Wie kriegen wir das CO2 wieder weg? Ein Zukunftscheck

Um die Klimakrise einzudämmen, braucht es Verzicht. Oder technische Innovationen? Am besten beides und mehr. Denn um das 1,5°C-Ziel einzuhalten, wird es nicht mehr reichen, die CO2-Emissionen möglichst bald auf Null zu bringen. Danach muss etwas von dem CO2, das schon in der Atmosphäre ist, wieder rausgeholt werden. Wie das gehen soll? Wir haben drei Methoden für euch im Expertencheck.

Aufforstung: Bäume als Lebensretter?

Die vielleicht bekannteste Methode, um Umwelt und Klima zu schützen, ist das Pflanzen von Bäumen. Abholzung ist ein großes Problem für viele Ökosysteme. Denn weniger Wald auf der Erde bedeutet weniger Lebensraum für dort lebende Arten. Zusätzlich haben Bäume eine große Bedeutung für die Zusammensetzung unserer Atmosphäre: Durch ihre Photosynthese entfernen sie CO2 aus der Luft und setzen stattdessen Sauerstoff frei.

Das ist der umgekehrte Prozess zur Verbrennung von fossilen Brennstoffen wie Kohle. Diese Verbrennung wird – überspitzt formuliert – quasi wieder rückgängig gemacht. Die Bäume entfernen Kohlenstoff aus der Atmosphäre und speichern diesen in ihrem Holz, solange sie stehen. So könnten durch Aufforstung zehn Prozent des CO2, das in diesem Jahrhundert zusätzlich in die Atmosphäre gelangt, wieder gebunden werden.

Bei der Verbrennung wird Sauerstoff verbraucht und Kohlendioxid entsteht. Für die Photosynthese ist es anders herum. Grafik: Canva.com

Das zeigt eine Modellierung des Max-Planck-Instituts für Meteorologie. In dieser Modellierung wird aber auch angenommen, dass für die Aufforstung im Lauf der Zeit mehr Platz zur Verfügung steht und für Landwirtschaft weniger. Hier liegt das Problem der Aufforstung: Wald braucht Platz. Diesen Platz kann man nicht mehr für den Nahrungsanbau oder Nutztiere verwenden. Um die zehn Prozent CO2-Reduktion aus der Max-Planck-Modellierung zu erreichen, müsste eine Fläche etwa so groß wie Brasilien aufgeforstet werden. Eine Menge Platz also, der nicht mehr landwirtschaftlich genutzt werden könnte. Obwohl es heute schon Probleme mit der Ernährungssicherheit gibt.

„Dann müsste man aber eine Fläche von der Größe Russlands neu aufforsten.“ – Andreas Oschlies, biogeochemischer Modellierer

„Wenn wir die Erderwärmung auf unter zwei Grad begrenzen wollen, könnte das die Aufforstung alleine schaffen“, sagt Andreas Oschlies, biogeochemischer Modellierer am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung in Kiel. „Dann müsste man aber eine Fläche von der Größe Russlands neu aufforsten.“ Das würde dann zu Nutzungskonflikten mit der Landwirtschaft führen. Außerdem kommt es laut Oschlies auch darauf an, wo man aufforstet. Wüsten oder Gegenden, in denen normalerweise Schnee liegt, sind sehr hell. Würde man dort aufforsten, wäre der Wald so viel dunkler, dass er insgesamt vielleicht sogar zu mehr Erwärmung führen würde, weil er sich stärker aufheizt.

Aufforstung verschlingt Wasser

Unsicher sei noch, wie sehr große Wälder in solchen Gegenden insgesamt das Klima beeinflussen könnten. Die Bäume verdunsten viel Wasser, das vorher im Boden blieb, und greifen so in Wasserkreisläufe ein. Flächen, die für Aufforstung in Frage kommen, seien am besten solche, die heute schon bewachsen sind. Das wären hauptsächlich Ackerflächen.

„Wir haben einige Brachflächen, und das Potential ist nicht Null, aber es ist aus meiner Sicht eben nicht so, dass wir unsere Klimaziele nur mit Aufforstung erreichen können“, so Oschlies. „Es ist nicht mehr als die Hälfte von dem, was wir machen müssen an CO2-Entnahme.“ Das Flächenproblem ist auch nicht das einzige Problem an der Aufforstung: „In vielen Gebieten, wo man jetzt aufforsten würde, müsste man auch bewässern, und Wasser ist natürlich auch, global gesehen, ein knappes Gut.“

Ozeandüngung – die Lösung aller Probleme?

