Geo-Engineering

Der Begriff des Geo-Engineering beschreibt Vorschläge, um den anthropogenen Klimawandel oder andere globale Umweltprobleme auf technischem Wege zu manipulieren. Die National Academy of Sciences definierte Geo-Engineering als „Optionen, die die großtechnische Veränderung unserer Umwelt umfassen, zur Bekämpfung der Wirkungen auf Grund von Veränderungen der atmosphärischen Chemie.“¹

Die Techniken lassen sich in zwei Unterarten gliedern. Zum einen gibt es Vorhaben zur direkten oder indirekten Reduktion der Treibhausgase in der Atmosphäre. Andere Möglichkeiten umfassen die Verringerung der Sonnenstrahlung auf der Erde. Letztere lassen allerdings andere Probleme außer Betracht, die auf das Vorhandensein von Treibhausgasen zurückzuführen sind, wie z.B. die Versauerung der Meere.

Bis heute wurde noch kein globales Geo-Engineering-Projekt durchgeführt. Es fanden lediglich regional begrenzte Versuche statt; jedoch meist mit ernüchternden Ergebnissen.

Unter Wissenschaftlern herrscht derzeit keine Einigkeit darüber, ob Geo-Engineering eine Technik darstellt, die für die Weltbevölkerung erstrebenswert ist – sowohl aus wirtschaftlicher, also auch aus ökologischer Sicht. Kritiker warnen vor allem vor nicht abzusehenden Nebenwirkungen und dem teilweise enormen Aufwand.

Im Folgenden erläutere ich einige von Wissenschaftlern vorgeschlagene Projekte und gehe dabei auch auf die Meinung von Kritikern ein.

CO₂-Sequestrierung

Als CO₂-Sequestrierung bezeichnet man die geologische oder biologische Einlagerung von CO₂. Das hauptsächlich bei der Nutzung fossiler Brennstoffe entstehende CO₂ könnte in den Kraftwerken abgeschieden und durch unterirdische Leitungen in CO₂-Senken geleitet werden. Als CO₂-Senken könnten ehemalige Erdöl- oder Erdgaslagerstätten, tiefe Aquiferen (Grundwasserleiter), nicht-abbaubare Kohleflöze oder mit Salzwasser gefüllte, tiefe Sedimentschichten Verwendung finden. Auch die Ozeane können große Mengen CO₂ aufnehmen. Seit September 2008 werden im Gebiet des Braunkohlekraftwerks „Schwarzen Pumpe“ täglich 240 Tonnen Kohlendioxid verflüssigt und in ein versiegtes Erdgasfeld gepumpt.

Kritiker machen vor allem auf die Verschlechterung des Wirkungsgrades der Kraftwerke zur effektiven Abtrennung des Kohlendioxids aus dem Rauchgas aufmerksam. Dies hat erhebliche Umweltbelastungen zur Folge. Auch bestehen Zweifel an der Dichtigkeit der CO₂-Senken. Sowohl ein allmähliches Ausgasen, das alle Anstrengungen zunichte machen würde, als auch ein plötzliches Austreten der gesamten CO₂-Menge mit dementsprechend katastrophalen Folgen erscheinen möglich.

Weniger umstritten ist dagegen die biologische Sequestrierung. Hierzu gehört die Bindung von Kohlendioxid als Biomasse z.B. durch Aufforstung, die auch andere ökologische Ziele verfolgt. Der in der Biomasse gebundene Kohlenstoff wird der Atmosphäre allerdings bei der Zersetzung abgestorbener Biomasse wieder zugeführt. Wird also mehr Pflanzenmasse auf- als abgebaut, so wirken sie als Kohlenstoffsenke. Der gemeinnützige Verein PRIMAKLIMA-weltweit-e.V. bietet daher an, gegen eine Spende eine bestimmte Fläche mit Bäumen zu bepflanzen, um die vom Spender verursachten CO₂-Emissionen zu kompensieren. Der Vereinsvorsitzende Dr. Hasenkamp erhielt für seine Bemühungen die Ehrendoktorwürde der Universität München sowie das Bundesverdienstkreuz.

Eisendüngung der Ozeane

Durch die Ausbringung kleiner Eisenpartikel im Oberflächenwasser der Ozeane kann das Algenwachstum deutlich beschleunigt werden. Die Algen verstoffwechseln das in der Atmosphäre enthaltene Kohlendioxid im Rahmen der Photosynthese, was zu einer Reduktion des CO₂-Gehalts in der Atmosphäre führt. Die Eisendüngung wird daher auch zur CO₂-Sequestrierung gezählt. Neueste Forschungsergebnisse des Alfred-Wegener-Instituts in Bremerhaven im Rahmen des LOHAFEX-Projekts haben allerdings gezeigt, dass die entstehenden Algen schnell gefressen werden und daher eher Tieren als zusätzliche Nahrungsquelle dienen, anstatt CO₂ nachhaltig aus der Atmosphäre zu entfernen.²

Das Projekt war Anfang 2009 in den Fokus der der Berichterstattung gerückt, da es dem internationalen Abkommen zum Schutz der biologischen Vielfalt (CBD) widersprach. Sogar das Bundesumweltministerium äußerte sich kritisch zur Freigabe des Projektes durch das Bundesforschungsministerium.³

Die Eisendüngung der Ozeane ist auch in die Kritik geraten, da sie im Zusammenhang mit dem CO2-Emissionsrechtehandel für wirtschaftliche Zwecke missbraucht werden könnte und die ökologischen Nebenwirkungen kaum abzusehen sind.

