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Klimaschutz-Konzept: Künstliche Bäume sollen CO2 aus der Luft filtern

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Im Kampf gegen die Klimakatastrophe sind kreative Ideen gefragt: Britische Forscher haben nun vorgeschlagen, CO2 mit künstlichen Bäumen aus der Atmosphäre zu holen. Die Kohlendioxid-Fänger könnten am Rand von Autobahnen stehen - und leicht modifiziert sogar als Werbeflächen dienen.

Geo-Engineering: Konzepte zur Rettung des Klimas Fotos
Institution of Mechanical Engineers

Der Erde drohen durch den Klimawandel dramatische Konsequenzen, sollten sich die düsteren Prognosen bewahrheiten, die Geoforscher zuletzt im Juni veröffentlichten. Das beim G-8-Treffen in L'Aquila vereinbarte Zwei-Grad-Ziel sei kaum mehr zu schaffen, erklärten die Experten, darunter der Londoner Umweltökonom Nicolas Stern und der Direktor des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK), Joachim Schellnhuber.

Vor diesem Hintergrund ist es nur logisch, dass sich Wissenschaftler immer stärker mit Geo-Engineering beschäftigen - also gezielten menschlichen Eingriffen in den Energiehaushalt der Atmosphäre. Die britische Institution of Mechanical Engineers hat jetzt eine Studie veröffentlicht, in der Forscher verschiedene Varianten diskutieren.

Das wohl spektakulärste Konzept darin sind künstliche Bäume - eine Idee, die schon seit Jahren unter anderem von Klaus Lackner von der University of Columbia in New York propagiert wird. Ein Team vom Rutherford Appleton Laboratory in Oxfordshire schlägt vor, die Anlagen beispielsweise am Rand von Autobahnen, um Städte herum oder im Meer aufzubauen (siehe Fotostrecke oben). Leicht modifiziert, könnten sie auch als Werbeflächen dienen. Die zur CO2-Abscheidung nötige Energie könnten Windkrafträder liefern, die in unmittelbarer Nähe zu den künstlichen Bäumen stehen.

Zehn Tonnen CO2 pro Tag

Bei dem auch "Air Capture" genannten Verfahren wird die Luft über flüssige Chemikalien wie Natriumhydroxid gepustet. Das Natriumhydroxid reagiert dabei mit dem Kohlendioxid, und es entsteht eine Natriumkarbonat-Lösung. Zu der wird dann gebrannter Kalk (Kalziumoxid) gegeben, so dass sich fester Kalkstein (Kalziumkarbonat) bildet. Durch Erhitzen des Kalksteins lässt sich das gebundene CO2 später wieder freisetzen und kann unterirdisch, beispielsweise in stillgelegten Bergbaustollen, gelagert werden. Diese CCS-Technik (Carbon Capture and Storage) soll auch in CO2-neutralen Kohlekraftwerken zum Einsatz kommen.

Air-Capture-Anlagen funktionieren als geschlossene Kreislaufsysteme ohne Zugabe von Chemikalien. Aus dem Kalkstein wird nach dem Erhitzen gebrannter Kalk, nach Zugabe von Natriumkarbonat wieder Kalkstein und so weiter. Einzig das bei dem Prozess freigesetzte CO2 muss abtransportiert werden, beispielsweise über Pipelines.

Ein künstlicher Baum soll nach Angaben der britischen Forscher etwa 20.000 Dollar kosten und könnte zehn Tonnen CO2 pro Tag absorbieren. Ein durchschnittlicher natürlicher Baum bindet dagegen laut unterschiedlichen Schätzungen nur zwischen 60 und 100 Gramm pro Tag. Eine Buche bindet in ihrer gesamten Lebenszeit von 120 Jahren auf nur etwa 3,5 Tonnen CO2. In ganz Großbritannien müssten 100.000 künstliche Bäume aufgestellt werden, um sämtliches CO2 aufzufangen, das vom Verkehr der Insel stamme. Die Gesamtkosten pro eingefangener Tonne CO2 sollen bei 100 Dollar liegen, schreiben Benjamin Drumm und seine Kollegen vom Rutherford Appleton Laboratory.

