Ist es für Klimaschutz nicht längst zu spät?

Behauptung: "Das Senken unserer CO2-Emissionen dauert zu lange und ist zu teuer – gegen die Erderwärmung hilft nur (noch) Geo-Engineering"

Fakt ist: 'Geo-Engineering' ist keine Alternative zu Emissionsminderungen. Es ist noch kaum erforscht, wäre relativ teuer und hätte erhebliche Nebenwirkungen

Antwort: 

In Öffentlichkeit und Wissenschaft werden etliche Ideen diskutiert, wie der Mensch großtechnisch ins Klimasystem der Erde eingreifen könnte. Ein Ansatz ist es, menschengemachte Treibhausgase wieder aus der Atmosphäre zu filtern; ein anderer, die Sonnenstrahlung zu dämpfen, damit sich die Erde weniger aufheizt. Doch keine der diskutierten Technologien ist in absehbarer Zeit in dem Maßstab einsetzbar, wie es für ein deutliches Begrenzen des Klimawandels nötig wäre. Zugleich liegen die Kosten relativ hoch. Und die Risiken sind kaum absehbar, zum Beispiel könnten sich weltweit Wetter- und Niederschlagsmuster verschieben.

Der IPCC-Sonderbericht zu globaler Erwärmung um 1,5 °C hat im Oktober 2018 aufgezeigt, dass eine  Begrenzung der globalen Erwärmung auf 1,5 °C nur noch mit sehr raschen und einschneidenden Veränderungen in Wirtschaft und Gesellschaft möglich ist. Weil es aber viele Widerstände und Probleme gibt bei der Senkung des menschlichen Treibhausgas-Ausstoßes, wird in Debatten zum Klimaschutz regelmäßig eine eventuelle Alternative ins Spiel gebracht: das sogenannte Geo-Engineering.

Der Begriff setzt sich zusammen aus "geo" (zu deutsch: Erde) sowie "engineering" (englisch für Ingenieurswissenschaften) – es geht also um technische Eingriffe ins Klimasystem der Erde. Diskutiert werden etliche Möglichkeiten solcher Eingriffe. Dabei sind zwei grundsätzlich verschiedene Ansätze zu unterscheiden: Die eine Gruppe möglicher Technologien will versuchen, Kohlendioxid wieder aus der Luft zu filtern (engl.: "carbon dioxide removal", kurz: CDR, zu deutsch: "CO2-Rückholung" oder auch "CO2-Entnahme"). Hiermit würde also die Ursache des Klimawandels angegangen.

Bei der anderen Gruppe möglicher Maßnahmen geht es darum, die Sonneneinstrahlung auf die Erde (bzw. die Rückstrahlung ins All) zu beeinflussen (engl.: "solar radiation management", kurz: SRM, zu deutsch: "Strahlungsmanagement"). Diese Optionen würden also nicht bei der eigentlichen Ursache der Erderwärmung ansetzen, der steigenden CO2-Konzentration in der Atmosphäre. Stattdessen würde lediglich eine der Folgen gemildert, nämlich die Erwärmung infolge des verstärkten Treibhauseffektes, die bei Verminderung der Sonneneinstrahlung eben weniger stark ausfiele. So könnte man zwar erreichen, dass zum Beispiel Gletscher nicht so schnell schmelzen und die Meeresspiegel weniger anschwellen. Andere Folgen des hohen CO2-Ausstoßes jedoch blieben – etwa die Versauerung der Weltmeere und das damit verbundene Absterben von Korallenriffen. Zudem würde mit solchen Maßnahmen mindestens in einigen Regionen die Niederschlagsverteilung zusätzlich verändert.

In der folgenden Grafik-Galerie der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren sind einige Ideen des Geo-Engineerings erklärt – sowie deren Potenziale und Risiken:

Quelle: Helmholtz/flaticon

Wie in den einzelnen Grafiken erwähnt, gibt es bei praktisch allen Optionen unerwünschte Nebenwirkungen – und teils sehr große Risiken. Diese sind beim Strahlungsmanagement (SRM) noch deutlich größer als bei Maßnahmen zur CO2-Rückholung (CDR). Zugleich zeigt die bisherige Forschung für fast alle Optionen, dass ihre Wirkung begrenzt sein dürfte: dass also beispielsweise nur mit ziemlich hohem Energieaufwand relativ wenig Kohlendioxid eingefangen werden kann.

