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StartseiteHintergrundGeoengineering im Kampf gegen den Klimawandel02.09.2018

Zu riskant oder unumgänglich?Geoengineering im Kampf gegen den Klimawandel

Mittel gegen den Klimawandel: Manch einer setzt große Hoffnungen in das sogenannte Geoengineering. Dabei soll durch künstliche, groß angelegte Eingriffe die globale Erwärmung aufgehalten oder CO2 in der Atmosphäre verringert werden. Doch lassen sich die Auswirkungen von Geoengineering beherrschen?

Von Manuel Waltz

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Ein Flugzeug in den USA beim Verteilen von Chemikalien, die das Niederschlagsverhalten der Wolken beeinflussen sollen (picture alliance / AP / Charlie Riedel)
Ein Flugzeug in den USA beim Verteilen von Chemikalien, die das Niederschlagsverhalten der Wolken beeinflussen sollen (picture alliance / AP / Charlie Riedel)
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Ulf Riebesell ist gerade auf die Fähre gestiegen, die ihn von der einen Seite der Kieler Förde, wo sein Büro liegt, auf die andere bringt. Er steht an Deck und schaut auf das Meer hinaus. 

"Die Frage ist nicht, wollen wir es manipulieren? Die Frage ist, welche Alternativen haben wir?"

Ulf Riebesell ist Professor am GEOMAR, dem Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung hier in Kiel. Er will herausfinden, ob sich möglicherweise mit Hilfe des Meeres der Klimawandel abmildern lässt.

"Wir schauen uns an, wie die Entwicklung momentan ist. Wir sind ja weit davon entfernt, wirklich dieses zwei Grad-Ziel, was sich bis auf eines alle Länder dieser Welt gesteckt haben, zu erreichen. Wenn man da nicht hinkommt, was sind die Möglichkeiten? A: Wir könnten akzeptieren, dass wir deutlich drüber hinaus kommen. Mit, das bestätigen alle, katastrophalen Folgen für unser Erdklima aber natürlich auch für uns Menschen, die wir direkt davon abhängen. Oder wir suchen nach anderen Möglichkeiten, wie wir verhindern können, dass wir die globale Erwärmung über zwei Grad hinaus treiben und da spielt das Meer mit Sicherheit eine große Rolle." 

Die Fähre bringt Riebesell zu den Lagerhallen des GEOMAR. Dort werden im Moment die Geräte für die nächste Expedition vorbereitet. Der Forscher will mit seinem Team im Meer vor Gran Canaria untersuchen, was passiert, wenn man kaltes, nährstoffreiches Tiefenwasser an die Oberfläche pumpt.

Einerseits hätte das kalte Wasser eine kühlende Wirkung auf die Atmosphäre. Zum anderen soll durch die Nährstoffe das Wachstum von Algen und anderen Lebewesen angeregt werden. Diese zusätzlichen Lebewesen würden CO2 binden, irgendwann absterben und zu Boden sinken. Damit würde das CO2 aus der Atmosphäre entnommen und im Meer gebunden werden. Soweit die Theorie. 

"Ob wir das so einsetzen oder nicht, einsetzen wollen oder nicht, das ist eine Frage, die von der Gesellschaft, von allen geklärt wird. Wir als Wissenschaftler müssen sozusagen die Rahmenbedingungen klären, wir müssen klären, welche Risiken damit verbunden sind und die Fakten dann auf den Tisch packen."

An den Kanarischen Inseln beobachtet ein Spezialist das "volcanic upwelling" im Ozean auf einem Laptop (imago)An den Kanarischen Inseln beobachtet ein Spezialist das "volcanic upwelling" im Ozean (imago)

Als Ocean Upwelling wird ein solches Experiment bezeichnet. Wenn es in großem Maßstab durchgeführt würde, wäre es ein massiver Eingriff in das Ökosystem Ozean. Doch nur dann hätte es auch einen Effekt auf das Klima. Das aber könnte ungewollte Kettenreaktionen im Meer auslösen, zum Beispiel könnten massenhaft giftige Algen entstehen. 