Auch im Wasser gibt es Pflanzen, die Photosynthese betreiben. Das sind hauptsächlich Algen. Diese Algen kann man düngen, damit sie schneller wachsen und dadurch auch mehr CO2 aufnehmen.

Wenn plötzlich deutlich mehr Algen im Meer sind, ist das aber nicht unbedingt gut: Die Schichten von Algen, die an einer bestimmten Stelle wachsen, werden von Bakterien abgebaut. Und die brauchen dafür Sauerstoff. So fehlt irgendwann in dem Bereich unter den Algen der Sauerstoff im Meer. Es kann dort nur noch schwer etwas leben.

Bakterien verdauen die Algen und wandeln dabei Sauerstoff in Kohlendioxid um. Grafik: Canva.com

Folgen der Ozeandüngung nur schwer abzuschätzen

Bis jetzt ist nur schwer abschätzbar, was globales Düngen der Ozeane für Folgen hätte. Es gibt dazu nur kleine Experimente, weil schwere Folgen für die Natur erwartet werden. Algen sind aber nicht der einzige Weg, wie das Meer CO2 aufnehmen kann. Das Meerwasser selbst bindet auch welches. Das ist im Prinzip der gleiche Prozess, wie wenn wir uns Sprudelwasser machen: in der Luft ist so viel CO2, dass es ins Wasser hineingedrückt wird. Darin löst es sich dann, und es entsteht Kohlensäure.

Nicht alles davon bleibt im Meer, auch das kennt man vom Sprudelwasser. Aber ein Teil eben schon. Das wird aber für die Natur zum Problem. Denn der Begriff Kohlensäure sagt es ja schon: Das Meer wird saurer. Die Lebensumstände verändern sich. Korallen können beispielsweise nicht mehr so gut ihre Kalkschalen bilden. Wenn es schlimmer wird, lösen sich die Schalen sogar auf.

„Auch da: Das Potential ist nicht Null, aber es wird nicht alleine unsere Probleme lösen können.“ – Andreas Oschlies, biogeochemischer Modellierer

Das Potential der Ozeandüngung könnte so ähnlich sein wie das der Aufforstung, meint Oschlies. „Auch da: Das Potential ist nicht Null, aber es wird nicht alleine unsere Probleme lösen können.“ Ozeandüngung sei ebenso nur in bestimmten Regionen möglich. Hier liege es daran, dass das Ökosystem gut auf den Dünger anspringen muss.

Einige Modellstudien schätzten, dass man durch Ozeandüngung etwa 10 Prozent der nicht vermeidbaren Emissionen kompensieren könnte. „Dann hat man aber Verschiebungen im Ökosystem.“ Dadurch, dass mehr Biomasse verfault und dabei Sauerstoff verbraucht wird, könnten sauerstoffarme Regionen entstehen. Es wären große Flächen betroffen: „Der ganze südliche Ozean müsste bei maximalem Einsatz verändert werden.“ Es würde Jahrzehnte bis Jahrhunderte dauern, bis die Effekte sich von dort weiterverbreiteten, aber die Nährstoffe, die die Algen verbrauchen, wenn sie stärker wachsen, würden später irgendwo anders fehlen. Zum Beispiel bei Fischen.

Weil es wahrscheinlich große Nebenwirkungen geben würde, hält Oschlies es nicht für realistisch, dass Ozeandüngung im großen Stil umgesetzt werden wird. „Der Ozean ist schon ganz gut vor solchen Manipulationen geschützt.“ In vielen Ländern, unter anderem in Deutschland, gebe es nationale Gesetze, die Ozeandüngung im großen Stil verbieten.

Alkalinisierung: Der chemische Weg
Es gibt noch einen anderen Weg, wie das Meer CO2 aufnehmen kann: die Alkalinisierung. Dabei wird die Kohlensäure im Wasser durch basische Stoffe neutralisiert. „Die Natur hat das über die Erdgeschichte immer schon selber gemacht, dann lösen sich eben Kalksedimente oder Korallenriffe auf“, erklärt Oschlies. So entfernt der Ozean CO2, das durch Vulkanausbrüche in die Atmosphäre gekommen ist.

Nur dauert der natürliche Prozess lange, zehntausende bis hunderttausende Jahre. Wissenschaftler um Oschlies erforschen gerade, wie man das beschleunigen könnte. Die Methode funktioniere so, wie man auch in Aquarien den pH-Wert einstellt, erklärt Oschlies. Jetzt müsse man noch erforschen, wie die Ökosysteme reagieren würden, „wenn man jetzt in den nächsten Steinbruch geht, da Gestein rausbaggert und es kleinmahlt und in den Ozean streut.“ Außerdem gebe es auch verschiedene Ideen, wie man das Gestein ins Meer bekommt.

