Maßnahmen gegen die Erderwärmung Geo-Engineering: Wie weit kann Klimaschutz gehen?

Vulkangase als Klimaretter? Zumindest kann bei Eruptionen freigesetztes Schwefeldioxid die Sonneneinstrahlung verringern und so für eine Abkühlung sorgen. Ob man also gezielt große Menge dieses Gases in die Atmosphäre bringen sollte, um die Erderwärmung zu verlangsamen? Oder sind die Risiken dieser Form von Geo-Engineering zu groß? Antworten hat ein Team des Max-Planck-Instituts für Meteorologie mithilfe von Modellrechnungen gefunden.

Hamburg – Es kann so nicht weitergehen: Der Klimawandel droht, das Leben auf der Erde nachhaltig aus dem Gleichgewicht zu bringen. Ziele für die CO₂-Reduktion bis hin zu einer CO₂-neutralen Wirtschaft ab 2050 sind zwar vereinbart, doch was ist, wenn diese nicht erreicht werden? Hier kommen exotischere Ideen ins Spiel als die Energiewende oder der Umstieg vom Auto zum Fahrrad. Das Stichwort lautet Geo-Engineering. Dabei will man durch gezielte Eingriffe in die Umwelt das Klima gezielt beeinflussen. Wie das gehen könnte, zeigt die Natur selbst, am Beispiel von Vulkanen.

Vulkane als Blaupause

Als der philippinische Vulkan Pinatubo im Juni 1991 seine Kuppe absprengte, erhob sich eine gigantische Aschewolke in den Himmel. Sie tauchte die Insel Luzon mitten am Tag in Finsternis. Die Eruption war so stark, dass Asche und Gase bis in die Stratosphäre gerissen wurden, dreimal so hoch, wie Verkehrsflugzeuge fliegen. Während des mehrere Stunden dauernden Ausbruchs spuckte der Berg acht Millionen Tonnen Schwefeldioxid aus. In wenigen Tagen verteilte sich das Gas mit den weiträumigen Luftströmungen in der Stratosphäre über die gesamte Nordhalbkugel und führte zu einem interessanten Phänomen: Auf der Erde wurde es kühler.

Kühleffekt durch Jahrhundert-Eruption

Die Ursache dieses Kühleffekts ist schon lange bekannt. Das Schwefeldioxid reagiert in der Atmosphäre mit der Luftfeuchtigkeit zu Schwefelsäure, aus der sich kleine Schwefelsalz-Partikel bilden, so genannte Sulfatpartikel. Diese schweben für eine gewisse Zeit in der Luft und reflektieren einen Teil der Sonnenstrahlung, die auf die Erde trifft. Damit bewirken sie eine Abkühlung in den darunter liegenden Schichten der Atmosphäre. Kein Wunder also, dass der Ausbruch des Pinatubo, einer der stärksten im vergangenen Jahrhundert, für Klimaforscher interessant ist. „Dieser Vulkanausbruch hat eindrücklich gezeigt, dass der Eintrag von Schwefeldioxid in die Atmosphäre einen messbaren Effekt hat“, sagt Ulrike Niemeier, Meteorologin am Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg.

Diese Erkenntnis ließ manch einen wundern, ob sich die Erde nicht vielleicht künstlich kühlen ließe. Einer der ersten, der diese Idee skizzierte, war der Atmosphärenchemiker Paul Crutzen, viele Jahre lang Direktor des Max-Planck-Instituts für Chemie in Mainz. Er veröffentlichte im Jahr 2006 einen provokanten Fachartikel, in dem er die Frage stellte, ob die Menschheit künftig technisch in das Klima eingreifen müsse, um die schlimmsten Folgen des Klimawandels abzumildern. Für dieses Klempnern am Klima kam damals der Begriff Geo- beziehungsweise Climate-Engineering auf.

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Unter Climate Engineering (CE) fassen Experten heute viele verschiedene technische Ansätze zusammen. Im Groben unterscheiden sie zwei Arten von gezielten Eingriffen ins Klima: Auf der einen Seite gibt es das Carbon Dioxide Removal (CDR) – die Kohlendioxid-Entfernung. Solche Methoden zielen darauf, Kohlendioxid aus der Luft zu holen und das Gas für lange Zeit zu binden oder sicher zu verwahren. Die Aufforstung von bislang unbewaldeten Gebieten ist dafür ebenso im Gespräch wie die Düngung des Meeres mit Eisen, um das Algenwachstum anzukurbeln. „Am realistischsten und sinnvollsten erscheinen derzeit aber Anlagen, die das Kohlendioxid aus der Luft filtern oder aus dem Abgas von Kraftwerken und Industrie-Anlagen abtrennen“, sagt MPI-Meteorologin Niemeier. Carbon Capture and Storage (CCS), Kohlenstoff-Abscheidung und -Speicherung wird diese Methode genannt.

Die Niederländer arbeiten bereits daran, „Carbon Capture and Storage“ in die Tat umzusetzen: Im Projekt Porthos soll im Hafen von Rotterdam in den kommenden Jahren eine Pipeline entlang der Raffinerien, Kraft- und Zementwerke verlegt werden, in die das Kohlendioxid aus den Abgasen eingespeist wird. Über die Pipeline soll das Kohlendioxid hinaus in die Nordsee in eine ausgediente Erdgaslagerstätte gepumpt werden.

