser Vorschläge birgt eigene Potentiale und Probleme.

Nehmen wir an, eine oder mehrere der Technologien zur Kohlendioxidentfernung könnten sich global durchsetzen: Was wäre dann nötig, um einen bemerkbaren Effekt auf das Klima zu erzielen? Die IPCC-Szenarien, die das 2-Grad-Ziel zumindest mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit erreichen, basieren auf der Annahme, dass schon bis zum Ende des 21. Jahrhunderts 500 bis 800 Gigatonnen Kohlendioxid aus der Atmosphäre entfernt werden – rund 15 bis 20 Mal so viel wie heute jährlich emittiert wird. Dabei ist überhaupt nicht klar, welche Technologie eine Kohlendioxidentfernung in diesem Ausmaß ermöglichen könnte. In jedem Fall müssten neue, große Industrien ins Leben gerufen werden. Das ist ein energieintensives Unterfangen: Solange erneuerbare Energiequellen nicht in großem Maßstab verfügbar sind, produziert das erstmal zusätzliche Emissionen, anstatt neue zu verhindern oder gar vergangene zu entfernen.

Aufhellen von Wolken

Bei den Technologien zur Veränderung der Strahlungsbilanz der Erde steht häufig ein Ansatz im Fokus, bei dem reflektierende Partikel in die Stratosphäre eingebracht würden. Ein weiterer Vorschlag sieht vor, Stratokumuluswolken über den Ozeanen aufzuhellen. Beide Maßnahmen sollen die Menge an Sonnenlicht, die die Erde erreicht, reduzieren. Das Ausdünnen von Zirruswolken soll einen anderen Effekt erzielen: Mehr Infrarotstrahlung von der Erde ins All entweichen zu lassen. Da aber Zirruswolken gleichzeitig auch Sonnenlicht ins All reflektieren, ist beim aktuellen Forschungsstand nicht klar, ob eine Ausdünnung wirklich zu einer Abkühlung oder nicht doch sogar zu einer Erwärmung führen würde.

Während die Reduktion des einfallenden Sonnenlichts in Modellrechnungen eine rasche Absenkung globaler Durchschnittstemperaturen zur Folge hat, sind die daraus resultierenden regionalen Temperaturunterschiede bisher nicht hinreichend erforscht. Weiterhin werden Auswirkungen auf Klimaparameter wie die Niederschlagsstärke und -verteilung, sowie unerwünschte Nebenfolgen etwa für die Ozonschicht erwartet. Heutige Klimamodelle sind weder detailliert noch leistungsstark genug, um genaue Vorhersagen zu den Effekten und Nebenfolgen zu ermöglichen. Das ist ein fundamentales Problem. Sogar nach einem Eingriff in das Klima wären die Effekte nicht klar messbar; hierfür ist das Klimasystem von Jahr zu Jahr zu variabel. Es würde möglicherweise Jahrzehnte dauern, bis die Effekte gut charakterisiert wären; und auch dann bliebe es fraglich, inwiefern einzelne Schwankungen einem Eingriff zugeschrieben werden können.

Drehen am globalen Thermostat

Diese Situation birgt ein grundsätzliches Risiko: Wenn nach einem Eingriff Wetterextreme auftreten, werden diejenigen, die unter den Extremen leiden, immer diejenigen verantwortlich machen, die am „globalen Thermostat“ drehen – egal, ob der Eingriff letztlich die Wahrscheinlichkeit des Auftretens des Extremereignisses erhöht oder eben nicht. Gerade in Zeiten, in denen wissenschaftlich basierte Fakten im politischen Diskurs vermehrt ignoriert werden, ist dies ein bedrohliches Szenario. Zwischenstaatliche Konflikte scheinen unter solchen Umständen schwer vermeidbar.

Unser Fazit lautet: Keine der angedachten Geo-Engineering-Maßnahmen kann verlässlich zum Erreichen der Ziele des Pariser Klima-Abkommens beitragen. Der sofortige Umbau gesellschaftlicher Strukturen hin zu einer CO2-freien Produktions- und Konsumkultur bleibt zurzeit der einzige bekannte Weg, um die Herausforderungen des Klimaschutzes zu meistern. Investitionsentscheidungen – besonders im Energiebereich – sollten keinesfalls im Vertrauen darauf gemacht werden, dass  künftige Geo-Engineering-Maßnahmen beispielsweise den Umstieg auf erneuerbare Energien weniger drängend und notwendig machen. Im Gegenteil: Die Dringlichkeit der Klimaschutzmaßnahmen ist im Lichte der Geo-Engineering-Diskussion besonders deutlich.

Dennoch könnte sich in nicht allzu ferner Zukunft die Frage stellen: Was ist schlimmer, die bereits eintretenden und noch zu erwartenden Folgen des Klimawandels, oder der Einsatz riskanter Technologien, deren Folgen wohl nie ganz absehbar sein werden? Eine solche Entscheidung muss auf solider Wissensbasis getroffen werden. Daher muss weiter Forschung zum Geo-Engineering betrieben werden – auf eine verantwortungsvolle, kontrollierte und reflexive Art, die sich am Gemeinwohl orientiert. Sie muss öffentliche Teilhabe, Transparenz, unabhängige Bewertung und die Entwicklung von Regulierungsmaßnahmen fördern. Auch der rechtliche Rahmen für eine verantwortungsvolle Umsetzung von Maßnahmen zur Kohlendioxidentfernung gehört auf den Prüfstand. Grobe Fehlanreize, wie zum Beispiel in der Vergangenheit bei der Förderung von Biokraftstoffen, müssen unbedingt vermieden werden.

 

Zu den Autoren:

Stefan Schäfer leitet die Forschungsgruppe zu Climate Engineering am IASS und ist Visiting Fellow an der Universität Oxford.

Mark Lawrence ist geschäftsführender wissenschaftlicher Direktor am Institute for Advanced Sustain-ability Studies (IASS) in Potsdam.

 

Stefan Schäfer und Mark Lawrence
Keywords:
Geo-Engineering | BECCS-Technologie | Pariser Klimaabkommen | Klimaschutz | Kohlendioxid
Ressorts:
Technology

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