Schwefelpartikel in der Stratosphäre

Der Chemie-Nobelpreisträger Paul Crutzen überraschte die Öffentlichkeit im Jahre 2006 mit dem Vorschlag, Schwefelpartikel in der Stratosphäre auszubringen, die mit Kohlendioxid zu Schwefeldioxid reagieren sollen. Der Einfluss von Schwefeldioxid auf das globale Klima hatte sich 1999 nach dem Ausbruch des Vulkans Pinatubo gezeigt. Bei dem natürlichen Prozess wurden etwa 20 Millionen Tonnen Schwefel ausgestoßen. Das entstandene Schwefeldioxid wandelte sich in der Atmosphäre in Sulfat-Partikel um, die die Sonnenstrahlung reflektierten. Die mittlere Erdtemperatur sank um ein halbes Grad.⁴

Die Ausbringung des Gases soll mit Hilfe von riesigen Ballons bewerkstelligt werden, die eventuell sogar einen langen Schlauch bis in die Stratosphäre tragen sollen, durch den das Gas gepumpt werden soll. Crutzen schätzt die Kosten des Projekts auf 25-50 Milliarden Dollar jährlich, was im Vergleich zu anderen Projekten ein relativ geringer Betrag ist.⁵

Wie bei den zuvor vorgestellten Projekten auch sind die Nebenwirkungen kaum abzusehen. Kritiker warnen, dass der hohe Schwefelgehalt die Verdunstung von Wasser aus den Ozeanen beeinflusse, die Zerstörung der Ozonschicht verstärken und beim Herabregnen sauren Regen verursachen würde.

Erhöhung der Wolkenalbedo

Ein Weg, die Albedo der Erde zu erhöhen und damit mehr Sonnenlicht zu reflektieren ist, die Albedo der bereits vorhandenen Wolken künstlich zu erhöhen. Bei diesem Verfahren sollen mit großen, unbemannten Schiffen winzige Tropfen Salzwasser in die Wolken gesprüht werden. Das im Salzwasser enthaltene Salz steigt in die Wolken auf und verdichtet sie. Nach den Berechnungen von Salter könnten 50 dieser Schiffe die globale Erwärmung stoppen. Ein weiterer Vorteil sei die Reversibilität dieses Verfahrens, da die Salzpartikel nach einer Einstellung des Projekts nach einigen Tagen aus den Wolken ausfallen.⁶

Künstliche Bäume

Im Jahre 2008 stellte Lackner ein erstes funktionstüchtiges Exemplar eines künstlichen Baums vor. Er bezeichnet seine Erfindung im Hinblick auf die CO₂-Filterung als tausendmal besser als natürliche Bäume. Ein zwölf Meter hoher künstlicher Baum filtere laut der Hersteller-Firma Global Research Technologies eine Tonne Kohlendioxid pro Tag aus der Luft, ein echter Baum hingegen nur eine Tonne in hundert Jahren. Auch die Freisetzung des gebundenen Kohlenstoffs bei der Verrottung würde vermieden.

Es wird jedoch bemängelt, dass bei großtechnischer Nutzung dieser Möglichkeit schnell ein Entsorgungsproblem für das Filtermaterial entstünde. Außerdem verbrauchen die Bäume zusätzlich elektrische Energie.

Sonnenschirme im All

Die wohl aufwändigste Methode, die Sonnenstrahlung auf der Erde zu verringern, stellte im Jahre 2006 Roger Angel vor. Er sprach sich für die Ausbringung von 16 Billionen kleiner Glasscheiben zwischen der Erde und der Sonne aus. Diese sollten zum inneren Lagrange-Punkt transportiert werden, einem Ort, an dem sich die Anziehungskräfte der Erde und der Sonne gerade ausgleichen, und dort etwa zwei Prozent des Sonnenlichtes an der Erde vorbei lenken. Um dort hinzugelangen, würden die nur ein Gramm schweren Scheiben in Paketen zu 800.000 durch einen erdgestützten, elektromagnetischen Antrieb abgeschossen werden und mittels eines Ionenantriebs weiterreisen. Dies würde laut Angel Kosten in Höhe von einigen Billionen Dollar in einem Zeitraum von 25 Jahre verursachen, dies entspräche etwa 0,5% des weltweiten Bruttoinlandsproduktes für diesen Zeitraum.⁷