Elmar Kriegler vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) warnt jedoch davor, das Potential künstlicher Bäume zu überschätzen. "Air Capture wird auch immer wieder als Wunderwaffe gegen den Klimawandel bezeichnet", sagt er im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE. Dafür sei die Technik aber viel zu kostspielig, was simple physikalische Gründe habe. Das CO2 in der Atmosphäre habe nur eine geringe Konzentration. Entsprechend aufwendig sei es, das Klimagas aus der Luft herauszuholen. Es sei viel billiger, CO2 in einem Kohlekraftwerk aufzufangen. Bei CCS-Kraftwerken wird derzeit mit Preisen von 20 bis 30 Dollar pro Tonne abgeschiedenem CO2 kalkuliert - und nicht mit 100 Dollar oder mehr wie bei Air Capture.

"Eine Art Versicherung"

Air Capture ist teuer, kann sich aber trotzdem lohnen, meint Kriegler. Er hat die Wirtschaftlichkeit der Technik in verschiedenen Szenarien untersucht und ist zu dem Schluss gekommen, dass sie interessant wird, sobald die Kosten unter 100 Dollar pro Tonne CO2 sinken. Mit der Methode ließen sich dann Emissionen kompensieren, deren Vermeidung selbst noch deutlich teurer wäre. "Allerdings wird Air Capture auch dann nur ein Baustein sein - und nicht etwa dominieren", erklärt der Klimaforscher.

Air Capture hat allerdings einen wichtigen Vorteil: Man kann damit sogar Emissionen aus der Vergangenheit rückgängig machen. Dies ist bei Kraftwerken mit CCS-Technologie oder auch mit regenerativen Energien nicht möglich. "Air Capture ist auch eine Art Versicherung", sagt Kriegler. Man könne Emissionen nachträglich kompensieren, zum Beispiel weil zu einen früheren Zeitpunkt Technologien zur CO2-Vermeidung nicht im ausreichenden Maße verfügbar waren oder weil die internationale Politik sich nicht schnell genug auf umfassende Klimaschutzmaßnahmen einigen konnte.

Sowohl die britischen Forscher als auch Kriegler warnen jedoch ausdrücklich davor, wegen künftig denkbarem Geo-Engineering beim Klimaschutz heute kürzer zu treten. Neben Air Capture haben Forscher auch ein Dimmen der Atmosphäre etwa mit Schwefelpartikeln oder ein Aufhellen von Wolken über dem Meer vorgeschlagen. Das Ziel in beiden Fällen: die Reflexion von Sonnenstrahlen zurück ins All erhöhen und so die Atmosphäre abkühlen. Um das gleiche Prinzip geht es auch bei weiß angestrichenen Häuserdächern - ein Vorschlag, den jüngst der US-Energieminister Chu machte und der auch in der aktuellen britischen Studie auftaucht.

Für die Forscher ist Geo-Engineering in erster Linie eine Chance, Zeit zu gewinnen. Zeit, die benötigt wird, um sinnvoll auf die Herausforderung des Klimawandels reagieren zu können - und um die Erderwärmung und die Folgen von Geo-Engineering weiter zu erforschen. Denn viele Fragen sind nach wie vor nicht endgültig geklärt, etwa die nach der Bedeutung der Aerosole und nach dem Einfluss der Sonne.

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1. war doch klar ..
AndyH 18.06.2009
Die haben doch keine Ahnung ob und wie warm wird auch nur in 5 Tagen. Die Klimamodelle als Komputerspiele sind zudem gänzlich untauglich.
2. Geile Sache das!
chagall1985 18.06.2009
Wenn es eh keine Rolle mehr spielt, kann Ich ja meinen SUV bestellen und weiter Chinascheiss kaufen. Dann kann man wenigstens die letzten Jahre noch geniessen. Ich habe echt das Gefühl, diese Statistiker sind im Weltuntergangswettbewerb. Wer die schlechteste Prognose und statistische Interpretationsmöglichkiet findet, der hat gewonnen.
3.
sacco 18.06.2009
schön, dass der neue report von schellnhuber & co nun endlich auch die klimäerwärmende rolle des lachgases berücksichtigt.
4.
AxelSchudak 18.06.2009
>Insofern, mahnen die Autoren, "werden die >Klimaveränderungen, die heutige Generationen >anstoßen, unsere Nachfahren noch lange in >der Zukunft beeinflussen". Zumindest sind sie soweit optimistisch, dass wir noch Nachfahren haben. :-)
5. ist das gehirn mal gekocht....
purawida 18.06.2009
merken wir eh nix mehr... wir entwickeln uns einfach wieder zum affen zurück und retten uns auf die bäume und schwingen uns von ast zu ast.
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Geo-Engineering
Pro und Contra
Wenn der Klimawandel dramatische Ausnahmen anzunehmen droht, bleibt als letzte Option wohl nur Geo-Engineering, sagen viele Forscher. Entweder man verringert die Sonneneinstrahlung auf der Erde, etwa durch Wolken oder Aerosole. Oder man filtert massenhaft CO2 aus der Atmosphäre und lässt es unter der Erde oder im Meer verschwinden. Doch so gut das auch klingt, Geo-Engineering ist umstritten.

