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CO2 reduzieren – aber wie?

Wie Geoengineering dabei helfen könnte

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In unserer Atmosphäre befindet sich zu viel CO2 – das ist eine der zentralen Ursachen für den Klimawandel. Internationale Abkommen, wie das Pariser Klimaabkommen, setzen daher vor allem an der CO2-Reduzierung an, um die Klimaerwärmung bei 1,5 Grad Celsius im Vergleich zum vorindustriellen Zeitalter zu begrenzen. Klassischerweise setzt man darauf, künftig weniger CO2 zu produzieren. Bisher erfolglos, weshalb verstärkt nach Möglichkeiten gesucht wird, die dabei unterstützen können, das CO2 aus der Atmosphäre zu entfernen. Diese Ansätze sind Teil des Geoengineerings und werden gemeinhin als negative Emissionstechnologien, oder auch Carbon Dioxide Removal (CDR) bezeichnet.

„Es gibt viele Ideen, die momentan erforscht werden, um das CO2 aus der Atmosphäre zu ziehen. Teilweise werden sie schon im kleinen Rahmen getestet”, sagt der Physiker Dr. Sebastian Sonntag vom Max-Planck-Institut für Meteorologie, der die Wirkung verschiedener Geoengineering-Methoden in Klimamodellen miteinander vergleicht. „Damit das CO2 aber auch nachhaltig der Atmosphäre entzogen wird, muss es zunächst gebunden und anschließend langfristig gespeichert werden.”

„Vor allem in Verbindung mit CDR-Technologien werden wir um den moderaten Einsatz von CCS kaum herumkommen, wenn wir die vereinbarten Klimaziele tatsächlich erreichen wollen.”

Dr. Jessica Strefler vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung

Eine der diskutierten Methoden sieht vor, die Ozeane mit Eisenspänen als Mikronährstoff zu düngen und so ein stärkeres Algenwachstum auszulösen. Der Effekt: Die Algen würden mehr Fotosynthese betreiben und dadurch auch mehr CO2 aus der Atmosphäre binden und speichern. Zwar haben bereits mehrere Freilandexperimente stattgefunden, doch die Methode gilt als kompliziert und riskant. „Die Zusammenhänge im Ozean sind sehr komplex, sodass man weder die Effektivität, noch die möglichen Nebenwirkungen wirklich abschätzen kann”, sagt Sonntag.

Alternativ ließe sich auch die Alkalinität – also das Säurebindungsvermögen – des Ozeans künstlich erhöhen und dadurch mehr Kohlenstoff im Wasser selber speichern. Dazu würde Gesteinspulver in den Ozeanen verteilt werden, das die chemische Reaktion auslöst. In die Praxis hat es diese Methode bisher allerdings nicht geschafft. Zwar wird das Potential zur CO2-Reduzierung als recht hoch eingeschätzt, aber auch die Nebenwirkungen für das Ökosystem sind potentiell gravierend. „Mit dieser Methode würde man das gesamte chemische Gleichgewicht der Ozeane unter anderem den pH-Wert verändern und das hätte Folgen für sämtliche darin lebenden Organismen”, sagt Sonntag.

Andere Ansätze des CDR setzen hingegen auf dem Land an. So gibt es die Idee, künstliche Bäume zu schaffen, die mittels chemischer Verfahren das CO2 aus der Luft binden. Ein erstes kommerzielles Projekt der sogenannten Direct Air Capture-Technologie ist bereits im Sommer 2017 in der Schweiz zur kommerziellen Anwendung gekommen. „Die Schwierigkeit bei Direct Air Capture ist, dass die Technologie insgesamt sehr energieaufwändig und noch recht teuer ist”, sagt Dr. Jessica Strefler vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung.

Da die Direct Air Capture-Anlagen das CO2 zwar einfangen, aber nicht dauerhaft speichern können, verbindet man den Technologieansatz mit dem des Carbon Capture and Storage (CCS) – eine Technologie zum Verflüssigen und langfristigen Verpressen von CO2 in den Boden. CCS ist dabei keine eigene Geoengineering-Technologie, sondern einstmals entwickelt worden, um das bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe freiwerdende CO2 nicht in die Atmosphäre zu entlassen. Im Zuge der Diskussion um negative Emissionstechnologien kommt dieser Methode nun eine neue Bedeutung zu. „CCS bietet die Möglichkeit, das CO2 wirklich langfristig zu speichern und kann daher zum Beispiel Emissionen aus Industrieprozessen reduzieren”, sagt Strefler. „Vor allem in Verbindung mit CDR-Technologien werden wir um den moderaten Einsatz von CCS kaum herumkommen, wenn wir die vereinbarten Klimaziele tatsächlich erreichen wollen.”

„Der Eindruck, dass die Methoden schon einsatzfähig sind, entspricht nicht der Realität. Tatsächlich wird es noch Jahrzehnte dauern, bis die CDR-Technologien die notwendigen Klimaeffekte erzielen können.”

