Wir müssen den Kohlenstoff aus der Atmosphäre entfernen, um den Klimawandel zu begrenzen: So können wir es machen

Im Jahr 2014 warnte der Zwischenstaatliche Ausschuss für Klimaänderungen (IPCC) davor, dass die Begrenzung der globalen Erwärmung auf 2°C bis 2100 nicht erreicht werden kann, ohne Technologien einzusetzen, um Kohlenstoff aus der Atmosphäre zu gewinnen.

In einem kürzlich veröffentlichten Bericht desselben UN-Gremiums wurde auf die enormen Risiken der globalen Erwärmung hingewiesen – von der menschlichen Gesundheit über die Nahrungsmittel- und Wasserversorgung bis hin zur terrestrischen und marinen Biodiversität und dem Wirtschaftswachstum. Der Hauptschwerpunkt lag jedoch darin, dass die Auswirkungen unter der 2C-Erwärmung viel schlimmer und viel schwieriger wären.

Dieser Sonderbericht unterstreicht die Bedeutung von Innovationen für eine effektive Kohlendioxidabscheidung (CDR) und andere Geo- oder Klimaverfahren zur Verlangsamung der globalen Erwärmung.

In diesem Zusammenhang wurden unter der Schirmherrschaft der US National Academy of Sciences (NAS) mehrere Ausschüsse gebildet, um Kosten, Risiko, Machbarkeit, Ethik, Governance, Gerechtigkeit und Skalierbarkeit verschiedener CDR-Ansätze zu untersuchen. Frühere Terminologien bezeichneten CDR als Geo-Engineering oder Climate Engineering.

NAS-Ausschüsse waren der Ansicht, dass „Engineering“ als Deskriptor Präzision und Kontrolle impliziert – daher wurde „Klimaintervention“ als die geeignetere Terminologie für menschliche Bemühungen zur Reduzierung der eigenen Klimaauswirkungen gewählt. Die Klimaintervention ruft sowohl CDR als auch Albedo Modification (AM) hervor, um die globale Erwärmung zu mildern. AM wird oft als Solar Radiation Management bezeichnet und beinhaltet den Versuch, einen Teil des einfallenden Sonnenlichts von der Erde weg zu reflektieren.

Die globale Reaktion auf den Klimawandel konzentrierte sich auf die Minderung der Treibhausgasemissionen (durch erneuerbare Energien, emissionsarme Technologien und Lebensstile) und die Anpassung, die sich auf die Verringerung der menschlichen Anfälligkeit für die Auswirkungen des unvermeidlichen Klimawandels konzentriert.

Selbst technologisch machbare Minderungsoptionen werden aufgrund der sozioökonomischen und politischen Herausforderungen bei ihrer Umsetzung nur langsam umgesetzt. Die Anpassung war ein Teil der menschlichen Existenz während der gesamten menschlichen Evolution in Bezug auf Migrationen, Pflanzenauswahl, Wassergewinnung und -speicherung und so weiter. Der anhaltende und erhebliche Verlust von Leben und Sachwerten durch klimabedingte Gefahren deutet jedoch darauf hin, dass die menschliche Anpassung immer einen Schritt zurückliegen kann, um die Anfälligkeit zu verringern.

Sonnenlicht zurück in den Raum schicken

AM lässt sich von Vulkanausbrüchen inspirieren, die Aerosole in die Atmosphäre pumpen, die die globalen Temperaturen für mehrere Jahre nach dem Ausbruch kühlen. So hat beispielsweise der Pinatubo auf den Philippinen im Juni 1991 20 Millionen Tonnen Schwefeldioxid ausgestoßen, das die globalen Mitteltemperaturen drei Jahre lang um 0,3°C kühlte. Während AM schneller und billiger sein kann als CDR und größere Klimaauswirkungen verursachen kann, maskiert es nur die globale Erwärmung und Versauerung der Ozeane, da es die Treibhausgase nicht reduziert.