Strahlungsmanagement: Eine gewagte Alternative

Zur zweiten Climate-Engineering-Kategorie zählen Methoden, die direkt den Wärmehaushalt der Erde verändern – das so genannte Strahlungsmanagement, das Solar Radiation Management (SRM). Eine besonders kühne Idee dieser Art sah vor, die Erde mit gewaltigen Sonnenschirmen im All abzuschatten – ein Plan, der bis heute eher als Science Fiction gilt. Es geht aber auch eine Nummer kleiner: So könnten beispielsweise Flugzeuge in der Atmosphäre Partikel verstreuen, die einen Teil der Sonnenstrahlung ins Weltall zurückwerfen. Atmosphärenchemiker Crutzen sah sich für diese Idee allerdings einem Sturm der Entrüstung ausgesetzt. Es sei anmaßend, den Strahlungshaushalt der Erde mit technischen Mitteln verändern zu wollen. Auch seien die Folgen für das Klima in den verschiedenen Regionen der Erde durch einen solchen massiven Eingriff unabsehbar. Das sieht auch Niemeier nach vielen Jahren der Forschung so. „Während man mit CDR lediglich die Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre verringert, beeinflusst man mit dem Strahlungsmanagement weltweit die Menge an Sonnenergie, die auf die Erdoberfläche auftrifft.“

Zusammen mit Ihren Kollegen hat Niemeier Modelle entwickelt, um die Frage zu beantworten, ob man den Klimawandel, bzw. das Aufheizen der Erde mit Schwefeldioxid theoretisch kompensieren könnte. Die Ergebnisse waren eindeutig – und wurden ähnlich wie Crutzens Fachartikel kontrovers diskutiert: Ja, tatsächlich könnte man die Erderwärmung kompensieren. Das wäre sogar beim schlimmsten Szenario des Weltklimarates möglich, dem RCP8,5. Bei diesem Business-as-usual-Szenario steigen die CO₂-Emssionen auch in den nächsten Jahren immer weiter an. Mit Schwefeldioxid-Injektionen im großen Stil könne man trotzdem das Temperaturniveau des Jahres 2020 halten, wie die Berechnungen ergaben. „Das Klima würde im weltweiten Durchschnitt milder bleiben“, sagt Niemeier. Dennoch ist die Forscherin gegen den Einsatz dieser Geo-Engineering-Methode.

Zwei Gründe, warum die SRM-Methode eine schwierige Idee ist

In der Praxis würde ein so gewaltiger Eingriff in die Stratosphäre wohl schon an der Umsetzung scheitern. „Wenn wir bis zum Jahr 2100 trotz steigender CO₂-Emissionen das Klima von 2020 allein mithilfe von Schwefeldioxid halten wollten, müsste die Menschheit jährlich fünf bis achtmal so viel Schwefeldioxid in die Stratosphäre bringen, wie 1991 beim Ausbruch des Pinatubo frei wurde“, sagt Niemeier. Eine japanische Forschergruppe kam zu ähnlichen Ergebnissen und hat errechnet, dass täglich 6.700 Flugzeuge Schwefeldioxid in der Stratosphäre verteilen müssten, um die Erderwärmung um ein einziges Grad Celsius zu senken – zum Vergleich: am Londoner Flughafen Heathrow gibt es in Spitzenzeiten rund 1.200 Starts pro Tag.

Und selbst wenn man es schaffen würde, könnte man nicht einfach nach belieben Schwefeldioxid in der Luft verteilen. So kam bei Niemeiers Modellierungen heraus, dass Sulfatpartikel mit der Zeit verklumpen. Es hilft also nichts, immer mehr Sulfat in die Stratosphäre zu pumpen, weil die Aerosole dann nur umso stärker verklumpen und absinken. Irgendwann tritt gewissermaßen eine Sättigung ein, ganz gleich, wie viel Sulfat die Flugzeuge versprühen.

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Viele Gründe, warum Strahlungsmanagement eine schlechte Idee ist

Von Problemen bei der Umsetzung, hätten die Schwefeldioxid-Einträge zudem erhebliche Nebenwirkungen, wie Niemeier betont: Der Himmel wäre nicht mehr strahlend blau, sondern eher milchig. Weltweit würden die Niederschläge im Durchschnitt abnehmen, der Monsun und große Luftströmungen in der Atmosphäre würden sich ändern, weil man am solaren Energieeintrag schraubte. In den Tropen würde die Sonneneinstrahlung stärker sinken als an den Polen, wodurch sich das Temperaturgefälle zwischen beiden Regionen verringern würde und sich somit die Luftströmungen abschwächen könnten. Die Folgen für das Klima in den verschiedenen Regionen der Erde seien durch einen solchen massiven Eingriff schlicht unabsehbar.

„Um den Klimawandel zu stoppen, gibt es für mich eigentlich nur den einen Weg: Den CO₂-Ausstoß so schnell wie möglich verringern“, betont Niemeier. „Denn eines ist klar. Das Strahlungsmanagement wäre nur ein Herumdoktern an den Symptomen – gegen das eigentliche Problem, das Kohlendioxid, richten wir damit nichts aus.“

Trotzdem sei es wichtig, das Climate-Engineering zu erforschen. Denn sollte sich das Klima irgendwann sehr schnell extrem verändern, könnten Maßnahmen des Klima-Managements als Notfalloption doch auf die politische Agenda kommen – als das kleinere Übel im Vergleich zu massiven Klimafolgen. „Ob es jemals zum Einsatz von Climate-Engineering kommen wird, wissen wir nicht“, sagt die Klimaforscherin. „Dennoch sollten wir darauf vorbereitet sein und uns vor allem der Risiken bewusst werden.“

Der Originalbeitrag ist erschienen bei der Max-Planck-Gesellschaft.

* T. Schröder, schroeder-tim.de, 26127 Oldenburg

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