Seit 2013 erkundet die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen eines Schwerpunktprogramms die Chancen und Risiken von Geo-Engineering, mehr als ein Dutzend wissenschaftliche Institute aus ganz Deutschland sind daran beteiligt. Wilfried Rickels vom Institut für Weltwirtschaft in Kiel ist dabei einer der führenden Forscher. Er sagt: "Je genauer wir die Verfahren untersuchen, desto weiter schrumpft das Potenzial, und desto mehr Risiken offenbaren sich. Und das gilt auch bei vermeintlich grünen Methoden wie der Aufforstung oder dem Anbau von Bioenergiepflanzen."

In seinem Sonderbericht zu 1,5 °C Erwärmung von 2018 hat sich auch der Weltklimarat IPCC mit den verschiedenen Optionen des Geo-Engineerings befasst. Nach Sichtung und Bewertung der gesamten Forschungsliteratur kommt der IPCC ebenfalls zu einem ernüchternden Ergebnis. Bei den Möglichkeiten zur CO2-Rückholung (CDR) gebe es "vielfältige Einschränkungen in Bezug auf Machbarkeit und Nachhaltigkeit". Wenn überhaupt, könnten diese Technologien allenfalls einen kleinen Beitrag zur Beschränkung des Klimawandels leisten. Beim Strahlungsmanagement (SRM) gebe es "große Unsicherheiten und Wissenslücken" sowie "substanzielle Risiken", so dass dies keine Option für "die nahe Zukunft" ist (IPCC 2018, SR1.5, SPM C.3 und C.1.4, S. 14f. und S. 19 sowie Cross-Chapter Box 10, S. 352).

Es ist also klar: Geo-Engineering kann keine Alternative bieten zu schnellen und tiefgreifenden Minderungen der Treibhausgas-Emissionen – sondern allenfalls eine gewisse Ergänzung mit begrenztem Nutzen, aber teils hohen Risiken.

Toralf Staud/klimafakten.de;
Stand: Mai 2019

Im Pariser Klimaübereinkommen von 2015 ist verankert, dass die Erderwärmung auf deutlich unter 2 °C begrenzt werden soll, möglichst sogar unter 1,5 °C. Im Oktober 2018 zeigte der Weltklimarat IPCC in einem Sonderbericht auf, dass die Begrenzung der globalen Erwärmung auf 1,5 °C ohne Einsatz von Geo-Engineering nur noch mit sehr raschen und einschneidenden Veränderungen in der Gesellschaft möglich wäre. Weil sich diese als schwierig erweisen, kommen seit einigen Jahren immer stärker eventuelle Alternativen ins Gespräch: großtechnische Eingriffe ins Klimasystem der Erde, bekannt unter Begriffen wie "Geo-Engineering", "Climate Engineering", "Klima-Intervention" oder "Klima-Manipulation".

Theoretisch denkbar sind beim Geo-Engineering eine ganze Reihe technischer Maßnahmen – doch meist sind sie mit bisher kaum abschätzbaren Kosten, mit erheblichen Risiken und unerwünschten Nebenwirkungen verbunden. Während einige Maßnahmen bislang bloß in der Theorie existieren, wurden andere erst im Kleinformat getestet – jedenfalls fehlen bei allen Kenntnisse darüber, welche exakten Folgen sie hätten, wenn sie in dem riesigen Ausmaß eingesetzt würden, wie es für eine relevante Dämpfung des Klimawandels notwendig wäre. Und weil die Maßnahmen nicht überall auf der Erde die gleichen Auswirkungen hätten, stellen sich zudem ethische Fragen der globalen und regionalen Gerechtigkeit.

Aber über welche Art von Maßnahmen sprechen wir überhaupt? Die diskutierten Mittel des "Geo-Engineering" (der Begriff ist abgeleitet von "geo", zu deutsch: Erde, und "engineering", engl. für Ingenieurswissenschaften) gliedern sich in zwei fundamental verschiedene Ansätze, die sich sowohl in der Wirkung unterscheiden als auch in den möglichen Folgen.

Kategorie 1:
Entzug von Kohlendioxid aus der Atmosphäre ("CDR")

Mit Maßnahmen dieser Kategorie (englischer Fachbegriff: "carbon dioxide removal", kurz: CDR, zu deutsch auch: "negative Emissionstechnologien" oder schlicht "CO2-Rückholung" bzw. "CO2-Entnahme") wird versucht, der Atmosphäre Kohlendioxid zu entziehen. Auf diese Weise könnte, so die Idee, die durch menschliche Aktivitäten erhöhte CO2-Konzentration in der Erdatmosphäre wieder gesenkt oder zumindest ihr weiterer Anstieg gebremst werden. Diese Maßnahmen würden also die Hauptursache des Klimawandels angehen. (In den folgenden Absätzen werden die wichtigsten diskutierten CDR-Ansätze kurz vorgestellt, detaillierte Überblicke über die Forschungsliteratur zu den einzelnen Optionen finden sich im Sonderbericht des IPCC zu 1,5°C Erwärmung, Kapitel 4.3.7, S. 342 ff.)

