Eisbeutel für die Erde

Die Angst geht um: Kein Tag, an dem nicht ein Klimaexperte vor Dürren, Stürmen und Überschwemmungen warnt. Die Menschen müssten die CO2-Emissionen drastisch reduzieren und sich zugleich an den Klimawandel anpassen, so gut es geht. Darin sind sich fast alle Experten einig. Doch manchen ist das zu wenig. Sie suchen Wege, um die Erderwärmung durch „Geo-Engineering” zu bremsen – durch Maßnahmen zur Veränderung von Stoffkreisläufen der Erde im großen Maßstab. Die Rede ist von Sonnenschirmen im Weltall, um die Atmosphäre abzukühlen, oder von künstlichen Bäumen, die CO2 aus der Luft filtern sollen.

Doch solche Vorschläge sind problematisch – nicht zuletzt, weil sie oft als Ausrede herhalten, um sonst nichts zu tun. Viele „Klimaskeptiker”, die lange versucht haben, den menschengemachten Klimawandel zu leugnen und die Klimapolitik zu blockieren, sind auf Geo-Engineering umgeschwenkt, um von den Problemen abzulenken. „Natürlich würden viele lieber so weitermachen wie bisher und hätten gern eine bequeme technische Lösung”, meint Manfred Treber von der Klimaschutzorganisation Germanwatch. Nach dem Scheitern des Klimagipfels von Kopenhagen im Dezember 2009 hält er es für wichtiger denn je, doch noch ein wirksames Abkommen zur Senkung der Kohlendioxid-Emissionen zu beschließen. Doch inzwischen setzen immer mehr Wissenschaftler Geo-Engineering verstärkt auf die Agenda – in ihren Fachkreisen, aber auch in der Öffentlichkeit. Sie veranstalten Kongresse und denken sich immer neue Konzepte aus. „Das Geo-Engineering bietet uns nützliche Technologien”, meint etwa Steve Rayner von der University of Oxford, ein „undisziplinierter” Wissenschaftler, wie er sich nennt, da er als Innovationsforscher zwischen verschiedenen Disziplinen unterwegs ist. Er wehrt sich gegen Denkverbote und will Geo-Engineering so bald wie möglich in die Tat umsetzen – als „zusätzliche Waffe im Kampf gegen den Klimawandel”.

Auf der Suche nach der Notbremse

Die meisten seiner Kollegen sind in ihren öffentlichen Äußerungen zurückhaltender. Sie suchen eher eine Art Notbremse, die erst dann gezogen wird, wenn nichts anderes mehr geht. Zugleich eröffnet das Geo-Engineering vielen Grundlagenforschern ein spannendes Betätigungsfeld – das Erdsystem-Management als intellektuelle Herausforderung. Allerdings könnte das Wissenschaftssystem eine bedrohliche Eigendynamik entfalten, warnt der Umweltethiker Konrad Ott von der Universität Greifswald: „Es besteht die Gefahr, dass sich ein starkes Netzwerk bildet, das nach 10 oder 20 Jahren Forschung seine Ergebnisse unbedingt zur Anwendung bringen will.”

Nicht nur bei staatlichen Wissenschaftsinstitutionen können Forscher Vorschläge für Projekte einreichen. Auch Stifter in den USA und Großbritannien haben sich das Geo-Engineering zur Aufgabe gemacht. Viele Geldgeber legen weniger Wert auf Klärung von Grundsatzfragen, sondern wollen schnelle technische Lösungen sehen. Dafür locken sie mit großen Summen, hat Andreas Oschlies, Experte für biogeochemische Modellierung am Kieler Forschungszentrum IFM-Geomar, festgestellt. Und er fürchtet: „ Weil die privaten Stifter häufig an sichtbaren Ergebnissen interessiert sind, kann ein gewisser Druck auf Wissenschaftler entstehen, Geo-Engineering-Maßnahmen in größerem Stil experimentell zu testen, bevor verbindliche Regeln etabliert sind, die für verantwortungsvolle Tests nötig wären.”

Deutsche Forscher hatten sich bislang in Zurückhaltung geübt. Das ändert sich nun. „Wir können das Feld nicht den Scharlatanen überlassen”, findet Martin Visbeck, der am IFM-GEOMAR die Forschungseinheit Physikalische Ozeanographie leitet. Er hat mit Forscherkollegen eine Initiative gestartet. Ihr Ziel: Risiken und Nebenwirkungen möglicher Maßnahmen zu prüfen. Im Bundesforschungsministerium (BMBF) begrüßt man die Initiative und bereitet die Förderung mehrerer Studien zum Geo-Engineering vor. Die politische und gesellschaftliche Diskussion wird zunehmen, heißt es beim BMBF. Die neue deutsche Antwort auf den Geo-Engineering-Hype soll lauten: Wissen schaffen, um auf solider Basis international mitreden zu können. Dass hierzulande Sachwissen und Erfahrung im öffentlichen Umgang mit der Forschung zum Geo-Engineering fehlen, zeigte der Verlauf des Lohafex-Projekts Anfang 2009.

