Climate Engineering: Versuchskaninchen Erde

Inspirationen für das Buch fand Jules Verne in den öffentlichen Diskursen seiner Zeit, die sich für technische Megaprojekte begeisterte: Damals wurde unter anderem diskutiert, für eine Optimierung des Klimas die Sahara mit Wasser aus dem Mittelmeer zu fluten, russische Flüsse ins Polarmeer umzuleiten oder Teile von Gebirgsketten wegzusprengen.

In den 1960er-Jahren hatte der US-Präsident Lyndon B. Johnson ein Beratergremium um sich, das sich mit den negativen Auswirkungen des CO₂-Gehalts in der Atmosphäre und der steigenden Temperaturen beschäftigte. Als Gegenmaßnahme wurde unter anderem erwogen, Partikel auf den Ozeanen auszubringen, die einen Teil der Sonnenstrahlen reflektieren sollten, um so eine stärkere Erwärmung der Meere zu verhindern. Wegen unkalkulierbarer Risiken wurde die Idee aber nie in die Tat umgesetzt.

Heute beschreibt der Begriff Geo-Engineering im Wesentlichen zwei Grundideen: Die Verringerung der Sonneneinstrahlung auf die Erde – Solar Radiation Management (SRM) genannt –, wodurch die globale Durchschnittstemperatur sinken oder zumindest weniger stark steigen würde. Und die Entnahme von möglichst viel CO₂ aus der Biosphäre – vor allem durch die dauerhafte Speicherung im Erdinnern oder im Meer –, wodurch der wesentliche Treiber der Klimaerwärmung aus dem Spiel genommen würde.

Die Verringerung der Sonneneinstrahlung ist zumindest in der Theorie die wesentlich günstigere Variante, aber in der Wissenschaft stark umstritten. Bei der Entnahme von CO₂ verhält es sich umgekehrt.

Die Sonne verdunkeln

Im Prinzip ist es ganz einfach: Wenn weniger Sonnenlicht auf die Erde trifft, wird es kühler. Ein gutes Beispiel dafür sind große Vulkanausbrüche: Als 1991 der Pinatubo auf der philippinischen Insel Luzon ausbrach, wurden gewaltige Mengen an Staub und Aerosolen in die Stratosphäre geschleudert. Aerosole sind ein heterogenes Gemisch aus festen oder flüssigen Schwebeteilchen in einem Gas. Staub und Aerosole verteilten sich gleichmäßig rund um den Globus und formten einen Dunstschleier, der wie ein Schutzschild weniger Sonnenlicht auf die Erde ließ. Die Sonneneinstrahlung wurde durch den Vulkanausbruch um nachweislich fünf Prozent gesenkt. In der Folge sank die Durchschnittstemperatur weltweit um knapp 0,5 Grad Celsius. Ein Jahr später war der Kühlungseffekt jedoch aufgebraucht. Seither steigen die Temperaturen wieder.

Um die Sonneneinstrahlung zu reduzieren und damit die globale Temperatur zu verringern, müssten die Menschen „nur“ die Folgen von Vulkanausbrüchen dauerhaft simulieren, also große Mengen Aerosole in die Stratosphäre bringen. Erste Überlegungen dieser Art gehen ebenfalls auf Johnsons Beratergremium in den 1960er-Jahren zurück. 2006 diskutierte dann Chemie-Nobelpreisträger Paul Crutzen Solar-Geo-Engineering und stratosphärische Aerosole als theoretische Möglichkeit.

Konkret müssten 50 bis 100 Spezialflugzeuge entwickelt werden, mit großer Spannweite und großen Rümpfen, die anders als heutige Verkehrsflugzeuge in der Lage wären, Höhen von rund 20.000 Metern zu erreichen. Die Flugzeuge müssten mehr oder weniger rund um die Uhr im Einsatz sein, um die Aerosole in der Stratosphäre zu verteilen. So weit die grundlegenden Überlegungen der Präsidentenberater. Am effektivsten wäre die Maßnahme, wenn die Aerosole etwas südlich und etwas nördlich des Äquators verteilt würden. Die Kosten für eine solche Maßnahme wären vergleichsweise überschaubar: Nach heutigen Preisen würden sie vielleicht bei 10 bis 20 Milliarden US-Dollar pro Jahr liegen. Für die Weltgemeinschaft wäre das ein Klacks. Zum Vergleich: 2024 beliefen sich die globalen privaten Investitionen in Künstliche Intelligenz auf rund 250 US-Milliarden Dollar.