Bereits relativ breit debattiert wird die sogenannte BECCS-Technologie. Dabei würde Biomasse angebaut, in einem Kraftwerk verbrannt und damit Wärme und/oder Strom erzeugt (engl. "bio-energy", kurz: BE) -  aber das dabei freiwerdende Kohlendioxid aufgefangen und unterirdisch dauerhaft deponiert (engl.: "carbon capture and storage",  kurz: CCS). Da die verheizte Biomasse beim Wachstum CO2 aus der Atmosphäre aufgenommen hat, könnten Treibhausgase tatsächlich für eine längere Dauer aus dem Klimasystem entfernt werden. Begrenzt wird das Potenzial dieser Technologie jedoch dadurch, dass für den Anbau der Biomasse große Mengen an Wasser sowie riesige Flächen nötig wären, die dann zum Beispiel für die weltweite Nahrungsproduktion fehlen könnten. Auch sind die voraussichtlichen Kosten relativ hoch, und die unterirdische Speicherkapazität für CO2 in den dafür geeigneten geologischen Formationen ist nicht unbegrenzt (Fuss et al. 2018).

Eine weitere CDR-Technologie wäre das technische Einfangen von CO2 aus der Luft mit anschließender unterirdischer Speicherung/Deponierung (engl. "direct air carbon dioxide capture and storage", kurz: DACCS). Für die in großem Maßstab aufzustellenden Anlagen (gelegentlich "künstliche Bäume" genannt) sind mehrere chemische Prozesse im Gespräch, der Landbedarf wäre dabei deutlich geringer als für weitläufige natürliche Wälder. Allerdings bleibt auch bei dieser Option das Problem, dass die unterirdische Speicherkapazität für CO2 begrenzt ist. Und weil das Kohlendioxid in der Atmosphäre nur stark verdünnt vorkommt, wäre diese Technologie wohl so energieintensiv und teuer, dass nach gegenwärtiger Einschätzung ein großtechnischer Einsatz kaum in Frage kommt (Smith et al. 2016).

Ebenfalls vieldiskutiert ist die sogenannte Ozeandüngung ("ocean fertilisation", kurz: OF). Bei dieser Technologie werden Nährstoffe ins Meer ausgebracht, beispielsweise Eisen, Phosphor oder Stickstoff. So würde das Wachstum von Algen angeregt, die dabei Kohlendioxid binden und nach ihrem Absterben (zusammen mit dem gebundenen Kohlenstoff) auf den Ozeanboden sinken würden. Erste, kleine Forschungsprojekte hierzu haben bereits stattgefunden, zum Beispiel 2009 das vom deutschen Forschungsministerium gefördert "Lohafex"-Experiment. Das prinzipielle Funktionieren der Idee wurde dabei bestätigt; aber auch bei dieser CDR-Technologie ist die Menge an CO2, die damit gebunden werden könnte, sehr begrenzt. Gleichzeitig könnten erhebliche Nebenwirkungen auftreten, etwa negative Folgen für Nahrungsketten und Artenvielfalt in den Ozeanen. (Fuss et al. 2018). Die langfristige Wirkung dieser Maßnahme ist sehr umstritten, zudem werden mit dem CO2 auch andere wichtige Nährstoffe aus dem biologischen Kreislauf entfernt.

Eine weitere Möglichkeit wäre die künstliche Verstärkung der Gesteinsverwitterung (engl. "enhanced weathering", kurz: EW). Diese Technologie macht es sich zunutze, dass bei der Verwitterung verschiedener Gesteine (zum Beispiel Kalkstein oder Silikatgestein) zusammen mit Wasser und CO2 aus der Luft als Zerfallsprodukte Karbonat sowie Mg- und Ca-Ionen entstehen. Werden letztere ins Meer geschwemmt, bilden sie dort zusammen mit dem Karbonat wieder Kalk oder Dolomit, der sich dann auf dem Meeresboden ablagert. Unterm Strich würde also der Atmosphäre CO2 entzogen und dauerhaft gebunden (Schuiling/Krijgsman 2006). Dies ist ein natürlicher Prozess, der sich verstärken ließe, wenn man geeignetes Gestein in großen Mengen aus der Erde fördert, fein zermahlt und auf Land oder in den Ozeanen ausbringt. Theoretisch könnten sich damit große Mengen an Kohlendioxid binden lassen. Aber Forscher rechnen mit negativen Nebenwirkungen, so könnten beispielsweise erhebliche Mengen giftige Schwermetalle freigesetzt werden, die bisher in dem Gestein gebunden sind. Das wohl größte Problem wären aber auch bei dieser Technologie Aufwand und Kosten: Es müsste eine riesige Bergbauindustrie aufgebaut werden, zudem ist das Gesteinsmahlen sehr energieintensiv, und allein schon das Ausstreuen verursacht erhebliche Transportemissionen (Taylor et al. 2016).

