Geoengineering – Fluch oder Segen … oder beides gleichzeitig?

Die Beschlüsse der UN-Klimakonferenz in Dubai sind gewiss ein Anfang bei der Begrenzung der drohenden Klimakatastrophe, aber noch lange nicht der große Wurf, den sich manche davon erhofft hatten. Insbesondere einige Inselstaaten sehen sich weiterhin in ihrer Existenz bedroht und weitgehende globale Umwälzungen kündigend sich überall unheilvoll an.
Dort, wo massive Veränderungen notwendig gewesen wären, gibt man sich applaudierend mit Halbheiten zufrieden. Der avisierte baldige Ausstieg aus den fossilen Brennstoffen findet flächendeckend nicht zwingend statt. Wir schnippeln also weiterhin am kranken Geäst des siechenden Baumes, während wir die fauligen Wurzeln unbehandelt lassen.

Das rückt andere Alternativen in den Focus. Wenn wir nicht in der Lage und/oder Willens sind unseren Dreck zu vermeiden, müssen wir ihn eben beseitigen und die Aufräumkommandos mit den notwendigen Rechten und Ressourcen ausstatten! Das neue Zauberwort … Geoengineering!
Wikipedia definiert: Der Sammelbegriff Geoengineering (Geo-Engineering) oder Climate Engineering bezeichnet vorsätzliche und großräumige Eingriffe mit technischen Mitteln in geochemische oder biogeochemische Kreisläufe der Erde. Als Ziele derartiger Eingriffe werden hauptsächlich das Abbremsen der anthropogenen globalen Erwärmung, etwa durch den Abbau der CO2-Konzentration in der Atmosphäre, und die Verringerung der Versauerung der Meere genannt. Unterschieden werden Projekte zum Solar Radiation Management (SRM), die einfallende Sonnenstrahlung reduzieren sollen und Carbon Dioxide Removal (CDR), die Treibhausgase wie Kohlenstoffdioxid (CO2) aus der Atmosphäre entfernen und möglichst dauerhaft speichern sollen.Ich möchte das Spektrum hier etwas erweitern, indem ich auch Eingriffe in die bestehenden biologischen, chemischen oder gesellschaftlichen Strukturen zumindest kurz beschreibe, denn wir werden wohl kaum darum herum kommen uns aller Mittel zu bedienen, um die Erderwärmung zu begrenzen und um unsere Habitate weiterhin bewohnbar zu erhalten.

Da es keine eindeutigen Beschlüsse gibt die CO2-/Methan-Emission maßgeblich zu reduzieren, müssen wir versuchen entweder das vorhandene CO2 wieder aus der Atmosphäre zu entnehmen oder die Klimakiller dort belassen und auf anderem Wege eine weitere Erderwärmung zu begrenzen.
Im jüngsten Klimabericht des Weltklimarates IPCC [1] wird dargestellt, dass wir jährlich ca. 10 – 20 Milliarden Tonnen CO2 aus der Atmosphäre entnehmen müssten, um das aktuelle Klimaziel (1,5 Grad) auch nur annähernd zu erreichen. Die Anforderung steht also!

Welche Möglichkeiten zeichnen sich ab [2]?

• Aufforstung und erhalt der Wälder [3,4]Um ca. 8 Milliarden Tonnen CO2 aufzunehmen, müssten ca. 8 Millionen qKm Wald langfristig aufgeforstet werden. Dagegen sprechen der vermehrte Landverbrauch, um die rasant anwachsende Bevölkerung zu ernähren und die anhaltende Waldzerstörung aus Profitgier und klimatischen Gründen. Wissenschaftler weisen darauf hin, dass das Hauptaugenmerk insbesondere auf den Erhalt bestehender alter Wälder gelegt werden muss, da gerade diese sich als CO2-Senken bewähren. Nicht hingegen Forste mit jungen Bäumen, die eher der Holzwirtschaft dienen. Darüber hinaus dienen gerade alte Wälder der Erhaltung der Artenvielfalt und wirken somit dem von der Menschheit verursachten 6. Massenaussterben der Arten entgegen. Hier könnte auch der nächste Punkt unterstützend wirken. Vegane Ernährung [5]
• Der Flächenverbrauch, der durch die Sicherstellung der Ernährung der schnellwachsenden Bevölkerung der Erde verursacht wird, ist enorm. Die Parameter Bevölkerungswachstum/Wohlstand/Bekämpfung des weltweiten Hungers und der Flächenverbrauch für die Agrarwirtschaft verlaufen fast exponentiell. Dem steigenden Flächenverbrauch könnte man, zumindest theoretisch, durch eine weitgehend vegane Ernährung entgegengewirken. Freiwerdende Flächen könnten wieder der natürlichen Nutzung (Wälder, Wiesen, Flusslandschaften, Moore) zugeführt werden und somit zum Klima-, Luft-, Boden-, Wasser- und Artenschutz wichtige Beiträge liefern. 