Es gibt nicht nur unbekannte Risiken bei AM, auch die Rebound-Effekte bei Beendigung von AM können schwerwiegend sein. Nutzen und Risiken werden nicht gleichmäßig verteilt.

Vulkanausbrüche haben zu großer Literatur und Kunst wie Frankenstein, Dracula und Edvard Munch’s Scream geführt. Aber sie wurden auch für Verbrechen und Armut verantwortlich gemacht. Vulkane führen auch zu Ozonabbau und Ernteausfällen mit unbekannten Auswirkungen auf die körperliche und psychische Gesundheit. Die NAS-Ausschüsse empfehlen, dass Forschung ein Muss ist, um die Risiken, Ethik, Gerechtigkeit, Governance usw. von AM zu verstehen. Für die Erhebung von Daten über Risiken und Nutzen werden auch kleinmaßstäbliche Feldversuche empfohlen. Der wichtigste zu verstehende Verhaltensaspekt ist, ob sich die Kühlungseffekte von AM negativ auf die Bemühungen zur Emissionsreduzierung auswirken.

Entfernung von Kohlendioxid

Natürliche Prozesse wie Photosynthese und Speicherung in Wäldern, Grasland und Ozeanen verstecken sich heute bis zur Hälfte der menschlichen Emissionen, obwohl diese natürlichen Senken mit der Erwärmung tendenziell nachlassen. So steigt beispielsweise die Bodenatmung und die Meeresaufnahme nimmt mit der Erwärmung ab. Zusätzliche Kohlenstoffsequestrierung über CDR ist viel weniger riskant als AM, kann aber teurer und viel langsamer sein. CDR kann die natürliche Kohlenstoffsequestrierung erheblich verbessern.

Vom Menschen entwickelte CDRs umfassen Bioenergie und Kohlenstoffabscheidung und -sequestrierung (BECCS) und Directs Air Capture and Sequestration (DACS), terrestrische und geologische Kohlenstoffabscheidung und -sequestrierung sowie Küstenblauem Kohlenstoff.

BECCS setzt auf die Verwendung von Biokraftstoffen wie Switchgrass zur Energieerzeugung, während der an der Quelle emittierte Kohlenstoff abgefangen und sicher abgetrennt wird. Die terrestrische Abscheidung beruht auf der Verbesserung natürlicher Senken wie Wälder, Grasland und Böden sowie der Zugabe von Biokohle (Holzkohle aus der Vegetation zur Verbesserung der CO2-Absorption) zu den Böden. Energiesicherheit, verbesserte Biodiversität und Ökosystemdienstleistungen sind die gemeinsamen Vorteile dieser CDRs.

Die langfristige Kohlenstoffsequestrierung würde darauf beruhen, dass abgefangener Kohlenstoff in salzhaltige Aquifere, Öl- und Gasfelder, Kohleflöze und Ozeane eingespritzt wird. Die geologische Abscheidung und Sequestrierung nutzt Reaktionen mit Silikatgesteinen, um natürliche Verwitterungsprozesse nachzuahmen und CO2 direkt in Porenräume von Sedimentgesteinen zu injizieren. Die Langlebigkeit dieser chemischen oder strukturellen Kohlenstoffabscheidung könnte durch Seismizität und Leckage beeinträchtigt werden.

DACS-Methoden sind im Wesentlichen die mineralische Karbonatisierung (auch beschleunigte Bewitterung genannt) mit verschiedenen chemischen Sorptionsmitteln und Lösungen sowie die elektrostatische Absorption mit stark unterschiedlichen Kapazitäten für das abzuscheidende CO2-Volumen. Diese lagern CO2 in verschiedenen Durchflussausführungen aus der Luft aus. Die Abscheidung von Kohlenstoff an Punktquellen wie Kraftwerken ist viel einfacher, als ihn direkt aus der Luft zu entnehmen. Neben den großen Ölkonzernen wie Shell und Chevron haben eine Handvoll Start-ups auf DACS-Technologien gesetzt.