Während die Grundidee der Sonnenverdunklung immer gleich ist, gibt es unterschiedliche Ansätze für die Zusammensetzung der freigesetzten Aerosole: Favorisiert wurde über längere Zeit das Ausbringen von Schwefeldioxid in die Atmosphäre – mithilfe bereits erwähnter Flugzeuge, Fesselballons oder gigantisch langer Schläuche. Das Schwefeldioxid würde zu Sulfaten oxidieren, an die sich Wasser anlagert, sodass schließlich Schwefel-Aerosole entstehen, die das Sonnenlicht reflektieren. Weil die von Vulkanausbrüchen schon bekannten Schwefel-Aerosole negative Auswirkungen auf die Ozonschicht haben, werden auch alternative Stoffe diskutiert: zum Beispiel Kalziumcarbonat, Aluminiumoxid sowie Bismutiodid.

Die Idee mit den Aerosolen klingt fast zu schön, um wahr zu sein. Wenn es mit wenig Geld möglich wäre, die globale Temperatur dauerhaft um 0,5 Grad zu senken, würden wir einen großen Teil des Temperaturanstiegs relativ einfach wieder zurücknehmen können. Es gibt aber viele Kritikpunkte. Der wichtigste: Die Methode würde die gesamte Erde zum Versuchskaninchen machen, mit unabsehbaren Folgen. Falls etwas nicht so laufen sollte, wie geplant, wenn es Berechnungsfehler gäbe oder menschliches Versagen bei der Umsetzung, würden wegen des globalen Versuchsaufbaus schnell Hunderte Millionen Menschen von den Auswirkungen betroffen sein.

Zum Beispiel könnten die ausgebrachten Aerosole die Niederschläge auf der Welt durcheinanderbringen. Der Sommermonsun in Asien und Afrika könnte ausbleiben – mit katastrophalen Folgen für Milliarden Menschen. Auch der Ausbruch des Pinatubo hat die Niederschläge in der Region durcheinandergebracht, allerdings nur für ein paar Monate. Beim Geo-Engineering wären die Folgen dauerhaft unabsehbar.

Der Einsatz von Schwefel-Aerosolen würde die Versauerung der Ozeane beschleunigen und der Ozonschicht schaden. Wichtige Nahrungspflanzen wie Mais, Reis, Soja und Weizen würden nicht mehr so gut wachsen, weil das Sonnenlicht, das auf die Erde fällt, diffuser wäre. Es gäbe weniger Sonnenstrahlung für die Nutzung von Solarenergie, und wer politisch darüber bestimmt, wo und wie die Erde durch die Aerosole kühlen würde, ist ungeklärt. Wahrscheinlich würde das Verfahren einige Weltregionen begünstigen, andere benachteiligen. Nicht ausgeschlossen also, dass es wegen der ausgebrachten Aerosole zu Konflikten oder Kriegen kommen könnte.

Ein Segel im Weltraum

Eine andere Überlegung klingt noch mehr nach Science-Fiction als der Roman von Jules Verne: Im Weltraum könnten riesige Sonnensegel aufgespannt werden, die das Sonnenlicht schon abhalten, bevor es die Erdatmosphäre erreicht. Diese Idee wird seit Kurzem von der „Planetary Sunshade Foundation“ propagiert. Ein solcher „Planetarer Sonnenschild“ wäre allerdings alles andere als eine Sofortlösung und auch nicht gerade günstig: Das Segel müsste 1,4 Millionen Kilometer von der Erde entfernt aufgespannt werden. Das ist ungefähr vier Mal so weit entfernt wie der Mond. Auch das Segel selbst hätte gigantische Ausmaße: Es müsste bis zu zwei Millionen Quadratkilometer groß sein – das entspricht etwa der Größe Mexikos. Weil es extrem aufwendig und teuer wäre, das benötigte Material von der Erde aus mit Raketen weit in den Weltraum zu schießen, überlegen die Verfechter des Konzepts, es später einmal aus Abbaustätten auf dem Mond zu gewinnen und dann von da weiterzutransportieren.