Dr. Sebastian Sonntag vom Max-Planck-Institut für Meteorologie

Die momentan aus Sicht beider Experten prominenteste CDR-Methode der aktuellen Geoengineering-Forschung, nennt sich BECCS – Bioenergy with Carbon Capture and Storage. Auch dabei ist CCS ein wichtiger Bestandteil. So wird bei BECCS die Nutzung von Bioenergie mit der Abscheidung und Speicherung des anfallenden CO2 kombiniert. Durch den großflächigen Anbau von schnellwachsenden Pflanzen könnten diese CO2 aufnehmen und zur Energiegewinnung verbrannt werden. Gleichzeitig soll das bei der Verbrennung freiwerdende CO2 eingefangen und mittels CCS im Untergrund gelagert werden. Schon jetzt fließen die Potentiale der Methode in viele Szenarien zur Einhaltung der Pariser Klimaziele ein und erste Pilotanlagen in den Vereinigten Staaten sind bereits im Einsatz.

Doch BECCS birgt auch rein praktische Probleme. „Das große Problem ist, dass die Flächen jeweils in Konkurrenz mit der Nahrungsmittelerzeugung stehen”, sagt Sebastian Sonntag. Und auch Strefler hält das nachhaltige Potential der Technologie für geringer als das momentan in vielen Modellen genutzte Potential: „Mit steigender Bioenergienutzung steigen auch die Risiken, etwa für Biodiversität, Wasserressourcen, oder Stickstoffverschmutzung.“ Das Flächenproblem betrifft dabei im Übrigen nicht nur BECCS, sondern auch die oft erwähnte Methode des Aufforstens von Wäldern, welche landläufig ebenfalls als Geoengineering-Ansatz diskutiert wird. Zwar bringt Aufforsten im großen Stile auch eine Reduzierung des CO2, aber tatsächlich lassen sich damit in der Realität kaum große Effekte für das Klima erzielen, meinen Experten.

 

Grafik: Tobias Tank/WiD

 

Auch wenn der im Oktober veröffentlichte Sonderbericht des Weltklimarats zum Einhalten der vereinbarten Klimaziele negative Emissionstechnologien als unverzichtbar ansieht, sind all diese technologischen Methoden noch weit von einer großflächigen Anwendung entfernt. „Der Eindruck, dass die Methoden schon einsatzfähig sind, entspricht nicht der Realität. Tatsächlich wird es noch Jahrzehnte dauern, bis die CDR-Technologien die notwendigen Klimaeffekte erzielen können”, sagt Sonntag.

Im Angesicht dessen, da sind sich beide Experten einig, wird es gar nicht allein darum gehen, die EINE Technologie anzuwenden, sondern vielmehr alle Geoengineering-Technologien weiter zu erforschen. „Wir sollten die Forschung und Entwicklung bei allen Ansätzen vorantreiben. Denn nur so können wir zum einen mehr über die Potentiale und mögliche Risiken erfahren, und zum anderen auch langfristig auf einen Mix aus verschiedensten Technologien zurückgreifen, der die einzelnen Nebenwirkungen minimiert”, sagt Strefler.

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2 Kommentare

  • Siegfried Marquardt

    02.07.2019, 16:07 Uhr

    Mit der CO2-Verpressung wird der Teufel mit dem Beelzebub ausgetrieben!
    Mit der sogenannten CCS- Methode, der CO2-Verpressung in tiefer liegenden Gesteinsschichten treibt man quasi den Teufel mit dem Beelzebub aus und ist damit auf dem Holzweg. Nach einer Studie der Standford University in den USA ist diese Methode untauglich, das Problem der CO2-Emission in die Atmosphäre zu lösen. Denn bei der CO2-Verpressung können bereits minimale seismische Aktivitäten auftreten, die das CO2 dann aus den Gesteinsspeichern austreten lassen. Bei einer Konzentrationsanreicherung von ca. 10 Prozent von CO2 in der Luft wird das Gasgemisch bereits stark toxisch. Das geruchlose CO2 kann sich zudem in Talsenken ansammeln und wird dann kreuzgefährlich! Auch wenn nur 0,01 Prozent pro Jahr des CO2 wieder in die Atmosphäre mündet, wird das Klimaziel weit verfehlt. Und an größere seismische Aktivitäten möchte man in diesem Zusammenhang gar nicht denken – es könnte in die Katastrophe ungeahnten Ausmaßes münden! Auch wenn das Pilotprojekt (Projektlaufzeit 2008 bis 2013) bei Ketzin (Havelland) erfolgreich verlief, bedeutet dies noch lange nicht, dass diese Methode der CO2-Verpressung in tiefere Gesteinsschichten auf längere Zeit sich bewährt! Zudem werden pro einer Tonne CO2 25 Tonnen Wasser für die Realisierung dieses Verfahrens notwendig. Man hat hier also absolut nicht den „Stein der Weisen“ gefunden!
    Siegfried Marquardt, Königs Wusterhausen