Auch vergleichsweise konventionelle Maßnahme wie das Binden von CO2 aus der Atmosphäre in Wäldern durch großflächige (Wieder-)Aufforstungen (engl. "afforestation and reforestation", kurz: AF) oder das Einlagern von Kohlenstoff im Boden durch geeignete Bodenbewirtschaftung (engl.: "soil carbon sequestration", kurz: SCS) oder durch Pflanzenkohle ("biochar") werden unter Fachleuten zu den CDR-Technologien gezählt. Bei ihnen sind die Kosten vergleichsweise gering, und die mit ihnen verbundenen Nebenwirkungen sogar eher positiv (bei SCS zum Beispiel bessere Ackerqualität). Allerdings die Wirkung abhängig von den jeweiligen ökologischen Bedingungen vor Ort und vom Vorhandensein weiterer wichtiger Nährstoffe im Boden. Schwierigkeiten sind hier zudem der große Flächenbedarf für Aufforstungen oder die möglicherweise geringe Artenvielfalt, wenn (bei AF) auf Baumplantagen in Monokultur gesetzt würde. Und es besteht das grundlegende Problem, dass Kohlenstoff aus Böden relativ leicht wieder freigesetzt werden kann oder bei Waldbränden (die im Zuge des Klimawandels wahrscheinlicher werden) der gesamte CO2-Bindungseffekt schlagartig in Flammen aufgehen könnte (Fang et al. 2013, Paul et al. 2016). Zudem wird bei einem Fortschreiten der Erderwärmung erwartet, dass die Aufnahme- bzw. Bindungsfähigkeit der Ökosysteme für Kohlenstoff abnimmt (Jones et al. 2016).

Zu beachten ist bei allen CDR-Technologien, dass sie aufgrund der Trägheit des Klimasystems nur verzögert wirken würden: So wie sich die Erwärmungswirkung von ausgestoßenem Kohlendioxid erst nach einigen Jahren zeigt, so würde auch die Kühlungswirkung von eingefangenem Treibhausgas erst nach einigen Jahren bis Jahrzehnten spürbar. CDR wäre daher keine Option für die schnelle "Reparatur" eines erwärmten Klimas. Erst recht wenn man berücksichtigt, dass die Erforschung und Entwicklung dieser Technologien zumeist noch in den Anfängen steckt: Mehr als die Hälfte der wissenschaftlichen Literatur zum Thema, so das Ergebnis einer Überblicksstudie, befasst sich noch mit den frühesten Forschungsschritten (Nemet et al. 2018).

Die folgende Grafik stellt einige der diskutierten CDR-Optionen sowie solche zum Management der Sonneneinstrahlung (siehe Abschnitt weiter unten) prinzipiell dar – jeweils ohne Berücksichtigung der Machbarkeit oder von Risiken und Nebenwirkungen.

Abbildung 1: Übersicht über verschiedene Methoden der CO2-Entnahme aus der Luft (CDR) und der Beeinflussung der Sonnenstrahlung (SRM); Quelle: Akademien der Wissenschaften Schweiz 2018

Eine häufige Frage zu CDR (die gelegentlich auch "Negative Emissionstechnologien" genannt werden) lautet: Wo liegt eigentlich der Unterschied zu "normalen" Emissionsminderungsmaßnahmen, wie sie in Politik, Wirtschaft und Gesellschaft intensiv diskutiert und teils auch umgesetzt werden?

