Diese Geschichte erschien ursprünglich auf Yale Environment 360 und ist Teil der Climate Desk-Zusammenarbeit.
Früher als gruseliges Science-Fiction-Projekt angesehen, wird Geo-Engineering zur Eindämmung des außer Kontrolle geratenen Klimawandels immer dringlicher in Erwägung gezogen. Immer mehr Wissenschaftler sagen, dass es an der Zeit ist, den umstrittenen Technologien ernsthafte Aufmerksamkeit zu schenken, wenn sie davor warnen, dass die Weltgemeinschaft größere Einsparungen bei den CO2-Emissionen nicht länger aufhalten kann.
"Die Zeit ist nicht mehr auf unserer Seite", sagte ein Verfechter der Geotechnik, der ehemalige Chefwissenschaftler der britischen Regierung, David King, im vergangenen Herbst zu einer Konferenz. "Was wir in den nächsten 10 Jahren tun, wird die Zukunft der Menschheit für die nächsten 10.000 Jahre bestimmen."
King half bei der Sicherung des Pariser Klimaschutzabkommens im Jahr 2015, glaubt jedoch nicht mehr, dass die Reduzierung der Emissionen zur Erderwärmung ausreicht, um eine Katastrophe abzuwenden. Er ist dabei, ein Zentrum für Klimareparatur an der Universität Cambridge einzurichten. Es wäre das erste große Forschungszentrum der Welt, das sich einer Aufgabe widmet, die "notwendig sein wird".
Zu den Technologien, die für das Cambridge-Zentrum vorgesehen sind, gehören eine Reihe von Maßnahmen, um zu verhindern, dass Sonnenstrahlung in die untere Atmosphäre gelangt. Dazu gehören das Versprühen von Aerosolen mit Sulfatpartikeln in die Stratosphäre und das erneute Gefrieren sich schnell erwärmender Teile der Polarregionen, indem große Schiffe eingesetzt werden, aus denen Salzpartikel abgepumpt werden der Ozean in polare Wolken, um sie heller zu machen.
Auch Wissenschaftler aus den USA sind in diesem Fall. Die Nationalen Akademien haben im vergangenen Oktober eine Studie über Sonnenlichtreflexionstechnologien gestartet, in der Machbarkeit, Auswirkungen und Risiken sowie Governance-Anforderungen untersucht wurden. Marcia McNutt, Präsidentin der National Academy of Sciences, sagte: „Wir haben keine Zeit mehr, um den katastrophalen Klimawandel abzumildern. Einige dieser Maßnahmen… müssen möglicherweise in Zukunft in Betracht gezogen werden. “
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Die potenziellen Autoren der Studie trafen sich Ende April zum ersten Mal in Washington, DC. Zu den Referenten gehörten David Keith, ein Physiker der Harvard University, der seine eigene patentierte Technologie zur direkten Entfernung von CO2 aus der Atmosphäre mithilfe von Chemie entwickelt hat, und Kelly Wanser vom Marine Cloud Brightening Project, das die Wirksamkeit der Aussaat von Wolken mit Meersalz und anderem untersucht Materialien, um mehr Sonnenlicht zurück in den Weltraum zu reflektieren. Das Projekt bereitet zukünftige Feldversuche vor.
Auch China verfügt über ein aktives staatlich finanziertes Forschungsprogramm. Es besteht darauf, dass derzeit keine Pläne für den Einsatz vorliegen, es wird jedoch unter anderem untersucht, wie Sonnenschutz das rasche Abschmelzen der Himalaya-Gletscher verlangsamen könnte.
Geoengineering des Klimas zur Eindämmung der globalen Erwärmung wurde fast so lange diskutiert, wie die Gefahr der Erwärmung selbst besteht. Amerikanische Forscher in den 1960er Jahren schlugen vor, Milliarden weißer Objekte wie Golfbälle auf den Ozeanen zu schweben, um das Sonnenlicht zu reflektieren. 1977 diskutierte Cesare Marchetti vom Österreichischen Institut für Angewandte Systemanalyse, wie alle europäischen CO2-Emissionen aufgefangen und in sinkende Ströme des Atlantiks injiziert werden können.
Der sowjetische Wissenschaftler Mikhail Budyko schlug 1982 vor, die Stratosphäre mit Sulfatpartikeln zu füllen, um das Sonnenlicht zurück in den Weltraum zu reflektieren. Die ersten Versuche, die Idee, die Ozeane mit Eisen zu düngen, um das Wachstum von CO2-absorbierenden Algen zu stimulieren, zu testen, wurden 1995 von britischen Forschern durchgeführt. Zwei Jahre später schlug Edward Teller, Erfinder der Wasserstoffbombe, vor, Riesenspiegel in den Weltraum zu bringen.