Kritik

Das Hauptargument gegen Geo-Engineering sind die kaum vorhersehbaren Nebenwirkungen. Selbst die erwünschten Wirkungen sind nicht für alle vorgestellten Methoden belegt. So könnten Klimaeffekte beispielsweise nur regional begrenzt in der gewünschten Weise wirken, in anderen Regionen aber gegenteilige Effekte haben.⁸

Ein Versagen von vorher funktionierenden Geo-Engineering-Techniken könnte ebenfalls eine schnelle, starke Erwärmung der Erde zur Folge haben.⁹

Auch wäre ein funktionierendes Geo-Engineering-Projekt ein herber Rückschlag für die Sensibilisierung der Menschen im Hinblick auf den CO2-Ausstoß. Wozu sollten die erneuerbaren Energien noch weiter ausgebaut werden, wenn das CO2-Problem doch schon gelöst ist?

Auf der anderen Seite liegt auch ein Problem in den politischen Auswirkungen. Die Frage, wer solche riesigen Projekte plant, ausführt, überwacht und die Verantwortung übernimmt, scheint mir persönlich unlösbar zu sein.

Schließlich besteht auch die Gefahr, dass einige Geo-Engineering-Techniken missbräuchlich für kriegerische Zwecke genutzt werden könnten, indem sie beispielsweise Dürren verursachen und somit auch als Massenvernichtungswaffen dienen könnten. Im kleineren Maßstab wurde die künstliche Wolkenbildung und eine damit einhergehende Verlängerung der Monsunzeit in bestimmten Gebieten Vietnams im Jahre 1966 vom US-Militär bereits erfolgreich eingesetzt.¹⁰ Als Folge trat 1978 die ENMOD-Konvention der UN in Kraft, die zusätzlich zum ersten Zusatzprotokoll zu den Genfer Konventionen den Schutz der natürlichen Umwelt vor den Auswirkungen von Kampfhandlungen bekräftigt.

Ich stehe dem Geo-Engineering eher skeptisch gegenüber. Besonders diejenigen Projekte, die sehr aufwändig oder irreversibel sind, sollten zunächst nicht durchgeführt werden. Auch wenn ich Zweifel an der technischen Umsetzbarkeit habe, erscheint mir das Projekt der Erhöhung der Wolkenalbedo am vielversprechendsten. Mit seinen relativ geringen Kosten und der Möglichkeit, das Projekt bei unerwünschten Nebenwirkungen schnell wieder abbrechen zu können, erfüllt es die aus meiner Sicht wichtigsten Voraussetzungen und sollte Gegenstand weiterer Forschung bleiben.

Was denken Sie über das Thema Geo-Engineering. Lassen Sie es mich wissen und nehmen Sie durch das hinterlassen eines Kommentars an der Diskussion teil.

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1. Committee on Science, Engineering and Public Policy: Policy Implications of Greenhouse Warming. Mitigation, Adaptation and the Science Base. National Academy Press, Washington D.C., USA, 1992. [↩]
2. Alfred-Wegener-Institut: Wochenbericht Nr. 6 der Expedition ANT XXV/3. http://www.awi.de/de/infrastruktur/schiffe/polarstern/wochenberichte/alle_expeditionen/ant_xxv/ant_xxv3/26_februar_2009/, Abruf: 09.06.2009. [↩]
3. Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit: Bundesumweltministerium bedauert Freigabe des Eisendüngungs-Experiments. Pressemitteilung Nr. 025/09, 2009. [↩]
4. Spiegel-Online: Giftkur fürs Weltklima – Schwefel in der Stratosphäre. http://www.spiegel.de/spiegel/0,1518,425979,00.html, Abruf: 09.06.2009, 2006. [↩]
5. Crutzen, P. J.: Albedo Enhancement by Stratospheric Sulfur Injections: A Contribution to Resolve a Policy Dilemma? in: Climatic Change, Vol. 77, No. 3-4, 2006. [↩]
6. Salter, S., Sortino, G., Latham, J.: Sea-going Hardware for the Cloud Albedo Method of Reversing Global Warming. in: Philosophical Transactions of the Royal Society, Vol. 366, No. 1882, 2008. [↩]
7. Angel, R.: Feasibility of Cooling the Earth with a Cloud of Small Spacecraft Near the Inner Lagrange Point (L1). in: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, Vol. 103, No. 46, 2006. [↩]
8. Robock, A.: 20 Reasons Why Geoengineering May be a Bad Idea. in: Bulletin of the Atomic Scientists, Vol. 64, No. 2, 2008. [↩]
9. Caldeira, K.: Geoengineering Earth‘s Radiation Balance to Mitigate CO₂-induced Climate Change. in: Geophysical Research Letters, Vol. 27, No. 14, 2000. [↩]
10. Anonymus: U.S. Ground Strategy and Force Deployments 1965-1968. in: The Pentagon Papers, Vol. 4, pp. 385-447. Beacon Press, Boston, USA, 1971. [↩]