In beiden Fällen geht es um die Beeinflussung der atmosphärischen CO2-Konzentration. Doch mit Emissionsminderungen wird angestrebt, dass Kohlendioxid gar nicht erst in die Atmosphäre gelangt. Hingegen haben CDR-Technologien zum Ziel, CO2 wieder aus der Atmosphäre zu entnehmen. Deshalb wird beispielsweise auch die CO2-Abscheidung an einer Emissionsquelle (zum Beispiel Kohlekraftwerken) und anschließende Einlagerung im Untergrund (das so genannte "Carbon Capture and Storage", CCS) meist den Emissionsminderungsmaßnahmen zugerechnet und nicht dem CDR, obwohl es dem oben beschriebenen BECCS sehr ähnlich ist. Generell sind Emissionsminderungen an der Quelle viel effektiver, weil die CO2-Konzentration dort um ein Vielfaches höher ist als in der Atmosphäre.

Kategorie 2:
Beeinflussung der Sonneneinstrahlung ("SRM")

Bei diesen potenziellen Maßnahmen (der englische Fachbegriff lautet "solar radiation management", kurz: SRM, zu deutsch: "Strahlungsmanagement") wird versucht, eine Folge der erhöhten CO2-Konzentration zu bekämpfen, nämlich das Aufheizen der Erdoberfläche infolge des verstärkten Treibhauseffekts. Weil der reine, physikalische Mechanismus unveränderbar ist, dass eine bestimmte Kohlendioxid-Konzentration Wärme in der unteren Atmosphäre hält, wird bei SRM versucht, die Sonneneinstrahlung zu beeinflussen. Konkret soll die Reflexion der Sonnenstrahlen über der Erde oder an der Erdoberfläche künstlich erhöht werden, um - wie bei einem Schattenspender - einen kühlenden Effekt zu erzielen.

Einige der wohl simpelsten Möglichkeiten hierzu werden unter dem englischen Terminus "ground-based albedo modification" zusammengefasst, kurz: GBAM. Beispielsweise durch weiße Dächer, helleren Asphalt oder eine veränderte Bodenbearbeitung in der Landwirtschaft wird hier die Albedo (also die Helligkeit) von Oberflächen erhöht, sodass mehr Sonnenstrahlung reflektiert und damit weniger von der Erdoberfläche aufgenommen wird. Vor allem in lokalem Maßstab ließe sich durch solche Maßnahmen tatsächlich die Erhitzung dämpfen (etwa in Städten), aber die Wirkung auf das gesamte Klimasystem wäre eher klein (Jacobson/Ten Hoeve 2012).

Theoretisch möglich wäre auch das Ausdünnen von Zirrus-Wolken (engl.: "cirrus cloud thinning", kurz: CCT) durch das Aussprühen von Chemikalien oder Partikeln in großer Höhe (wobei dies strenggenommen nicht die Reflexion der Sonneneinstrahlung erhöhen, sondern die Durchlässigkeit der hohen dünnen Wolken für abstrahlende Wärme vom Erdboden erleichtern würde). Eine andere Möglichkeit wäre das künstliche Aufhellen von tiefliegenden dicken Wolken (engl.: "marine cloud brightening", kurz: MCB), ebenfalls durch das Ausbringen von Kondensationskeimen, zum Beispiel zerstäubtem Salzwasser über Ozeanen, was zu mehr, aber kleineren Wolkentröpfchen und dadurch zu stärkerer Reflexion der Sonnenstrahlung führen würde. Wie groß die Effekte wären, ist noch nicht erforscht – zu erwarten wären aber als Nebenwirkung, dass sich regionale Wettermuster verschieben könnten, es also zum Beispiel an bestimmten Orten weniger regnet (Kärcher 2017, Kravitz et al. 2013).