In den Augen der Bundesregierung sind diese Risiken zu hoch, wie der Sprecher des Umweltministeriums Stefan Haufe erklärt.

"Geoengineering, großtechnische Eingriffe, die sind für uns nicht das Feld auf dem wir uns engagieren. Gleichwohl brauchen wir als Staat eine gewisse Bewertungskompetenz, um Geoengineeringmaßnahmen, die angestrebt werden - nicht von uns aber eben von anderen Ländern vielleicht einmal oder von anderen Institutionen oder Organisationen - dass wir diese bewerten können."

Deutschland in der Zwickmühle

Damit befindet sich Deutschland in der Zwickmühle. Zwar stehen fast alle Länder dem Geoengineering ablehnend gegenüber, aber eben nur fast. Vor allem die USA zeigen Interesse daran. Auch auf UN-Klimakonferenzen werden solche Maßnahmen zunehmend diskutiert, da will auch die deutsche Delegation mitreden können. Die Bundesregierung hat deshalb einen Gesetzentwurf in den Bundestag eingebracht, der maritimes Geoengineering regeln soll.

"Nur zu Forschungszwecken unter sehr, sehr strengen Rahmenbedingungen wäre es möglich, Geoengineering Experimente laut diesem Gesetzentwurf zu machen, aber eben vor allem deswegen, damit wir auch als Staat eine gewisse Bewertungskompetenz bekommen können."

Es gibt zwei Ansätze für Geoengineering: Einmal durch eine Manipulation der Atmosphäre Sonnenlicht und damit Wärme von der Erde abzulenken oder aber der Atmosphäre CO2 zu entziehen, sogenannte negative CO2-Emissionen zu erreichen, wie etwa durch das Ocean Upwelling. 

Auf diese negativen Emissionen haben sich die Staats- und Regierungschefs 2015 auch im Pariser Klimaabkommen verständigt. Seither wird über entsprechende Maßnahmen diskutiert. Und sie werden noch stärker ins Blickfeld rücken, wie Gernot Klepper erklärt, der das Institut für Umwelt- und Ressourcenökonomie am Institut für Weltwirtschaft in Kiel leitet.

"Wir haben die Situation, dass die Erzielung der Pariser Ziele, die Erwärmung auf unter zwei Grad zu beschränken, dass das höchst wahrscheinlich nur mit sogenannten negativen Emissionen funktionieren wird."

Um negative Emissionen zu erzeugen, gibt es verschiedene Möglichkeiten. Beispielsweise könnten die Meere mit Eisen gedüngt werden, so würde das Algenwachstum angeregt und CO2 gebunden. Wie beim Ocean Upwelling sollen die Algen zum Meeresboden sinken und das CO2 dort lagern. Außerdem wird der Atmosphäre CO2 entzogen, wenn Silikat- und Karbonat-Gesteine im Meer verwittern. Eigentlich ein natürlicher Prozess, allerdings einer, der sehr langsam abläuft. Denkbar wäre es, ihn künstlich zu beschleunigen. 

US-Präsident Donald Trump gestikuliert am Rednerpult. Washington.  (dpa / AP / Pablo Martinez Monsivais)Präsident Donald Trump verkündet den Ausstieg der USA aus dem Klimaschutzabkommen von Paris (dpa / AP / Pablo Martinez Monsivais)

Ein viel diskutierter Plan ist auch, Wüsten aufzuforsten und so CO2 aus der Atmosphäre in den Bäumen zu binden. Anschließend könnte man das Holz verfeuern, das dabei entstehende CO2 auffangen und unterirdisch speichern. All diese Techniken aber sind in großem Maßstab extrem aufwendig und beinhalten Risiken, die kaum zu kalkulieren sind, wie Gernot Klepper erläutert. 

"Das Ergebnis bei der Aufforstung ist, wenn man das in den Skalen machen wollte, die nötig wären, um tatsächlich große Mengen - Gigatonnen - von CO2 aus der Atmosphäre aufzufangen, während die Bäume wachsen, muss man ganze Kontinente bewalden. Das ist erst einmal ökonomisch und wirtschaftlich ein extrem herausforderndes Projekt. Und zum zweiten zeigt sich nun aus den Klimamodellen, in der Modellierung, dass es da wieder Rückkopplungseffekte gibt." 