Wie effizient der Ozean so CO2 aus der Atmosphäre entfernen könnte, ist noch nicht klar. Oschlies ist aber überzeugt: „Das Potential ist gewaltig.“ Jedenfalls wären auch die Gesteinsmassen gewaltig, die man bräuchte: Pro Tonne CO2 müsste man eine bis fünf Tonnen Gestein auflösen. Man könnte so zwar theoretisch die Emissionen komplett ausgleichen, von denen Oschlies annimmt, dass Deutschland sie auf Dauer ausstoßen wird:  50 bis 70 Millionen Tonnen CO2. Aber: „Wenn man die alleine mit Alkalinisierung bedienen würde, dann müsste man ungefähr so viel baggern, wie wir heute beim Kohleabbau in Deutschland baggern.“

Schon an Land hätte die Alkalinisierung also große Nebenwirkungen, im Wasser sind sie noch kaum bekannt. „In der Praxis ist das sicherlich nichts, wo man leichtherzig einsteigen würde“, meint Oschlies, „aber auf dem Papier ist das, glaube ich, die vielversprechendste Lösung.“

Carbon Capture: CO2 einfangen – und dann?

CO2 kann auch technisch aus der Luft gefiltert werden. Carbon Capture nennt man das dann. Am besten bekommt man das CO2 aus der Luft, wenn die Konzentration sehr hoch ist, wie im Abgas aus Kraftwerken. Dort wird zum Beispiel Kohle verbrannt, um Energie zu gewinnen, und  CO2 entsteht. Das kann man dann vom restlichen Abgas trennen, sodass es gar nicht erst in die Atmosphäre gelangt.

Aktuell wird dafür das CO2 meistens in einer Flüssigkeit gelöst, aber andere Methoden sind in der Entwicklung. Überhaupt ist Carbon Capture noch eine recht neue Technologie mit aktuell nur einer Handvoll Projekte, die erst langsam an immer mehr Stellen verwendet wird. So kann es auch noch eine ganze Weile dauern, bis die Technologie ihr volles Potential erfüllen kann.

Kohlendioxid wird aus dem Abgas gefiltert und in ein Lager transportiert. Grafik: Canva.com

CO2 wird gelagert

Anders als wenn das CO2 durch natürliche Prozesse aus der Luft geholt wird, stellt sich hier aber auch zusätzlich die Frage, was damit passieren soll, wenn man es isoliert hat. Man könnte es weiterverwenden, als Dünger zum Beispiel oder um bestimmte Chemikalien herzustellen. Daran wird noch geforscht, und solche Anwendungen werden wahrscheinlich nie einen großen Anteil des eingefangenen CO2 ausmachen.

Aber Möglichkeiten, das CO2 zu verkaufen, können helfen, die Technologie Carbon Capture aufzubauen. Das meiste CO2 wird wohl in Zukunft wie heute gelagert werden. So entsteht ein geschlossener Kreislauf von fossilen Brennstoffen, die verbrannt werden, bis zum eingefangenen CO2, das in alten Öl- oder Gasfeldern gelagert wird. Den ganzen Prozess nennt man dann auch Carbon Capture and Storage, kurz CCS.

Lagerung kann umweltschädlich sein

Um das CO2 vom Kraftwerk zu dem Gasfeld zu bringen, in dem es gelagert werden soll, wird es über Pipelines transportiert. Oder auch per Schiff, wenn der Weg für Pipelines zu lang ist. Wirtschaftlich ist es aber besser, wenn das Lager und das Kraftwerk möglichst nahe beieinander liegen, denn der Transport ist teuer. In Deutschland wird aktuell noch kein CO2 in alten Öl- oder Gasfeldern gelagert. Für den Fall, dass sich das ändert, fordert das Umweltbundesamt effektive Überwachung der Speicher. Denn wenn das CO2 austritt, kann es Schadstoffe freisetzen und das Grundwasser versalzen. Das hätte Folgen für die Tier- und Pflanzenwelt in der Nähe des Speichers.

Andreas Oschlies hält CCS neben der Alkalinisierung, die er erforscht, für die vielversprechendste Methode. „Vielleicht nicht diese 50 bis 70 Tonnen im Jahr, die wir als Restemissionen in Deutschland haben, aber doch einen großen Teil davon könnte man, denken wir, sicher unter der Nordsee lagern.“ Die Lagerflächen seien jedenfalls groß genug.