Extrem aufwändig wäre die bisweilen vorgeschlagene Platzierung von "Sonnenschirmen" oder "Spiegeln" im Weltall – weil diese riesig sein müssten, um einen signifikanten Effekt auf das globale Klima zu haben, wird dies nicht ernsthaft diskutiert. Prinzipiell genauso wirken würde das Einbringen von Aerosolen in höhere Schichten der Erdatmosphäre (engl. "stratospheric aerosol injection", kurz: SAI). Hierbei würden aus hochfliegenden Flugzeugen kleine Partikel versprüht, zum Beispiel Schwefel. Durch sie würde mehr der ankommenden Sonnenstrahlung zurück ins All reflektiert. Studien zufolge wäre für ein wirksames SAI-Programm eine große Flotte neu zu entwickelnder Flugzeuge nötig, die jedes Jahr viele tausende Male aufsteigen müssten; die direkten Kosten werden auf jährlich eine bis zehn Milliarden US-Dollar geschätzt (Smith/Wagner 2018). Laut Einschätzung des Weltklimarats wäre diese Technologie prinzipiell in der Lage, die Erwärmung der Erde unter 1,5 °C zu drücken (IPCC 2018, SR1.5, Kapitel 4, S. 350f.), allerdings drohen erhebliche Folgeprobleme und Nebenwirkungen: Wie bei einigen anderen SRM-Optionen ist auch hier nach ersten Erkenntnissen mit einer Veränderung der regionalen Niederschlagsverteilung zu rechnen – es könnte also infolge solcher Geo-Engineering-Maßnahmen plötzlich irgendwo auf der Erde dringend benötigter Regen für die Landwirtschaft fehlen oder andernorts zu viel Regen fallen. Zudem würde die verringerte Sonneneinstrahlung zwar die Temperatur auf der Erde senken und so der von vermehrten Hitzewellen bedrohten Landwirtschaft helfen, zugleich jedoch würde die künstliche Beschattung bei vielen Nutzpflanzen (etwa Mais, Reis oder Weizen) zu geringeren Ernteerträgen führen, wie es übrigens auch nach großen Vulkanausbrüchen wie des Pinatubo 1992 zu beobachten war (Proctor et al. 2018). Ein weiteres mögliches Problem zeigte sich ebenfalls bei Vulkanausbrüchen, die eine ähnliche Wirkung haben wie SAI: Wenn Schwefel-Partikel verwendet werden, könnte dies indirekt die wichtige Ozonschicht der Erde schädigen, weil diese Partikel die zersetzende Wirkung von FCKW verstärken (Tollefson 2018).

Die Befürworter von SRM-Maßnahmen argumentieren, mit ihnen könne zum Beispiel Zeit gewonnen werden für Emissionsminderungen. Oder es lasse sich auch ein zeitweises "Überschießen" von Temperaturzielen so lange verhindern, bis der Anstieg der CO2-Konzentration in der Atmosphäre durch Emissionsminderungen genügend gebremst wird. SRM-Maßnahmen könnten auch attraktiv erscheinen, weil sie viel rascher wirken als CDR und deshalb das Versprechen bieten könnten, bei fortschreitender Erderwärmung und zunehmend katastrophalen Folgen vergleichsweise schnell Linderung zu bringen. Zu beachten ist jedoch, dass durch SRM die eigentliche Ursache des Klimawandels, nämlich die Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre, genauso wenig angegangen wird wie nicht-temperaturbedingten Auswirkungen des CO2-Anstiegs, allen voran die Versauerung der Meere und dessen Folgen, etwa das großflächige Korallensterben.

Die verschiedenen Geo-Engineering-Optionen:
Forschungsstand, Ressourcenverbrauch, Risiken ...

Wie eingangs bereits erwähnt, fehlt zu den SRM-Optionen und vielen CDR oft (noch) Wissen zu deren Machbarkeit, insbesondere in einer so großen Dimension, dass eine messbare Wirkung erzielt werden könnte. Für die direkte CO2-Abscheidung aus der Luft (DACCS) existieren erst vereinzelte Pilotanlagen, und bei der Bioenergieproduktion mit CO2-Abscheidung (BECCS) erst eine kommerzielle Anlage. Noch weiter von einer Anwendung entfernt sind sämtliche Ansätze des Strahlungsmanagements. Ein geplanter Praxisversuch zur Wolkenaufhellung (MCB) wurde 2012 von den beteiligten britischen Forschern abgesagt. Zur Idee, Aerosole in hohen Atmosphärenschichten auszubringen (SAI), plant ein Forscherteam der Harvard-University unter dem Namen "SCoPEx" bis Ende 2019 über dem Südwesten der USA ein erstes Experiment mit einem Heißluftballon (Tollefson 2018).

Im Bereich des CO2-Entzugs wird insbesondere das Aufforsten (AF) schon seit langem praktiziert. Die größten Probleme liegen hier – wie erwähnt – beim Platzbedarf und der Konkurrenz zu anderen Nutzungen, etwa als Äcker. Gerade bei großflächigen Aufforstungen müsste (insbesondere in Entwicklungsländern) darauf geachtet werden, dass die Rechte der örtlichen Bevölkerung nicht eingeschränkt werden. Die konkrete Wirkung von Aufforstungen hängt zudem von den örtlichen ökologischen Verhältnissen ab und davon, wie dadurch im Einzelnen die Kohlenstoffkreisläufe im Boden verändert werden.