Die Schweiz verfügt nun über das erste kommerzielle DACS, das 2017 installiert wurde und bescheidene 900 Tonnen CO2 pro Jahr einspart (die jährliche globale Emission betrug 2017 fast 37 Gigatonnen). Dieser kleine Schritt für die Schweiz, kann aber durchaus als großer Schritt für die Menschheit dienen.

Blauer Kohlenstoff

Kohlenstoff, der von Ökosystemen simuliert und vom Meer aufgenommen wird, wird als blauer Kohlenstoff bezeichnet. Küstenblau-Kohlenstoff-Ansätze sind wichtig, da Mangroven, Tidenmoore und Seegraswiesen ein Mehrfaches an Kohlenstoff aufnehmen als die tropischen, gemäßigten und borealen Wälder.

Mehrere Bottom-up-Initiativen von New York über Florida bis Puerto Rico haben neue Feuchtgebiete für Filtration und Hochwasserschutz geschaffen. Aber diese dienen auch als Küstenblau-Kohlenstoff-Sequestrierung. In Anbetracht ihrer Rolle bei der Milderung der Auswirkungen von Hurrikanen, Wirbelstürmen und Taifunen sowie bei der Verbesserung der Lebensräume für Fischerei und Aquakultur können die Co-Vorteile der Methoden des Küstenblaukohlenstoffs kaum überbetont werden.

Eine große Herausforderung

Die Allianz der Menschheit mit der globalen Erwärmung ist nach wie vor ein zweistufiger Vorwärts- und Rückwärts-Tanz. Zwei Hauptgründe dafür sind, dass die gesamte globale Erwärmung lokal ist, wenn es um die Auswirkungen geht, und das bedeutet, dass es Gewinner und Verlierer der globalen Erwärmung geben wird. Die globale Erwärmung zum Beispiel kann Sibirien zum Brotkorb der Welt machen. Mit dem Ozonlochproblem würde die gesamte Menschheit verlieren, und die Lösung war eine einzige Aktionsvereinbarung, bei der FCKW durch HFC ersetzt wurden. Die globale Erwärmung erfordert sowohl technologische als auch verhaltensbedingte Veränderungen. Letzteres erweist sich in Anbetracht der Unterschiede in den Kulturen und Wertesystemen als enorm schwierig in jedem Zusammenhang zu bewerkstelligen.

Die Klimaintervention stellt eine große Herausforderung dar, kann aber dazu dienen, eine Zukunftsvision zu bieten, die globale Maßnahmen bewirken kann. Governance, Politik, Anreize und sozioökonomische Zwänge der Klimaintervention, um unsere gemeinsame Zukunft sicher zu gestalten, werden weiterhin diskutiert, da die verheerenden Auswirkungen des Klimawandels weiterhin weltweit verheerende Auswirkungen haben.

Wir können hoffen, dass die sanfte Brise, die zukünftige Generationen erleben werden, die saubere Luft sein wird, die durch diese wunderschönen künstlichen Bäume strömt und Kohlenstoff entzieht, so dass sich die Menschheit auf die Erforschung der Erde, des Sonnensystems und darüber hinaus konzentrieren kann, ohne sich um die globale Erwärmung zu sorgen.

Raghu Murtugudde ist Professor für Atmosphärische und Ozeanische Wissenschaften und Erdsystemwissenschaften an der University of Maryland. Derzeit ist er Gastprofessor am Indian Institute of Technology, Bombay in Indien. Seine Forschung konzentriert sich auf die Rolle der Ozeane bei der Klimavariabilität und dem Klimawandel, einschließlich der biologischen Rückkopplungen auf das Klima.

Die in diesem Artikel geäußerten Ansichten sind die eigenen des Autors.

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