Die Erde erhellen

Andere Ideen, die die Wärmestrahlung beeinflussen sollen, ließen sich erdnäher umsetzen: Die verhältnismäßig dunklen Oberflächen der Meere absorbieren wesentlich mehr wärmendes Sonnenlicht als zum Beispiel die Eisflächen der Arktis und Antarktis. Wenn die Ozeanflächen also heller wären, würde mehr Sonnenwärme zurück ins All reflektiert. Das Konzept firmiert unter der Bezeichnung „Marine Cloud Brightening“ (MCB).

Seit den 1980er-Jahren weiß man von Satellitenbildern, dass sich an den Abgasfahnen von Schiffen Wolken bilden. Ähnlich wie bei den Aerosolen in höheren Luftschichten kondensiert das Wasser an Schwebeteilchen. Als besonders geeignet für die künstliche Wolkenbildung gelten die Meere vor Namibia und vor Peru, weil Humboldtstrom (Peru) und Benguelastrom (Namibia) für kaltes Wasser und eine stabile Wolkenbildung sorgen. Ein Gedanke ist, dort Schiffe fahren zu lassen, die Salzwasser in die Luft sprühen, sodass die in der Luft enthaltene Feuchtigkeit an den Salzkristallen kondensieren könnte. Mit den künstlichen Wolken ließen sich bis zu 35 Prozent der derzeitigen Treibhauswirkung des Kohlendioxids kompensieren. Die künstlichen Wolken lösen sich aber nach einigen Stunden bis wenigen Tagen wieder auf. Um einen messbaren Effekt zu erzielen, müssten daher rund um die Uhr Dutzende Schiffe unterwegs sein, die Salzwasser versprühen.

Ein weiterer diskutierter Ansatz betrifft Zirruswolken. Diese kommen in Höhen von 5.000 bis 13.000 Metern vor. Sie bestehen aus Eiskristallen und werfen einen Großteil der langwelligen irdischen Wärmestrahlung, die in den Weltraum abgegeben würde, zurück auf die Erde. Wenn sich die Zirruswolken auflösen oder zumindest ausdünnen ließen, könnte die Erde mehr Wärme abgeben. Um die Wolken aufzulösen, könnten Flugzeuge Eiskeime in die Atmosphäre bringen, die dann zu größeren Eiskristallen heranwachsen würden, die schneller herabfallen – mit der Folge, dass sich die Wolken auflösen.

So spektakulär und verheißungsvoll viele der Ideen zur Eindämmung der Sonnenstrahlen auch klingen – bislang wurde noch keine der Maßnahmen umgesetzt. Und wenn es nach den vielen Kritikern geht, soll das auch so bleiben. Das Bundesumweltamt lässt im Ganzen kein gutes Haar am Solar Radiation Management: „Die technische Veränderung der Sonneneinstrahlung ist keine Lösung im Kampf gegen den menschgemachten ‚Klimawandel‘“, sagt zum Beispiel der Präsident des Amtes, Dirk Messner. Das Klima mit technischen Großvorhaben „reparieren“ zu wollen, sei mit unwägbaren Risiken verbunden und würde den Frieden, die Sicherheit und die Stabilität von Gesellschaften gefährden. „Solar Radiation Modification ist auch keine Notfalloption, keine Übergangstechnologie und erst recht kein Freibrief, bei der Vermeidung von Treibhausgasemissionen nachzulassen“, betont Messner.

Auch die Europäische Union sieht Climate Engineering kritisch: 2021 hat das EU-Parlament eine Resolution verabschiedet, in der es sich gegen den Einsatz von Solar Radiation Management ausspricht und ein internationales Moratorium fordert. Forschung zu dem Thema wird aber gefördert, um Risiken und Nebenwirkungen besser zu verstehen. Bei der UNO gibt es im Rahmen der Biodiversitätskonvention seit 2010 de facto ein Moratorium gegen großflächige Geo-Engineering-Experimente, das so lange gilt, bis Risiken ausreichend erforscht sind. Die USA, China und Großbritannien gehören zu den weniger kritischen Staaten, aber auch dort wird der Einsatz von Techniken, um das Klima zu beeinflussen, nicht klar befürwortet.