Ein fundamentales Problem bei den meisten CDR-Maßnahmen ist der Ressourcenverbrauch: Neben Landfläche, Wasser und (im Falle von biomassebasierten Maßnahmen) Dünger verbrauchen nahezu alle Ansätze in diesem Bereich oft erhebliche Mengen an Energie - insbesondere die technische CO2-Entfernung aus der Luft (DACCS), die CO2-Abscheidung bei Bioenergieanlagen (BECCS) und die Zerkleinerung von Gestein für eine erhöhte Verwitterung (EW). In geringerem Maße gilt dies auch für die Aufforstung (AF) bzw. die Produktion von Dünger, der beim Aufforsten wenig fruchtbarer Flächen eingesetzt würde. Wird die benötigte Energie nicht klimaschonend gewonnen, vermindert sich die Wirkung der jeweiligen Maßnahme teils drastisch, da ein Teil des entfernten CO2 durch den Betrieb der CDR-Maßnahme gleich wieder ausgestoßen wird. Solange ein überwiegender Teil der Energie weltweit noch aus fossilen Quellen gewonnen wird, ist es deshalb meist effizienter, mit klimaschonend gewonnener Energie vor allem fossile Energieträger zu verdrängen (also direkt die CO2-Emissionen der Menschheit zu senken) statt CO2-arme Energie für das Zurückholen von Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu verwenden.

Das Haupthindernis für Geo-Engineering (vor allem SRM) bilden aber die hohen, oft schwer abschätzbaren Risiken und die vielen möglichen unerwünschten Neben­wirkungen. Klima­modell­rechnungen sind dabei für wichtige Themen, wie etwa regionale Niederschlags­verteilungen oder Auswirkungen auf Ökosysteme oft zu wenig aussagekräftig. Und auch von den Wirkungen kleiner Testprojekte lässt sich nicht ohne weiteres auf größer dimensioniertes Geo-Engineering schließen.

Keinesfalls darf unterschätzt werden, dass insbesondere das Strahlungsmanagement ein neuer menschlicher Eingriff ins Klimasystem wäre, der zu neuen, kaum vorhersehbaren Veränderungen führen kann – und der auch nicht einfach wieder beendet werden kann. SRM-Maßnahmen müssen nämlich – wenn einmal begonnen – mindestens so lange weitergeführt werden, bis die Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre durch CDR oder durch Emissionsminderungen (und einen folgenden langsamen, natürlichen Abbau von Treibhausgasen) wieder auf das Niveau von vor dem Start des Strahlungsmanagements gesunken sind. Würde hingegen das SRM abrupt gestoppt, käme es zu einer sprunghaftenwürde sich das Klimasystem sprunghaft erwärmen (engl.: "termination shock") – mit unkalkulierbaren Folgen für Ökosysteme und menschliche Gesellschaften (McKusker et al. 2014, Trisos et al. 2018).

... sowie
Regulierung und ethische Probleme

Geo-Engineering wirft zahlreiche politische und moralische Fragen auf, von denen bisher völlig unklar ist, wie sie beispielsweise zwischen verschiedenen Staaten geregelt werden könnten. So bewirkt eine Verringerung der globalen Temperatur durch Strahlungsmanagement (SRM) nicht für alle Länder ein "günstigeres" Klima. Wer aber legt fest, was die "richtige" Temperatur ist, die durch den künstlichen Eingriff erreicht werden soll? Und wie werden Länder entschädigt, die von negativen Nebenwirkungen einer Maßnahme – zum Beispiel von ungünstigen Veränderungen beim Niederschlag – betroffen sind?

Bei Maßnahmen zur CO2-Rückholung (CDR) stellen sich Fragen wie: Durch wen und wie wird die benötigte Technologie armen Ländern zur Verfügung gestellt? Wo und wie soll aus der Atmosphäre entnommenes Kohlendioxid langfristig gelagert werden? Wer überwacht die Langzeitsicherheit (denn das CO2 darf ja nicht schon nach einigen Jahren oder Jahrzehnten wieder entweichen)? Und unter welchen Bedingungen sind solche Lager für die örtliche Bevölkerung akzeptierbar?