Diese Rückkopplungseffekte könnten die Erde wieder erhitzen und so den Nutzen aus dem eingefangenen CO2 zunichtemachen, so Klepper. Und abgesehen davon, dass eine derartige Maßnahme in einem solchen Ausmaß kaum zu finanzieren und umzusetzen wäre und sogar der Nutzen in Frage steht, hätte das auch gravierende gesellschaftliche Folgen. 

Weltbevölkerung wächst, Wasservorkommen nicht

"Wir haben im Augenblick die Situation, dass die Weltbevölkerung wächst, aber die Menge an Wasser bleibt gleich und die Menge an fruchtbarem Land bleibt gleich. Das heißt, es muss die wachsende Bevölkerung mit diesen Ressourcen auskommen. Wenn man davon jetzt noch mehr Ressourcen wegnimmt, um damit Aufforstung im Stile von Millionen von Quadratkilometern zu machen, dann wird das letztendlich nicht funktionieren."

Diese Risiken sind in den Augen der Bundesregierung zu hoch, wie Stefan Haufe aus dem Bundesumweltministerium erklärt.

"Für uns ist es so, dass negative Emissionen keine Alternative darstellen zu klassischen Maßnahmen zur Minderung von Treibhausgasen. Aber durchaus kann man sich vorstellen, dass durch den Wiederaufbau von nachhaltigen Wäldern oder zum Beispiel auch durch die Renaturierung von Mooren oder auch durch eine gewisse Ausrichtung der Landwirtschaft mehr CO2 gebunden wird, in der Natur, in der Umwelt gebunden wird, aber auf eine Art und Weise, die für die Umwelt gut ist und die auch keine Probleme zum Beispiel für die Nahrungsproduktion bringt."

Allerdings sind die Mengen an CO2, die durch solche Maßnahmen gebunden werden, überschaubar, das sieht auch Stefan Haufe so.

"Es geht darum CO2-Emissionen zu mindern, CO2-Quellen zu reduzieren, das ist der Focus der deutschen Klimapolitik und nicht, große, technische Eingriffe in die Atmosphäre vorzunehmen."

Allerdings gibt es in jüngster Zeit verstärkt Zweifel an den Ambitionen der deutschen Klimapolitik und am Willen der Bundesregierung, wirklich massiv CO2 einzusparen. Laut dem 2016 beschlossenen nationalen Klimaschutzplan wollte Deutschland ursprünglich 40 Prozent weniger Klimagase ausstoßen als 1990. Das wird, sollte die Regierung nicht noch radikal gegensteuern, so nicht klappen, kritisiert Grünen-Chef Robert Habeck. 

Wegweiser zum Institut für Transformative Nachhaltigkeitsforschung in Potsdam (imago /Martin Müller)Die Idee des Geo-Engineering gewinnt immer mehr Anhänger (imago /Martin Müller)

"Also erst einmal muss man sagen, dass die Bundesregierung nicht dabei ist, die Klimaziele einzuhalten. Und die rhetorische Aufgeschlossenheit, das immer wieder zu betonen und auch Beteuerungen vom Ausbau der Erneuerbaren Energien, die ändern nichts an einer desaströsen Bilanz, die wir haben. Das ist alles wohlfeiles Gerede und eine engagierte Klimaschutzpolitik sieht wirklich, wirklich anders aus."

Doch nicht nur Deutschland hinkt hinterher, was die Reduzierung des CO2-Ausstoßes angeht, auch andere Länder können die Ziele kaum noch einhalten. Die USA wollen das Abkommen sogar verlassen und den Klimaschutz zurückfahren. 

Das Institute for Advanced Sustainability Studies in Potsdam ist ein Thinktank, der 2009 vom ehemaligen Umweltminister Klaus Töpfer gegründet wurde und Wege in eine nachhaltige Gesellschaft zeigen soll. Mark Lawrence ist wissenschaftlicher Direktor dort. 