Dennoch hielten viele Klimawissenschaftler solche Vorschläge bis vor kurzem für Randerscheinungen, wenn nicht gar für ketzerisch, und argumentierten, dass sie die Notwendigkeit einer dringenden Reduzierung der Treibhausgasemissionen untergraben. Eine Gruppe von Wissenschaftlern, die erst im April letzten Jahres in Nature schrieb, nannte Solar-Geoengineering „ausgefallen und beunruhigend… in Anlehnung an Science-Fiction“.
Aber die Stimmung ändert sich. Es besteht breite internationale wissenschaftliche Übereinstimmung darüber, dass sich das Zeitfenster für die Vermeidung einer Verletzung des Pariser Klimaziels „weit unter“2 Grad Celsius (3, 6 Grad Fahrenheit) stark verengt. Eine Pause im Anstieg der CO2-Emissionen, die 2015 und 2016 Hoffnung brachte, ist beendet; Der Anstieg hat sich zu einem Zeitpunkt fortgesetzt, an dem wir Fortschritte machen sollten, um die Emissionen bis 2030 zu halbieren, sagt Johan Rockstrom, wissenschaftlicher Direktor des Potsdamer Instituts für Klimafolgenforschung. Die CO2-Konzentrationen in der Atmosphäre - dem Planetenthermostat - liegen derzeit bei 415 ppm (parts per million) und steigen jedes Jahr um fast 3 ppm auf ein Niveau, das seit 3 Millionen Jahren nicht mehr erreicht wurde. "Wir haben noch zwei Jahre Zeit, um die Kurve nach unten zu biegen", sagt Rockstrom.
Einige Experten behaupten, wir nähern uns einem Moment, in dem nichts anderes als Geoengineering das Versprechen der internationalen Gemeinschaft erfüllen kann, das sie bei der Unterzeichnung der UN-Klimakonvention auf dem Erdgipfel 1992 gemacht hat, um "gefährliche anthropogene Eingriffe in das Klimasystem" zu verhindern. Myles Allen Das Environmental Change Institute der Universität Oxford erklärt: „Jedes Jahr, in dem wir nicht einmal versuchen, Emissionen zu reduzieren, werden weitere 40 Milliarden Tonnen CO2 in die Atmosphäre abgelassen, und wir verpflichten künftige Generationen, erneut zu schrubben.“
Mögliche Geoengineering-Schemata und Zeitpläne werden jetzt diskutiert. Nehmen Sie diesen Plan, der im vergangenen Herbst von Gernot Wagner, Executive Director des Solar Geoengineering Research Program der Harvard University, veröffentlicht wurde:
In 15 Jahren, wenn die Auswirkungen der Erwärmung zunehmen, starten Flugzeuge, die mit Sulfatpartikeln beladen sind, von Flugplätzen auf der ganzen Welt. Sie fliegen bis zu 65.000 Fuß weit über die vorhandenen Flugspuren und sprühen ihre Ladung in die Stratosphäre: 4.000 Flüge im ersten Jahr, 8.000 im zweiten, 12.000 im dritten und so weiter, bis nach weiteren 15 Jahren Flotten mit bestimmten Zielen -gebaute Hochtanker fliegen jährlich 60.000 Mal.
Die sich verdickende Partikelhülle würde den Klimawandel bekämpfen, indem sie den Ausstoß von Vulkanausbrüchen nachahmt, die die Sonnenstrahlung, die in die Atmosphäre strömt, ablenken. Bekanntlich verursachte der Ausbruch von Sulfatpartikeln vom Berg Pinatubo auf den Philippinen im Jahr 1991 eine globale Abkühlung von bis zu 0, 6 Grad Celsius für die folgenden zwei Jahre. Die geplante, von Menschen verursachte Eruption über 15 Jahre würde die Erwärmung um 0, 3 Grad senken und den wahrscheinlichen Anstieg in dieser Zeit halbieren.
Wagner und ein Mitautor sagten, dass das Sprühen von Sulfat in den ersten 15 Jahren des Einsatzes „bemerkenswert kostengünstig“sei und nicht viel mehr als 2 Milliarden US-Dollar pro Jahr kosten würde. Viel billiger als die tatsächlichen Emissionsminderungen. Also Mission erfüllt? Nicht ganz. In der Tat wohl überhaupt nicht.
Zum einen würden die meisten Sulfatpartikel, wie die von Pinatubo, nicht länger als ein paar Jahre in der Luft bleiben. Flugzeuge müssten im Wesentlichen für immer weiter fliegen und immer größere Mengen versprühen, oder die Welt würde wieder mit verdoppelter Kraft aufwärmen.