• Beispielsweise lassen sich 66% der ernährungsbedingten Treibhausgasemissionen und 61% der Flächeninanspruchnahme auf tierische Lebensmittel (Fleisch, Milchprodukte, Eier usw.) zurückführen – größtenteils zum Zwecke des Futtermittelanbaus. Die Ökobilanzen von pflanzlichen Lebensmitteln sind demnach fast immer deutlich besser als die von tierischen Lebensmitteln. Dies gilt auch für verarbeitete Produkte wie Margarine oder Fleischersatzprodukte.
• Erfolgt die Umstellung auf die Variante der Planetary Health Diet mit geringen Mengen tierischer Lebensmittel („flexitarisch“), ist eine Verringerung der ernährungsbedingten Treibhausgasemissionen um 27 Prozent möglich. Bei einem vegetarischen Ernährungsstil liegt das Einsparpotenzial zwischen 20 und 47 Prozent, bei einem veganen zwischen 38 und 52 Prozent. Der Flächenfußabdruck der durchschnittlichen Ernährungsweise in Deutschland lässt sich durch eine Umstellung auf die flexitarische Planetary Health Diet um rund 18 Prozent, eine auf den Vorgaben der EAT-Lancet Kommission basierende vegetarische bzw. vegane Ernährungsweise sogar um 46 bzw. 49 Prozent verringern (WWF 2021).
• Es ist aber eher unwahrscheinlich, dass sich die gesamte Menschheit vegan ernähren wird, weil es in manchen Gegenden auch tatsächlich nicht möglich ist. Aber jeder Schritt in diese Richtung ist ein Gewinn für das gesamte ökologische System der Erde.
• Die vegane Ernährung unterliegt als einzige der hier aufgeführten Handlungsalternativen maßgeblich dem Entscheidungsbereich des Einzelnen, kann, soweit tatsächlich möglich, umgehend umgesetzt werden, ist äußerst wirkungsvoll, umweltschonend, Tierwohl und Artenschutz orientiert und nahezu kostenneutral. Darüber hinaus ist es mittlerweile unstrittig, dass eine Reduzierung des Fleischkonsums der Gesundheit der Menschen sehr zugute kommt.
•  Allerdings sind die Widerstände in einzelnen Bevölkerungsschichten enorm und die Diskussion ist emotionell sehr aufgeladen. Der Staat ist dringend aufgefordert durch Aufklärung, Nudging und steuerliche Lenkungsmaßnahmen die vegane Ernährung zum Durchbruch zu verhelfen.
• Vernässung der Sümpfe [6]
• Die Maßnahmen der Nationalen Moorschutzstrategie sollen dazu beitragen, dass bis zum Jahr 2030 die jährlichen Treibhausgasemissionen aus Moorböden um mindestens fünf Millionen Tonnen Kohlendioxid-Äquivalente gesenkt werden. Im Zentrum der Strategie steht die Wiedervernässung von trockengelegten Mooren und Moorböden sowie ihre klimaverträgliche Nutzung mit langfristiger Perspektive. Gleichzeitig sollen die Maßnahmen die Biodiversität in den Moorregionen fördern. Moorschutz ist ein zentrales Handlungsfeld des natürlichen Klimaschutzes.
• Gerade durch die Ernährungsumstellung auf vegane Produkte könnten freiwerdende Acker- und Weideflächen auf trockengelegten Mooren großflächig wieder vernässt und der natürlichen Nutzung zugeführt werden. Ein Gewinn für Umwelt, Tiere und Menschen. 