"Es ist durchaus möglich, dass wir in einigen Jahren oder Jahrzehnten in eine sogenannte Zwangslage kommen aus zwei Gründen. Entweder, weil wirklich erkannt wurde, dass die Bemühungen zum Erreichen der Pariser Abkommens-Ziele oder was auch immer danach kommt, dass diese wirklich nicht ausreichend sind, dass dann ganz massiv auf Klimageoengineering-Maßnahmen nachgeforscht und ausprobiert werden. Oder auch aus sogenannten Climate Emergencies, die immer wieder ins Spiel gebracht werden." 

Abrupte und dramatische Klimaänderungen

Treten solche Climate Emergencies ein, werden also sogenannte Kipppunkte erreicht, kommt es in der Folge zu abrupten und dramatischen Klimaänderungen. Würden zum Beispiel große Meeresströme wie der Humboldtstrom plötzlich die Richtung ändern, dann würde das das Wetter und das Klima gravierend verändern. 

Es gibt auch Klimamodelle, nach denen der Amazonas-Regenwald bei einer Erderwärmung von drei Grad in kurzer Zeit absterben würde, mit katastrophalen Folgen. Solche Ereignisse könnten den Druck auf die Politik erhöhen, sich dem Geoengineering zu verschreiben, fürchtet Lawrence:

"Und dass daraus als eine Reaktion, ein starkes Interesse kommt, ganz massiv auszuprobieren und reinzusetzen. Und das ist eine mögliche Zukunft, wovor ich besonders Sorge habe."

Denn das Wissen über Geoengineering ist heute noch rudimentär, gerade über Manipulationen in der Atmosphäre, die in einem solchen Fall in Frage kommen könnten. Die Idee ist, Partikel in der Atmosphäre zu verteilen, die das Sonnenlicht von der Erde abhalten. Bei Vulkanausbrüchen ist das beispielsweise zu beobachten, ein Effekt, den manche Wissenschaftler gerne künstlich nachahmen würden. Welche Auswirkungen das aber hätte, ist so gut wie nicht erforscht. Und ob es so kurzfristig wirken würde, sei ebenfalls unklar, so Mark Lawrence.

"Wenn das schon erkannt ist, ist es nach aller Wahrscheinlichkeit, nach allen Modellen, zu spät. Aber wie es oft der Fall ist, der Wissenschaft wird nur halb zugehört beziehungsweise der politische Druck kann so groß werden, dass man versucht mit schnellen Maßnahmen irgendetwas einzusetzen, das dann, wenn es wirklich nicht gut verstanden ist, vielleicht genauso große Schäden anrichten könnte, in völlig unerwarteter Weise, wie das, was man versucht zu verhindern."

Ein Stück Kohle in der Hand eines Grubenarbeiters (imago/Xinhua)Geoengineering bedeutet keine Alternative zum Verzicht auf fossile Energien (imago/Xinhua)

Lawrence plädiert daher dafür, die unterschiedlichen Geoengineering-Methoden genauer zu untersuchen und Daten zu sammeln, wie sie wirken und vor allem, welche Risiken sie beinhalten. Lilli Fuhr arbeitet bei der Grünen-nahen Heinrich Böll Stiftung. Sie steht auch der Forschung kritisch gegenüber.

"Viele, die Geoengineering erforschen, sagen, das ist nichts, was Klimaschutz ersetzen kann und soll. Die sind sich durchaus bewusst, dass es dieses Risiko gibt." 

Das Risiko sei, dass durch Geoengineering der Eindruck entstehen könnte, es gäbe eine Alternative zum möglichst schnellen Verzicht auf fossile Energien, so Lilli Fuhr.

"Wir sehen jetzt schon, wie Regierungen mit großem Interesse, sich dieser Technologien annehmen, dazu Forschungsprogramme auflegen und wie eine massive Lobbymacht seitens der fossilen Industrie sich jetzt dahinter stellt und sagt: Genau, das ist die Richtung in die wir gehen müssen." 