Einfangen und Wegsperren

Normalerweise läuft es so: Die Sonne schickt kurzwellige Strahlung zur Erde, die für Wärme sorgt und dann teilweise von der Erde wieder als langwellige Infrarotstrahlung in den Weltraum abgegeben wird. CO₂ und andere Treibhausgase absorbieren einen Teil dieser langwelligen Strahlung. Die Folge: Ein Teil der Wärme, die eigentlich zurück in den Weltraum entweichen sollte, bleibt in der Atmosphäre und sorgt für steigende Temperaturen. Die zweite wichtige Stoßrichtung beim Climate Engineering ist deshalb, so viel CO₂ wie möglich aus der Atmosphäre zu filtern. Die diversen Verfahren zur CO₂-Reduzierung werden unter der Bezeichnung „Carbon Dioxide Removal“ zusammengefasst. Insgesamt ist das in der Wissenschaft anerkannter als das Solar Radiation Management. Es wird vom Weltklimarat und anderen Institutionen als ein wichtiger Baustein im Kampf gegen die Klimaerwärmung angesehen.

Möglich ist etwa, CO₂ in großen Anlagen aus der Luft zu filtern, abzuscheiden und unter der Erde in Stein zu verpressen. Direct Air Capture heißt dieses Verfahren. Das Unternehmen Climeworks aus der Schweiz betreibt auf Island die zwei bislang größten Anlagen, die zusammen in der Lage sein sollen, bis zu 40.000 Tonnen CO₂ pro Jahr aus der Luft zu filtern. Allerdings hatten im Mai 2025 isländische Investigativjournalisten enthüllt, dass die beiden Anlagen bisher jährlich nur etwa 1.000 Tonnen CO₂ filtern und dass 2023 durch den Betrieb der Anlagen mehr CO₂ produziert als eingefangen worden ist. Selbst wenn es funktioniert, ist Direct Air Capture heute noch extrem teuer. Die Kosten, um eine Tonne CO₂ aus der Luft zu holen und zu speichern, liegen aktuell bei durchschnittlich mehr als 600 Dollar je Tonne.

35 Milliarden Tonnen

Momentan stößt die Menschheit im Jahr 35 Milliarden Tonnen CO₂ aus. Von dieser Masse sollen Anlagen wie in Island nach den Vorstellungen des Weltklimarates und der Internationalen Energieagentur 2030 etwa 60 bis 100 Millionen Tonnen einfangen, 2050 dann ungefähr 1 bis 5 Milliarden Tonnen. Mit den Kosten von heute wären das mindestens 60 Milliarden US-Dollar jährlich für 100 Millionen Tonnen und 600 Milliarden US-Dollar im Jahr für eine Milliarde Tonnen. Im Vergleich zu den 10 bis 20 Milliarden Dollar, die das Verdunkeln der Sonne Jahr für Jahr kosten soll, ist das sehr viel Geld. Obwohl noch nicht einmal im Ansatz klar ist, wie sich die benötigte Kapazität der Anlagen erreichen lassen könnte, wird das Direct-Air-Capture-Verfahren weiter massiv gefördert. Die Hoffnung ist, dass durch stetige Forschung und die technische Entwicklung weit über das Stadium von Pilotanlagen hinaus der Preis je Tonne CO₂, die gespeichert wird, auf 100 bis 200 Dollar sinken wird.

Dennoch: Direct Air Capture ist keine Wunderwaffe gegen den Klimawandel. In den Überlegungen des Weltklimarates wird die Methode immer nur ergänzend zu anderen Ansätzen wie Aufforstung oder der Wiedervernässung von Mooren vorgesehen. Gegenüber den Ideen, die Sonne zu verdunkeln, haben die Anlagen für das Direct Air Capture trotz der immens hohen Kosten zwei entscheidende Vorteile. Sie sind real: Auch wenn es bislang nur schlecht laufende Pilotprojekte sind, gibt es Anlagen, deren Effizienz man messen, bewerten und gegebenenfalls verbessern kann. Und sie sind immer nur lokal wirksam. Unangenehme überregionale Nebenwirkungen wie das Ausbleiben des Monsuns sind dadurch also nicht zu erwarten.

Im Sinne des Klimaschutzes könnten die hohen Kosten sogar ein Vorteil sein: Wenn das Filtern von CO₂ aus der Luft teuer ist, steigt der Anreiz, grundsätzlich weniger CO₂ zu produzieren – anders als bei den magisch anmutenden Sonnenverdunklungstricks, die eine Lösung der Klimakrise fast zum Nulltarif versprechen und dadurch Energiesparen und Verminderung des CO₂-Ausstoßes überflüssig erscheinen lassen. //