Zum anderen könnte die Unterdrückung der Sonnenstrahlung, während die Sulfatabdeckung die globalen Temperaturen niedrig halten könnte, massive Veränderungen in den Wettersystemen und Niederschlagsmustern hervorrufen, die hauptsächlich von Sonnenenergie angetrieben werden. Der asiatische Monsun, von dem 2 Milliarden Menschen für ihre Nahrungspflanzen abhängig sind, könnte ausfallen. Das sich in der Atmosphäre ansammelnde Kohlendioxid hätte viele andere Auswirkungen, beispielsweise die Versauerung der Ozeane.
„Die Tatsache, dass Forscher an einer der weltweit führenden Universitäten die Einführung eines derart radikalen Programms kosten, zeigt, wie dringend das Problem des Klimawandels geworden ist“, sagt Peter Cox von der Universität von Exeter in England. Es wird auch darauf hingewiesen, wer für solche Bemühungen verantwortlich ist.
Steve Rayner vom Oxford Geoengineering Program an der Universität Oxford sagt, dass "das Potenzial der Technologie zur Förderung von Konflikten wahrscheinlich beträchtlich ist." Vor einem Jahrzehnt hat er an der Ausarbeitung der Oxford-Prinzipien mitgewirkt, die eine "Beteiligung der Öffentlichkeit an der Entscheidungsfindung im Bereich Geoengineering" fordern. und seine Regulierung "als öffentliches Gut". Aber wie würde das funktionieren, wenn es darauf ankommt? Welchen Weltführern würden wir unser Klima anvertrauen?
Kritiker behaupten, selbst die Erforschung solcher Technologien stelle ein moralisches Risiko dar, da sie durch den Vorschlag einer einfachen Lösung für die globale Erwärmung Verzögerungen bei der Beendigung unserer Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen begünstigen. Der Stratosphären-Sulfat-Plan "könnte zu schwächeren Maßnahmen zur Emissionsreduzierung führen", sagt Joanna Haigh, Atmosphärenphysikerin am Imperial College London.
Geoengineering wird im Oxford Geoengineering Program definiert als „das gezielte Eingreifen in die natürlichen Systeme der Erde, um dem Klimawandel entgegenzuwirken“. Es gibt zwei Haupttypen. Eine davon ist, die Erde vor Sonneneinstrahlung zu schützen, deren Sulfathülle in der Stratosphäre sich als die schnellste, effektivste und kostengünstigste herausstellt. Die andere besteht darin, mehr CO2 oder andere Treibhausgase aus der Atmosphäre zu entfernen, als die Natur derzeit erreicht - sogenannte negative Emissionen.
Derzeit nehmen die Ozeane viel CO2 auf. Eine Möglichkeit, ihnen dabei zu helfen, mehr zu erreichen, dürfte auf der Tagesordnung der Cambridge-Einheit stehen. Dabei werden die Ozeane mit Eisen besät, um das Wachstum von Meeresalgen zu stimulieren. Die entstehenden Algenblüten würden, so die Theorie, CO2 aus dem Wasser aufsaugen und bewirken, dass mehr von der Atmosphäre absorbiert wird. Die Bedenken reichen von den Auswirkungen, die solche Algenblüten auf das Nahrungsnetz der Meere haben könnten, bis zu der Unsicherheit darüber, ob eine solche lokale Absorption die Gesamtaufnahme von Kohlenstoff im Ozean tatsächlich erhöhen würde.
Eine zweite, messbarere Idee besteht darin, Kohlenstoff aus der Atmosphäre zu entfernen, entweder durch den massiven Einsatz von Geräten zur Entfernung von CO2 aus der Umgebungsluft - die so genannte direkte Luftabscheidung - oder durch natürlichere Methoden. Eine davon wäre, große Flächen an kohlenstoffabsorbierende Pflanzen abzugeben, wahrscheinlich Bäume. Die geerntete Biomasse könnte dann als Brennstoff in Kraftwerken verwendet werden, und die Emissionen aus deren Verbrennung könnten von neuen Pflanzen wieder absorbiert werden. Die Nettoemissionen könnten Null sein.
Wenn die Verbrennung von Biomasse mit der Technologie kombiniert würde, um die Kohlenstoffemissionen der Kraftwerke einzufangen und zu begraben - eine technologische Kombination, die als Bioenergie mit Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (BECCS) bekannt ist - könnten die Emissionen negativ sein. Je mehr Sie verbrennen, desto mehr CO2 würden Sie theoretisch aus der Luft saugen.