Hickhack um Lohafex

Das Forschungsschiff „Polarstern” des Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und Meeresforschung (AWI) in Bremerhaven war aufgebrochen, um im Südatlantik sechs Tonnen Eisensulfat ins Meer zu kippen. Mit dieser Eisendüngung wollten die AWI- Forscher das Wachstum von Algen anregen, die CO2 aus der Atmosphäre aufnehmen und später auf den Meeresgrund sinken sollten. Doch gegen dieses Vorhaben liefen Umweltverbände Sturm. Der damalige Umweltminister Sigmar Gabriel drängte die Forschungsministerin Annette Schavan, das Experiment zu stoppen. Schavan holte zwei Gutachten ein: Beide besagten, dass die Polarstern-Mission unbedenklich sei. Das Experiment fand statt – zur Erleichterung der Meeresforscher, die solche Grundlagenexperimente brauchen, um globale Kohlenstoff-Kreisläufe besser zu verstehen. Doch wie bewertet und vergleicht man Geo-Engineering-Methoden? Eine Antwort darauf gibt Tim Lenton, Experte für Erdsystemforschung an der University of East Anglia im britischen Norwich. Er hat gemeinsam mit seiner Studentin Naomi Vaughan Modellrechnungen für verschiedene Szenarien von CO2-Kreisläufen vorgelegt. Dabei ermittelten die Forscher erstmals Vergleichswerte für die Menge an wärmender Energie, die dem Klimasystem Erde bei den unterschiedlichen Maßnahmen erspart bleibt. Das ernüchternde Ergebnis: Die effektivsten Geo-Engineering-Verfahren sind auch die gefährlichsten. Bei ihnen wird das Sonnenlicht abgeschirmt – durch Schwefelpartikel in der Atmosphäre, Sonnensegel im All oder Wolken aus Meerwasser.

Hohes Risiko für die ökosysteme

Etwas weniger wirkungsvoll, dafür auch weniger problematisch ist es laut Lenton, CO2 mit künstlichen Bäumen aus der Atmosphäre zu holen oder Wüstengebiete mit weißer Plastikfolie abzudecken. Das Potenzial der Eisendüngung schätzt Lenton als relativ gering ein. Im Gegensatz dazu kommt IFM-Geomar-Forscher Oschlies in neueren Modellrechnungen zum Schluss, dass die Methode einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz leisten könnte. Beide Experten stimmen aber darin überein, dass die großflächige Eisendüngung enorme Risiken für die Ökosysteme der Meere birgt. Am intensivsten diskutiert wird in Fachkreisen derzeit das Konzept der Schwefelpartikel. Denn es wäre relativ billig und es gibt dafür ein Vorbild in der Natur: Als der philippinische Vulkan Pinatubo 1991 ausbrach, schleuderte er große Mengen Schwefeldioxid in die Stratosphäre. Das Gas bildete mit Wasser-Molekülen unzählige feine Tröpfchen, die als Wolken einige Jahre lang um die Erde trieben und Sonnenlicht zurück ins All reflektierten. Sollten Wissenschaftler versuchen, die Folgen eines Vulkanausbruchs nachzuahmen und Schwefelpartikel von Flugzeugen aus in der Atmosphäre zu verteilen, dürften sie damit allerdings so schnell nicht wieder aufhören. Denn die Atmosphäre würde sich sehr schnell aufheizen, wenn der Nachschub an Schwefel ausbliebe. Das könnte die Klimaerwärmung am Ende sogar noch beschleunigen. Weitere Probleme: Die Ozeane würden versauern und der Eingriff hätte negative Auswirkungen auf die globalen Wasserkreisläufe. Außerdem lässt sich die Schwefelpartikel-Methode nicht in kleinem Rahmen testen bevor man sie in großem Stil einsetzt. „Mich erschreckt, dass viele meiner Kollegen dieses Verfahren trotzdem anwenden wollen und hoffen, dafür Forschungsgelder zu bekommen”, sagt Tim Lenton. Derzeit sieht der Forscher nur zwei vertretbare Ansätze zum Geo-Engineering: Zum einen könnte eine klimafreundliche Waldwirtschaft einen wichtigen Beitrag dazu leisten, CO2 aus der Atmosphäre zu entfernen. Zum anderen bietet die Verkohlung von Biomasse eine Chance: Wenn man Holz oder landwirtschaftliche Abfälle in Kohle umwandelt, wird Kohlenstoff langfristig gebunden. Und so lange man die Kohle nicht wieder verbrennt, sondern anderweitig verwendet, bleibt die Atmosphäre entlastet.