Rechtliche Möglichkeiten des Verfahrens noch unklar

„Das Verfahren ist bekannt, wie man das CO2 abfängt aus dem Abgas und das verpresst und irgendwo sicher einlagert. Nur in Deutschland ist es im Moment verboten, wir dürfen CO2 unterirdisch nicht einlagern“, sagt Oschlies. Dabei würden andere Länder das schon längst machen, auch unter der Nordsee. In Deutschland würde noch erforscht, wie man CO2 unterirdisch speichern könnte, ohne den Tieren im Meer zu schaden. Es sei auch noch nicht klar, wer überhaupt Genehmigungen für solche Anlagen erteilen würde.

Was passieren würde, wenn der unterirdische CO2-Speicher ein Leck bekommt, hat Oschlies schon simuliert: „Lokal ist das ein Riesenproblem, dann wird das Wasser sehr sauer, CO2 löst sich auf und schädigt die Ökosysteme, falls so ein Leck eintritt.“ Er hat aber auch festgestellt, dass das CO2 komplett im Meer gelöst bleibt und nicht in die Atmosphäre gelangt. Das habe ihn überrascht. Es würde bedeuten, dass die Speicher unter dem Meer netto auch dann besser seien als CO2 in der Atmosphäre, wenn es Lecks gäbe. „Das ganze CO2 landet irgendwann im Ozean und versauert den Ozean“, auch das, was wir in die Luft pusten.

Nebenwirkungen müssen abgewogen werden

Man müsste also verschiedene Schäden gegeneinander abwiegen: „Eine kurzzeitige lokale Versauerung, die bei einem Leck im Umkreis von zehn bis fünfzig Metern alles abtöten würde, oder das CO2 global über die Atmosphäre einzubringen und damit global Ökosysteme für lange Zeiten zu schädigen.“ Oschlies ist aber überzeugt, dass auch Deutschland CO2 unterirdisch speichern sollte: „Man darf nicht, wie wir es aktuell machen, den CO2-Müll weltweit exportieren, das geht nicht. Das ist nicht verantwortlich.“

„Bei den biologischen Verfahren muss man schauen, wo sind sie wenig schädlich, wo haben sie positive Effekte, und dann sollte man sie in jedem Fall machen“, sagt Andreas Oschlies über Aufforstung und Ozeandüngung. Diese Methoden seien günstig, weil die Natur alles selbst machte. Man müsse aber die Nutzungskonflikte beachten, besonders über Fläche und Nährstoffe. Dann könnten Aufforstung und Ozeandüngung jeweils etwa zehn Prozent der nicht vermeidbaren Restemissionen kompensieren.

Bei chemischen Methoden wie der Alkalinisierung, die Oschlies erforscht, sieht er großes Potential. Er sagt aber auch, dass man noch nicht viel darüber weiß, wie sie genau funktionieren und welche Nebenwirkungen sie haben würde.

„Alles andere ist unverantwortlich“ – Andreas Oschlies, biogeochemischer Modellierer

„Die physikalischen Lagerungen von CO2 unterirdisch sind etwas, was man auf jeden Fall machen muss aus meiner Sicht“, sagt Oschlies. Es sei schon allein für globale Gerechtigkeit nötig, auch in Deutschland unterirdische Speicher zu betreiben: „Genauso wie wir nicht sagen können, wir wollen in Deutschland keine Müllhalden haben. Wer CO2 produziert, muss eben dafür sorgen, dass der Abfall auch irgendwo gelagert werden kann. Alles andere ist unverantwortlich.“

Das Potential sei jedenfalls groß, am Speicherplatz werde es nicht scheitern. „Wir denken, dass es ausreichend unterirdischen Speicherplatz für die Mengen CO2 gibt, die für das Erreichen der Klimaziele aus der Atmosphäre entnommen werden müssen.“ Hier wäre dann eher die Frage, wie man das CO2 aus der Luft bekommt, sobald die Kohlekraftwerke irgendwann schließen. Das CO2 einfach so aus der Luft zu filtern, sei sehr stromintensiv, und der Strom müsste natürlich aus erneuerbaren Energien kommen.

„Andere Optionen haben wir an sich nicht, außer auf Wunder zu hoffen. Und Wunder wären eben meistens Katastrophen, sowas wie Corona.“

Beitragsbild: cafepampas via pixabay

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