Tatsächlich forschen viele Ölkonzerne an solchen Möglichkeiten, die es ihnen unter Umständen erlauben würden, ihr Geschäftsmodell noch weiter zu betreiben. 

Ein Spiel auf Zeit

Auch Ulf Riebesell in Kiel sieht diese Probleme. Er will nicht, dass seine Forschung die Anstrengungen untergräbt, CO2 einzusparen. Gleichzeitig hat er Sorge, dass der Klimawandel unbeherrschbar wird. Er ist jetzt an der Halle angelangt, in der die Ausrüstung für sein Forschungsteam gepackt wird.

"Das ist sozusagen, was Sie hier sehen... Pylone nennen wir das. Aus denen werden dann diese Mesokosmen zusammen gebaut. Das ist jetzt sozusagen ein Auftriebskörper, da kommen dann immer sechs in so einem Sechseck zusammen." 

In diesem Sechseck wird ein etliche Meter langer Sack befestigt, in dem wie in einem Reagenzglas Meerwasser und alles was darin lebt, eingeschlossen wird. Diese Mesokosmen treiben dann im Meer. Die Forscher können dieses eingeschlossene Meerwasser manipulieren und genau beobachten, was dann passiert.

Unten, am Ende des Sacks, der dann 60 Meter tief im Wasser hängt, fangen die Forscher die Biomasse ein. So können sie ausprobieren, wie viel davon entsteht, wenn sie in unterschiedlichen Mengen, nährstoffreiches Tiefenwasser in die Säcke pumpen und daraus berechnen, wie viel CO2 gebunden wird. Riebesell weiß, dass das nur ein kleiner Beitrag im Kampf gegen den Klimawandel sein kann. 

"Wir kaufen nur etwas Zeit. Am Ende müssen wir dann trotzdem die CO2 Emissionen drücken und haben sozusagen auf dem Weg dahin mit all den Konsequenzen zu kämpfen, die sich daraus ergeben, wenn wir es nicht schaffen." 

"Für uns als Naturwissenschaftlerinnen und Naturwissenschaftler, wenn an uns die Frage gerichtet ist: Lässt sich das vorstellen, dass man das Klima abkühlen kann?", sagt Johannes Quaas, Professor für Theoretische Meteorologie an der Universität Leipzig. 

In Mesokosmen - quasi riesige Reagenzgläser, die später im Meer versenkt werden - erzeugen Forscher einen vom restlichen Wasser abgeschnittenen Lebensraum und können so verschiedenste Bedingungen simulieren. (picture alliance / dpa - Angelika Warmuth)Mesokosmen - quasi riesige Reagenzgläser, die im Meer versenkt werden (picture alliance / dpa - Angelika Warmuth)

"Die Antwort ist: Ja, wir kühlen ja auch das Klima ab. Die jetzigen Aerosolpartikel, die Verschmutzungspartikel, Feinstaub und so weiter, da wissen wir, die haben eine kühlende Wirkung auf das Klima. Das heißt grundsätzlich: Ja. Und dann natürlich sofort die nächste Frage: Verstehen wir das gut genug, um es tatsächlich willentlich einzusetzen? Und die Antwort ist ganz klar: Nein, wir können nicht genau vorhersagen, was da genau passiert."

Über Computermodelle versucht Johannes Quaas nachzuvollziehen, welchen Einfluss Partikel in der Atmosphäre auf das Klima haben. Mit den Programmen, mit denen er arbeitet, kann er verschiedene Szenarien simulieren. Das ist vergleichbar mit den Programmen für die Wettervorhersage. Wie die Wettervorhersage sind auch diese Prognosen mit vielen Unsicherheiten belegt. 

"Ja, wir haben das zum Beispiel für Nordamerika getestet, wenn jetzt nur über Nordamerika eine Regierung das eigene Klima würde abkühlen wollen, dann hätte das deutliche Auswirkungen zum Beispiel auch auf die Arktis." 

Seine Berechnung hat ergeben, dass es in der Arktis deutlich wärmer würde, das Eis dort also wesentlich schneller schmelzen und so den Meeresspiegel ansteigen lassen würde. 