Kohle aus Klärschlamm

Bei Lentons Berechnungen schneidet die Biomasse schlecht ab, weil er nur die klassische Holzköhlerei, das „Biochar”, in Betracht zieht. Doch es gibt ein neues, sehr effizientes Verfahren zur Herstellung von „Pflanzenkohle”, die Hydrothermale Karbonisierung (HTC). Ihr Vorteil: Man kann auch flüssiges Material verwenden. Das funktioniert zumindest im Labor und verbraucht dort unterm Strich keine Energie. Damit lässt sich auch aus Abfall-Biomasse, Gartenmüll oder Klärschlämmen Kohle erzeugen, die man entweder für neue Produkte verwenden oder über Felder ausstreuen könnte. In der Landwirtschaft wäre die Kohle als Bodenverbesserer von Nutzen. Ähnlich wie Torf würde sie Wasser und Nährstoffe speichern. „Es klingt fast zu schön, um wahr zu sein”, schwärmt der Erfinder des neuen Verfahrens, Markus Antonietti vom Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Golm. „Das Verfahren ist im Prinzip geeignet, unsere CO2-Probleme mittelfristig zu lösen.”

Die Menschheit verbrennt etwa acht Milliarden Tonnen Kohlenstoff zu viel pro Jahr. Gleichzeitig produziert sie zwölf Milliarden Tonnen als Bioabfall, Klärschlamm oder landwirtschaftliche Nebenprodukte, die verrotten. „Wenn wir diese Abfälle in Kohlenstoff-Produkte umwandeln, können wir die Atmosphäre erheblich von CO2 entlasten”, sagt Antonietti. Andere Experten sind skeptischer. „Ob der Kohlenstoff den landwirtschaftlichen Nutzflächen in Deutschland einen Vorteil bringt und ob er für lange Zeit darin eingeschlossen bleibt, ist noch längst nicht geklärt”, meint Thorsten Gottschau von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe, die für das Bundeslandwirtschaftsministerium Forschungsvorhaben auf diesem Gebiet fördert. Auch sei „sehr fraglich”, ob sich die Verwendung der HTC-Kohle in der Landwirtschaft wirtschaftlich rechnen würde. Doch trotz der Einwände hat das HTC-Verfahren, dessen genaue Funktionsweise sein Erfinder bislang geheim hält, viel Euphorie ausgelöst: Inzwischen befassen sich Agraringenieure, Chemiker, Fachleute für Energie- und Stoffkreisläufe sowie Industrievertreter intensiv damit. Allerdings sind noch viele Fragen offen. Zum Beispiel: Lässt sich die Hydrothermale Karbonisierung aus dem Labor in die Industrie übertragen? In welche Produkte mit negativer CO2-Bilanz kann man die Pflanzenkohle verwandeln? Wie wird das Verfahren rentabel? Antworten darauf sucht Volker Zwing von CS-Carbonsolutions. Der Geschäftsführer des Brandenburger Start-Up-Unternehmens hat die Lizenzrechte am HTC-Verfahren von der Max-Planck-Gesellschaft erworben. Mit seinen Kollegen hat er eine Pilotanlage aufgebaut, die noch 2010 in Betrieb gehen und in der Lage sein soll, eine Tonne Biomasse pro Stunde in Kohle zu verwandeln – in einem kontinuierlichen Prozess. „Wirtschaftlich ist es für uns am attraktivsten, hochwertige Kohleprodukte herzustellen, zum Beispiel Filterkohle oder Zusatzstoffe für die Reifenindustrie”, sagt Zwing. Doch auch für Kohle als Dünger und CO2-neutraler Ersatzbrennstoff sieht er einen Markt. Der Agraringenieur Gerd Gleixner vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena gehört ebenfalls zu den HTC-Optimisten. Er untersucht, was mit Ackerböden geschieht, wenn man die Pflanzenkohle darauf verteilt. „Der große Vorteil des Verfahrens ist, dass man die Kohle an den Standort anpassen kann”, erklärt er.

Wasserspeicher für Sandböden

So kann man bei einem tonreichen Boden die Kohle besonders porös machen, damit sie viel Luft speichert. Bei einem Sandboden kommt es darauf an, viel Wasser zu halten. Doch ob und wie sich die HTC zu einer praktikablen Geo-Engineering-Maßnahme entwickeln lässt, weiß im Moment niemand. „Der landwirtschaftliche Boden ist unsere Nahrungsgrundlage. Bevor wir da großflächig Kohle aus Abfallprodukten verteilen, müssen wir schon genau hinschauen”, warnt Gleixner.

Derzeit plant eine Gruppe deutscher Wissenschaftler ein erstes großes Forschungsprojekt zum Geo-Engineering. Die Experten sind sich einig, dass bei Experimenten künftig neue Konzepte für eine internationale politische Steuerung, technische Kontrolle und öffentliche Transparenz nötig sind. Es geht darum, in Deutschland das Handwerkszeug zu entwickeln, um wichtige Trends zu verstehen und zu steuern, damit man ihnen nicht hinterherlaufen muss. Dafür wird es Fachleute brauchen, die sich nicht blind für Geo-Engineering begeistern. „Wir sind uns bewusst, dass wir hier einen Tiger reiten”, sagt IFM-Geomar-Forscher Martin Visbeck. „ Und wir können nur hoffen, dass er nicht ausbricht.” ■

JAN LUBLINSKI arbeitet als freier Wissenschaftsjournalist in Bonn. Für bdw hat er zuletzt über den seltenen Rohstoff Coltan berichtet.

von Jan Lublinski