• Erstellung von Pflanzenkohle, Pyrolyse [7]
• Verbrennt man Bioabfälle, Pflanzenreste und Gülle ohne Zuführung von Sauerstoff, entsteht Pflanzenkohle, die man zur Düngung unter die Erde bringen könnte. Damit könnte Europa ca. 10% seiner CO2-Emission binden.
• Verwitterung von gemahlenem Stein [8]
• Z.B. Silikat- und Karbongesteine reagieren mit CO2. Etwa 3 Milliarden Tonnen zermahlender Basalt könnten 1 Milliarde Tonnen CO2 binden. Rein theoretisch könnte man damit jährlich bis zu 4 Milliarden Tonnen CO2 binden. Aber die Forschung steckt hier noch in den Kinderschuhen. Somit ist dieses Verfahren derzeit noch nicht großflächig nutzbar.
• Eintrag dieses Steinmehls ins Meer
• Würde man das Gesteinsmehl in die Meere einbringen, könnten sogar bis zu 5 Milliarden Tonnen CO2 gebunden werden und so ganz nebenbei würde man der Versauerung der Meere entgegenwirken. Aber auch hier muss noch Forschungsarbeit geleistet werden.
• Eisendüngung der Meere [9]
• Das Phytoplankton der Meere könnte auch in den Dienst der CO2-Vernichtung gestellt werden. Durch Eisendüngung könnte eine große Planktonblühte herbeigeführt werden. Das Plankton, dass unverrottet auf den Meeresgrund absinken würde, würde der Umgebung große Mengen CO2 entziehen. Wenn man den gesamten Südlichen Ozean düngen würde, könnten bis zu 2 Milliarden Tonnen CO2 gebunden werden. Die Risiken sind aber groß, da gewaltige sauerstoffarme Gebiete entstehen könnten. Die Auswirkungen sind derzeit noch nicht abzuschätzen. Auch hier steht die Forschung noch in den Anfängen.
• Anlegung von Seegraswiesen und Mangrovenwäldern [10]
• Die Effizienz dieser Maßnahmen in Bezug auf eine CO2-Minderung muss noch überprüft werden. Aus Umweltgesichtspunkten (z.B. Küstenschutz und Arterhaltung) wäre das trotzdem sehr wünschenswert.
• Einlagerung von entnommenen CO2 unter der Erde [11]
• Carbon Capture and Storage (CCS) will riesige Mengen CO2 der Atmosphäre entziehen und unterirdisch lagern. Unter dem Strich schneidet CCS bei der Umweltbewertung im Vergleich zu anderen Kriterien relativ gut ab. Insbesondere sind die Risiken von Pipelinetransport und On-Shore-Speicherung tragbar. Technisch ist der Einsatz für Industrieanlagen realisierbar. Allerdings muss der vergleichsweise geringe Wirkungsgrad weiter verbessert und die Flexibilität von Kraftwerken gesteigert werden, um den künftigen Anforderungen des Strommarktes gerecht zu werden. Hierzu fehlt es auch noch an Demonstrationsanlagen im großtechnischen Maßstab. Das macht auch genauere Kostenschätzungen schwierig.  International betrachtet hat sich die anfängliche Euphorie mancherorts in vorsichtige Zurückhaltung verwandelt. Das liegt vermutlich weniger an der öffentlichen Skepsis, sondern unter anderem an den wirtschaftlichen Risiken.
• Bliebe noch das Solar Radiation Management (SRM) [12-20]
• Ein recht verwegener Plan. Durch die künstliche Einbringung von Schwefeldioxid (SO2) in die Atmosphäre würde man die Auswirkungen von Vulkanausbrüchen imitieren. Vulkane stoßen Treibhausgase aus, vor allem Schwefeldioxid. Die großen explosiven Eruptionen befördern diese Schwefelgase in die Stratosphäre. Dort wandeln sich die Gase in kleine Partikel um, sogenannte Sulfat-Aerosole. Diese bilden eine Aerosolschicht, die die Sonnenstrahlung reflektiert – was zu einer Abkühlung der Erdoberfläche führt.
• Eine künstliche Einbringung von ca. 5 Tonnen SO2 in die Atmosphäre würde etwa 2% des Sonnenlichtes reflektieren, was die Erhitzung des Planeten nicht nur stoppen, sondern sogar zur Abkühlung führen würde. Der Erfolg wäre innerhalb weniger Monate nachweisbar und fühlbar, was diese Vorgehensweise für demokratische und auf Zeit gewählte Politiker sehr interessant machen würde.