Manipulation in der Atmosphäre

"Einerseits ist es eben so, Wolken wirken erst einmal lokal natürlich auf die Strahlung und damit auf die Energieflüsse. Aber dann die Klimaauswirkungen wirken zwar nicht ganz global, aber wirken also deutlich über das Land hinaus."

Vermutlich würde eine Manipulation in der Atmosphäre auch den Wasserhaushalt dort verändern. Dadurch könnten manche Regionen von Dürre bedroht sein. 

Außerdem profitieren manche Gegenden auch von einer Erderwärmung, gerade die nördlichen Länder wie Kanada, Russland oder Skandinavien erhoffen sich dadurch höhere Ernteerträge. Gernot Klepper vom Institut für Umwelt- und Ressourcenökonomie am Institut für Weltwirtschaft in Kiel glaubt deshalb nicht, dass es ein internationales Abkommen zum Geoengineering geben wird.

"Es hat sich dann in der Forschung relativ schnell gezeigt, dass diese Geoengineering-Maßnahmen in der Regel nicht so gestaltet werden können, dass alle davon gewinnen, sondern es wird immer Gewinner und Verlierer geben und das führt dann natürlich zu der nächsten Frage: Wie kann man so etwas politisch überhaupt umsetzen? Macht das Sinn weiter darüber zu forschen, wenn das möglicherweise politisch überhaupt nicht umsetzbar ist und auch nicht von der Weltgemeinschaft akzeptiert würde?" 

Es könnte allerdings auch sein, dass irgendwann ein Land im Alleingang Geoengineering einsetzt, um die Folgen des Klimawandels auf seinem Territorium abzumildern. Das würde sich, wie Johannes Quaas Berechnungen in Leipzig zeigen, auch auf andere Länder auswirken, die möglicherweise Nachteile daraus hätten. Lilli Fuhr von der Böll Stiftung befürchtet für diesen Fall eine extrem destabilisierende Wirkung für die Weltordnung. 

Risiken und Chancen des Ocean Upwelling

"Viele dieser Geoengineering-Technologien, gerade, wenn man sich die anschaut, die Eingriffe in die Atmosphäre darstellen, beispielsweise in die Stratosphäre, sind ja Technologien, die darauf abzielen, dass jemand die Kontrolle über das globale Thermostat übernimmt. Und dann muss man sich ja gleich fragen, ist das etwas, was wir überhaupt wollen? Wer könnte diese Kontrolle haben? Da wissen wir, dass die Geschichte dieser Art von Technologieforschung auf jeden Fall aus dem Militärischen kommt und dass es auch ein starkes sicherheitspolitisches Interesse an dieser Forschung gibt."

Trotz all dieser Gefahren, will Ulf Riebesell das Ocean Upwelling weiter erforschen, um damit vielleicht den Klimawandel wenigstens ein bisschen abzumildern. 

Er steht wieder an der Fährstation und will zurück auf die andere Seite zu seinem Büro fahren. 

Ihm geht es darum, die Risiken und Chancen des Ocean Upwelling zu erforschen. Eine Befürchtung ist beispielsweise, dass durch das nährstoffreiche Tiefenwasser toxische Algen entstehen, die alles Leben in den Mesokosmen vernichten. Das wäre fatal. Auf viele weitere Fragen will Riebesell vor Gran Canaria noch Antworten finden. Den Begriff Geoengineering sieht er durchaus kritisch:

"Ein Ingenieur, der weiß, was er tut oder was sie tut und kann das im besten Fall genau voraus berechnen und weiß genau, was das Endergebnis ist. Das ist ja bei uns nicht so und das wird auch nie so sein. Wenn man an irgendeiner Schraube dreht im Erdsystem, wird es immer komplizierte Rückkopplungen geben, die man nicht im Einzelnen vorhersagen kann. Das sehen wir ja alleine, wenn wir versuchen, nachzuvollziehen, wie sich das Klima ändern wird. Da sind so viele komplizierte Rückkopplungsmechanismen, wir verstehen es nicht."

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