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  • Siegfried Marquardt

    13.12.2019, 14:05 Uhr

    Reine Polemik und wenig ambitioniert!
    Vorwegnehmend sei konstatiert, dass die CO2-Bilanz von der Kommissionspräsidentin, Frau Ursula von der Leyen vorne und hinten nicht stimmt! Wenn 1990 ca. 5,8 Giga Tonnen an CO2 von den europäischen Staaten in die Atmosphäre emittiert wurden, dann müssten 2030 bei einer Halbierung 2,9 GT in der Bilanz zu verzeichnen sein. Tatsächlich werden aber rund 4,5 GT an CO2 um 2017 in der Grafik aufgelistet. Im Übrigen ist Europa kein geschlossenes System, so dass bei Einsparung von CO2 von außen alles wieder „nivelliert“ bzw. ausgeglichen wird, so das nur eine globale Betrachtung des CO2-Haushaltes sinnvoll und zielführen ist. Frau Ursula von der Leyen hat dem EU-Parlament physikalisch gesehen Nonsens verkündet! Nun zur Sache: Der „Green Deal“ von EU-Kommissionspräsidentin Ursula von der Leyen für Europa ist reine Polemik und zudem noch wenig ambitioniert. Zudem basiert dieses Unterfangen zur Vermeidung einer Klimakatastrophe auf keinerlei exaktem Datenmaterial. Bevor man sich mit einer derartigen Konzeption befasst, hat man erst einmal eine Bestandaufnahme vorzunehmen. Und die sieht bereits von der phänomenalen Betrachtungsebene sehr düster aus, wie beispielsweise der Kartenausschnitt von Mitteleuropa zur Dürreperiode vom vergangen Sommer unzweifelhaft erkennen lässt. In Afrika, insbesondere in der Sahelzone und in Simbabwe existiert übertrieben Formuliert fast nur noch Wüste auf dem Land und das Vieh verhungert und die Menschen leiden Hunger aufgrund der extremen Klimabedingungen! Und große Teile von Australien stehen bereits zu Beginn der Sommerperiode jetzt in Flammen! Dies schreit geradezu danach, dass die Weltgemeinschaft mit sofortiger Wirkung das Zepter zum effektiven Handeln in die Hand nehmen muss! Wenn bis 2050 nach der Intention von Frau von der Leyen Europa klimaneutral sein soll, dann werden bereits seit der Registrierung der meteorologischen Daten um 1860 (2050-1860= 190 Jahre) ca. 3,3 Tera Tonnen (Billionen Tonnen) CO2 nach der Formel M= (0,83: 0,024)*e(190*0,026) ≈ 3,3 Tt weltweit in die Atmosphäre gelangt sein! Bereits im vergangenen Jahr wurden ca. 56 Giga Tonnen (Milliarden Tonnen) p.a. an CO2 weltweit in die Atmosphäre emittiert (die Formel wurde über eine nichtlineare Regressionsanalyse und den Daten der Zeitung DIE ZEIT vom 06.12.207, Buch Wissen gewonnen). Bis 2030 werden insgesamt global ohne irgendwelche Gegeninterventionen 2,1 Tt an CO2 in die Atmosphäre geblasen! (0,83:0,024)* e(0,024*170) ≈ 2,1 Tt). Und bis 1990 gelangten lediglich 770 Gt CO2 in die Atmosphäre (0,83:0,024*2,72 (130*0,024) =770 Gt). Hier hätte man noch das Klima, wie die Zahlen zeigen, retten können! Und 50 Prozent von 770 Gt sind schlappe 385 Gt – dies ist wenig ambitioniert! Denn theoretisch gelangen 2,1 Tt bis 2030 in die Atmosphäre. Diese 385 Gt machen den Kohl auch nicht fett, weil dann rund das 4,5-Fache dennoch in die Atmosphäre gelangt (2,1-0,385= 1,715; 1,715:0,385= 4,45). Und die Temperatur wird sich bis 2050 nach den Daten des Deutschen Wetterdienstes von 2017 (www.wetter-online.de) um 3,5 K erhöhen! Dann ist auf Erden die Hölle los! Und die Schadenssumme laut Datenlage der Münchener Rückversicherung von 2005 (DIE ZEIT vom 05.01.2005 Buch Wissen, Seite 26) wird sich aufgrund der konkreten globalen Klimasituation nach vorsichtigen Schätzungen bis 2050 auf über 5,4 Billionen Dollar belaufen! (Dollar=36,1*e (0,05*100) ≈ 5,4 Billionen). Da sind die halbe (MAZ) bzw. eine Billion Euro (Medien, TV), die Frau von Leyen für den „Green Deal“ investieren will, nahezu ein Klacks! Schlussfolgerung: Erst eine fundierte Bilanz erstellen und dann ein Konzept entwerfen, sonst ist alles nur für die Katz bzw. Makulatur!
    Siegfried Marquardt, Königs Wusterhausen

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