• Wir sind aber noch lange nicht so weit die Tragweite des SRM, zu begreifen oder deren Auswirkungen abschätzen und schon gar nicht, diese zu beherrschen.
• Renommierte Wissenschaftler warnen daher vor den unabsehbaren Folgen dieser Technik. So auch Ken Caldeira, emeritierter Atmosphärenforscher der Carnegie Institution for Science in Washington, DC. Er ist außerdem leitender Wissenschaftler bei Breaktrough Energy, einer Institution, die Strategien erforscht, um den Ausstoß von Treibhausgasen zu reduzieren. Er warnt ausdrücklich vor den unkalkulierbaren Folgen dieser Methode auf das Wetter, die Ozonschicht, die Veränderung von Wetterereignissen, Verursachung von Missernten für Millionen von Menschen durch Verschiebungen von Klimazonen und Ausfällen der Monsune, sowie der Versauerung der Meere und infolgedessen das Absterben aller auf Kalk basierenden Lebensformen wie Muscheln, Korallen usw. Daher haben aktuell über 400 Wissenschaftler ein Schreiben verfasst, indem sie die Regierungen auffordern ein weltweites Verbot des SRM auszusprechen. Trotzdem wird daran weiter geforscht, weil derjenige, der in Zukunft versucht ist diese Technologien anzuwenden wissen muss, auf was er sich da einlässt.
• Aber wir können uns bereits jetzt vorstellen, dass Regierungen im Klimanotstand jede Option ergreifen, um das Klimachaos vermeintlich zu bändigen. Das Schlimmste Szenario wäre ein unkoordiniertes Vorgehen einzelner Staaten, deren Handeln sich gegenseitig negativ beeinflussen würde. Ein klimapolitischer Albtraum.
• Es gibt aber auch Fürsprecher dieser Vorgehensweise, weil sie die negativen Auswirkungen einer unkontrollierten Klimaerwärmung als wesentlich gravierender einschätzen als die ggf. zu erwartenden Auswirkungen des SRM. Renommierte Wissenschaftler weisen nämlich bereits jetzt darauf hin, dass bis 2027 das ausgegebene Ziel, 1,5 Grad Temperatursteigerung gegenüber dem vorindustriellen Niveau, nicht mehr zu halten sein wird. Darüber hinaus sind die Maßnahmen des SRM zwar teuer, aber immer noch billiger als die Auswirkungen der sich anbahnenden Klimaveränderungen.
• Am 28.02.2023 forderten die Vereinten Nationen internationale Richtlinien für SRM-Experimente.
• Der Geophysiker David Keith von der University of Chicago untersucht seit einigen Jahren die Möglichkeiten der Manipulation des weltweiten Klimas. Er glaubt, dass man besser unbekannte Risiken in Kauf nehmen sollte, um die sicherlich kommenden Schäden zu reduzieren.
• Aber die Risiken sind unüberschaubar. Nach neuesten Berechnungen könnten sich Klimagürtel verschieben, Trockenzonen in derzeit fruchtbare Gebiete verschoben werden, die Polbereiche wesentlich weniger geschützt werden, weshalb das Abschmelzen der Polkappen nicht reduziert werden würde. Permafrostböden würden trotz allem auftauen und Unmengen an CO2 freisetzen usw.
• Die Rechenmodelle könnten auch alle fehlerbehaftet sein, weil sie von ähnlichen oder sogar gleichen Konstanten ausgehen, deren zutreffen aber noch mehr als fraglich ist.
• Die Erwärmung der Erde führt derzeit zu vermehrten Regenfällen. Die Verdunklung der Erde durch SRM könnte diesen Effekt umkehren, aber auch unheilvoll überkompensieren.