Das Zwischenstaatliche Gremium der Vereinten Nationen für Klimawandel (IPCC) hat das BECCS in seiner 2014 veröffentlichten fünften Bewertung mit Begeisterung angenommen. Die meisten Szenarien, um die Erwärmung unter 2 Grad zu halten, würden voraussetzen, dass das BECCS in der zweiten Hälfte des Jahres verfügbar und weit verbreitet ist Jahrhundert."
Es könnte passieren. Die Verbrennung von Biomasse wird in Kraftwerken immer beliebter. Die Abscheidung und Speicherung von Kohlenstoff (CCS) ist eine bewährte Technologie, die jedoch noch nicht in großem Maßstab umgesetzt wurde. Dies könnte sich bald ändern, nachdem in diesem Monat bekannt gegeben wurde, dass Industrieemittenten in den europäischen Häfen Rotterdam, Antwerpen und Gent gemeinsam 10 Millionen Tonnen CO2 pro Jahr in benachbarte Offshore-Gasfelder pumpen wollen.
Kritiker sagen jedoch, die Probleme mit BECCS seien vielfältig. Der Flächenbedarf wäre enorm. Und die Wälder, die geschaffen wurden, um den Brennstoff zu liefern, wären Monokulturen von schnell wachsenden Baumarten wie Eukalyptus und Akazie. Wenn das Land den Bauern genommen würde, wer würde dann die Welt ernähren? Und wenn es aus vorhandenen natürlichen Waldgebieten entnommen würde, würde der Kohlenstoffnutzen von BECCS weitgehend verschwinden, sagt Simon Lewis vom University College London. Das liegt daran, dass Plantagenwälder in der Regel nur 5 Prozent so viel Kohlenstoff enthalten wie reife Naturwälder.
Vielleicht gibt es eine einfachere Lösung. Die vielleicht vielversprechendste Antwort liegt in der Rückkehr zur Natur - in der Wiederherstellung natürlicher Wälder. Eine breite Koalition von Umweltschützern - von Umweltschützern wie The Nature Conservancy (TNC) bis hin zu dem britischen antikapitalistischen Kolumnisten George Monbiot - hat sich kürzlich für diese "natürliche" Klimalösung ausgesprochen.
Ihr Prüfstein ist ein Papier aus dem Jahr 2017 von Bronson Griscom von TNC und 24 anderen, aus dem hervorgeht, dass ein Drittel der Maßnahmen, die bis 2030 erforderlich sind, um die Welt auf dem richtigen Weg zur Stabilisierung des Klimas zu halten, kostengünstig durch die Förderung natürlicher Ökosysteme erreicht werden kann. Sie könnten der Luft jedes Jahr zusätzliche 11 Milliarden Tonnen CO2 entziehen. Dies könnte hauptsächlich durch Wiederaufforstung geschehen, aber auch durch eine bessere Bodenbewirtschaftung, den Schutz kohlenstoffreicher Feuchtgebiete wie Torfgebiete und den Anbau von mehr Bäumen auf Ackerland.
Befürworter sehen dies nicht als Ersatz für Emissionsreduzierungen, sondern als „biologische Brücke… zu einer emissionsfreien Wirtschaft“. Der Plan entspricht der Oxford-Definition von Geoengineering, obwohl sie den Begriff vermeiden.
Der wissenschaftliche Fall für diese Route ist überzeugend. Das meiste davon könnte auf bestehenden beschädigten und degradierten Wäldern erreicht werden. Das World Resources Institute schätzt, dass es weltweit 7, 7 Millionen Quadratkilometer Wälder gibt, die durch Abholzung oder Verlagerung des Anbaus geschädigt wurden und wiederhergestellt werden könnten. Das ist eine Fläche, die doppelt so groß ist wie Kanada.
Einige Pflanzungen, insbesondere von stickstofffixierenden Arten in armen Böden, könnten die Wiederherstellung beschleunigen, sagt Robin Chazdon, Ökologe an der University of Connecticut und Autor eines einflussreichen Buches mit dem Titel Second Growth. Aber vor allem, wenn die Chance besteht, werden die Wälder auf natürliche Weise nachwachsen.
Tatsächlich ist natürliches Nachwachsen in der Regel besser als Pflanzen, da „die Möglichkeit der Natur, die bei der natürlichen Regeneration vorherrschenden Arten auszuwählen, eine lokale Anpassung und eine höhere funktionale Vielfalt ermöglicht“, sagt sie. Eine im März veröffentlichte Studie von 87 Forschern, darunter Chazdon, kam zu dem Schluss, dass sich "Sekundärwälder bemerkenswert schnell erholen", wobei 80 Prozent ihrer Arten in der Regel in 20 Jahren und 100 Prozent in 50 Jahren zurückliegen.