Schon die bisherigen internationalen Klimaverhandlungen und die nationalen Debatten um Klimaschutzvorhaben haben gezeigt, wie schwierig Antworten auf solche Fragen zu finden sind. Geo-Engineering würde die globale Staatengemeinschaft deshalb vor große Herausforderungen stellen – und wenn keine Lösungen oder Kompromisse gefunden werden, drohen Konflikte oder gar Kriege. Daneben stellen sich auch Gerechtigkeitsfragen. Bei den biologischen CDR wie der Aufforstung (AF) oder BECCS kann die Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion zu einer zentralen ethischen Frage werden. Bei Maßnahmen mit CO2-Abscheidung (aus der Atmosphäre oder direkt am Kraftwerk, DACCS bzw. BECCS) ist zu klären, wie der knappe Deponie-Platz in unterirdischen Speichern verteilt wird. Einige Forscher und Wirtschaftsvertreter argumentieren, diese Speicherkapazität sollte für andere Zwecke genutzt werden: So gibt es eine Reihe von Industrieprozessen, bei denen Kohlendioxid als unvermeidbarer Teil chemischer Prozesse frei wird, etwa die bisherige Zement- oder Stahlproduktion. Und um auch künftig beispielsweise Zement und Stahl produzieren zu können, so das Plädoyer dieser Experten, sollte der knappe Platz in geologischen Speichern hierfür reserviert werden.

Bei SRM stellt sich zudem auch die Generationenfrage: Eine "Symptombekämpfung" durch Verminderung der Sonneneinstrahlung muss von den folgenden Generationen fortlaufend aufrechterhalten werden, ansonsten droht der bereits erwähnte "termination shock", also ein im Vergleich zur gegenwärtigen Erwärmung viel schnellerer Temperaturanstieg mit noch größeren (Anpassungs-)Problemen für Gesellschaft und Ökosysteme. Eine solche Bürde für spätere Generationen müsste bei der Beurteilung des Netto-Nutzens von SRM berücksichtigt werden. Kritiker von Emissionsminderungen heute verweisen häufig auf die ihrer Ansicht nach hohen Kosten – doch die heute eventuell niedrigeren Kosten für Klima-Interventionen gehen mit schwer bis gar nicht kalkulierbaren Risiken und Kosten in der Zukunft einher.

Erschwerend kommt hinzu, dass nach bisherigem Forschungsstand keine der bisher bekannten Technologien allein ausreichen würde, den Klimawandel genug zu dämpfen, um das 1,5°C- oder 2°C-Limit aus dem Pariser Klimaübereinkommen einzuhalten (Minx et al. 2018). Würde sich die Menschheit tatsächlich für Geo-Engineering entscheiden, müssten die genannten Risiken und Probleme also nicht nur für eine Technologie geklärt werden, sondern gleich für mehrere.

 

Fazit

Auf Geo-Engineering als Gesamtstrategie zu setzen, erscheint als keine sinnvolle Alternative zu Emissionsminderungen. Für seinen Sonderbericht zu 1,5 °C globaler Erwärmung von 2018 hat der Weltklimarat IPCC die relevante Forschungsliteratur zum Thema gesichtet und bewertet – und kommt zu einem ernüchternden Ergebnis: Bei den CDR-Optionen gebe es "vielfältige Einschränkungen in Bezug auf Machbarkeit und Nachhaltigkeit", und überhaupt könnten diese Technologien allenfalls einen begrenzten Beitrag zur Limitierung der Erderwärmung leisten. Beim Strahlungsmanagement (SRM) gebe es "große Unsicherheiten und Wissenslücken" sowie "substanzielle Risiken", er sei keine Option für "die nahe Zukunft" (IPCC 2018, SR1.5, SPM C.3 und C.1.4, S. 14f. und S. 19 sowie Cross-Chapter Box 10, S. 352 oben).

Die Wissenschaftsakademien der Schweiz kommen in einem umfassenden Hintergrundpapier zu dem Fazit,

"dass CDR und SRM in keinem Fall Ersatz für die Bemühungen um möglichst rasche und nachhaltige Emissionsminderungen sein können. …  Sowohl CDR als erst recht auch SRM können nur als Zusatzmaßnahmen dienen, die allenfalls die Anstrengungen zur Emissionsminderung ergänzen, um gesellschaftspolitisch erwünschte Ziele zu erreichen. Ein Einsatz von SRM ist … bis auf weiteres zur Bekämpfung des globalen Klimawandels nicht zu verantworten. Der Einsatz von CDR auf kleiner Skala erscheint eher möglich. Der in den meisten Modellszenarien zur Erreichung der Ziele des Übereinkommens von Paris vorausgesetzte großflächige Einsatz von einzelnen CDR ist hingegen angesichts des sehr begrenzten Wissensstands und den vielen offenen Fragen ebenfalls kaum möglich beziehungsweise wünschenswert."

Unabhängig davon sei aber notwendig, das Thema Geo-Engineering weiterhin intensiv zu erforschen, so die Akademie, "und sei es für eine robuste Begründung, warum gewisse Optionen nicht angewendet werden sollten".

Toralf Staud/Urs Neu/klimafakten.de;
zuletzt aktualisiert: Mai 2019