• Daher plädieren alle Wissenschaftler für eine überaus vorsichtigen Umgang mit solchen Technologien! Ganz abgesehen davon, dass die technische Bewältigung dieser Aufgabe mehr als herausfordernd sein wird. Es gibt derzeit keine Technik, die die erforderlichen Mengen an SO2 in die Stratosphäre bringen könnte. Die Kosten (ca. 20 Milliarden/Jahr) wären zwar überschaubar, die möglichen Folgen für Milliarden von Menschen aber nicht. Der größte Unsicherheitsfaktor ist dabei, dass das Einbringen von Aerosolen vor keiner Hemisphäre Halt macht und das globale Klima negativ beeinflussen könnte. So könnte sich die Verbreitung von Malaria in andere Weltregionen verschieben, für die Ernte wichtige Monsunregen könnten ausbleiben und fruchtbare Weltregionen trockenfallen oder überflutet werden.
• Wir werden wohl nicht um örtlich und zeitlich begrenzte Feldversuche herumkommen, aber die nationalen und internationalen Widerstände gegen RSM sind groß. Die Gefahren nationaler, aus der Not geborener Alleingänge ist zu groß, als dass sie übersehen, werden dürften. Wir dürfen nicht die Augen davor verschließen, dass irgendwann und irgendwo das wissenschaftlich Machbare auch mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit durchgeführt wird, wenn die Not oder der Profit nur groß genug sind.
• Genau betrachtet, ist vieles möglich, insbesondere die Aufforstung und Bewahrung der Wälder und Moore und die Verbreitung der veganen Ernährung. Viele andere Techniken sind dagegen noch nicht auf dem Stand der Forschung und Technik, um die Maßnahmen gefahrlos auszurollen.
• Bisher haben wir unsere Umwelt durch Übernutzung zerstört, jetzt wollen wir versuchen sie wieder gesund zu manipulieren. Wobei auch hier immer noch der Satz gilt „Never touch a running System!“. Die natürlichen Abläufe sind nämlich höchst kompliziert. Es sind zum Teil chaotische Systeme mit vielen unbekannten. Hier könnten minimale Eingriffe an der falschen Stelle zu massivsten Auswirkungen an unbekannten Stellen führen und irreversible Schäden anrichten.
• Ein Selbstversuch anhand der täglichen Wetterberichte mag das veranschaulichen. Laut Vorhersage vom Vortag sollte es eigentlich trocken bleiben, aber ein veritabler Regenschauer hat mal wieder alle Spaziergänger, die ohne Schirm unterwegs waren, überrascht. Eine Wettervorhersage in die nächste Woche wird von seriösen Meteorologen eher als Wahrscheinlichkeitsdarstellung mit recht breiter Streuung vorgestellt. SRM setzt aber vorausschauendes Handeln für die nächsten und übernächsten Jahrzehnte voraus.
• Die Büchse der Pandora ist bereits geöffnet. Bestimmt ist der rasche Ausstieg aus der Energiegewinnung aus fossilen Grundstoffen, Eindämmung des Energieverbrauches und der großflächige Ausbau einer CO2-neutralen Energiegewinnung dann doch der bessere Weg! Aber wir haben mittlerweile so lange gewartet, dass wir keine Option vernachlässigen dürfen.
• Wir müssen daher proaktiv lernen mit den Handlungsoptionen um- oder … unterzugehen!
• Quellen:
• http://www.br.de/nachrichten/wissen/CO2-entnahme-aus-der-atmosphaere-wie-get-das,TUVxkID
• http://www.wildewaelder.org
• Spektrum der Wissenschaft, 1.24
• Ken Caldeira, emeritierter Atmosphärenforscher der Carnegie Institution for Science in Washington, DC. Er ist außerdem leitender Wissenschaftler bei Breaktrough Energy
• Bericht der Weltorganisation für Meteorologie von 2023
• David Keith von der University of Chicago
• Carlson, C.J.: Solar geoengineering could redistribute malaria risk in devoloping countries. Nature Communications 13, 2o22
• Hansen, J.E.et al: Global warming in the pipeline. Oxford Open Climate Change 3, 2023
• Irvine, P.et al: Halving warming with idealized solar geoengineering moderates key climates hazards. Nature Climate Change 9, 2019
• Krishnamohan, K.S. Bala, G.: Sensitive of tropical monsoon pricipitation to the latitude of stratopheric aerosol injections. Climate Dynamics 59, 2022
• MacMartin, D.g. Et al.: Solar geoengineering as part of an overall strategy for meeting the 1,5 Grad C Paris target. Philosophical Transactions of the Royal Society A, 2018