Die einen warnen vor den Risiken und Nebenwirkungen menschlicher Eingriffe, die nur wenig erforscht sind. Die anderen fürchten, Geo-Engineering könnte die Menschheit dazu verleiten, andere Maßnahmen zum Klimaschutz gleich ganz bleiben zu lassen. Möglicherweise lässt sich mit den Eingriffen aber Zeit gewinnen. Geo-Engineering könnte für 10 oder 20 Jahre helfen, den Klimawandel zu bremsen. Um die eigentliche Aufgabe, den CO2-Ausstoß drastisch zu reduzieren, wird die Menschheit jedoch nicht herumkommen.
Mit Aeorosolen das Sonnenlicht dimmen
USGS / Cascades Volcano Observatory
Der Nobelpreisträger Paul Crutzen hat im Jahr 2006 eine Art Giftkur fürs Weltklima vorgeschlagen: Feinste Schwefelpartikel, ausgebracht in 10 bis 50 Kilometer Höhe, sollen das Sonnenlicht dämpfen. Um ein paar Prozent nur, aber das würde reichen, damit die Temperatur auf der Erde bis zum Ende des Jahrhunderts nur um zwei bis zweieinhalb Grad ansteigt.

Dass das Verfahren funktioniert, zeigte sich 1991 beim Ausbruch des Vulkans Pinatubo auf den Philippinen. Mehr als 20 Kilometer hoch wurde damals die Aschewolke geschleudert. Schwefeldioxide oxidierten zu genau jenen kleinen Schwefelsäure-Tröpfchen, die Crutzen nutzen will. Der Himmel verdunkelte sich ein ganz kleines bisschen, die Temperatur sank weltweit um 0,5 Grad. Atmosphärenforscher wissen inzwischen, dass der Schwefel die Ozonschicht stark schädigen könnte und denken deshalb über andere Aerosole nach. Der Charme der Methode ist aber, dass sie vergleichsweise billig umzusetzen ist. Ein US-Forscher hat ausgerechnet, dass Militärjets die mit Abstand billigste Variante sind, um Schwefelpartikel in den Himmel zu transportieren.
Ozeane mit Eisen düngen
AWI
Seit Wissenschaftler wissen, dass Eisensulfat Plankton dazu bringt, deutlich mehr CO2 zu binden als normalerweise, gilt die Düngung der Ozeane als mögliches Klimaschutzprojekt. Damit das Verfahren tatsächlich klappt, muss das Phytoplankton nach dem Absterben zum Meeresboden sinken - und möglichst lange dort verbleiben. Forscher halten das massenweise Verschütten von Eisen in die Ozeane allerdings auch für ein riskantes Experiment: Es könnte marine Ökosysteme radikal verändern. Zudem ergaben mehrere Experimente, darunter auch von deutschen Forschern im Südmeer, dass durch eine Düngung viel weniger Treibhausgas Kohlendioxid gebunden wird als angenommen.
Sonnenschirme im All
UA Steward Observatory
Wie aus einem Science-Fiction-Roman klingt der Vorschlag, einen gigantischen Spiegel im Weltall zwischen Sonne und Erde zu positionieren, der wie ein Sonnenschirm wirkt. 1992 wurden die Kosten für ein solches Projekt grob geschätzt: Man kam auf über hundert Milliarden Dollar, um die Sonnenstrahlung um ein Prozent zu verringern. In dieser Größenordnung sollen auch die globalen Kosten des Klimawandels pro Jahr liegen. Der Spiegel müsste in etwa die Größe Manhattans haben. Von der Erde aus wäre der Spiegel praktisch nicht erkennbar, höchstens als kleiner dunkler Fleck auf der Sonne.

Die Idee wurde an der University of Arizona weiterentwickelt: Ein 100.000 Kilometer langen Schweif aus 16 Billionen Scheibchen soll im All schweben. Jedes Scheibchen soll aus transparentem Kunststoff bestehen, 60 Zentimeter groß und nur ein Gramm schwer sein. Der Effekt: Die Sonneneinstrahlung würde um 1,8 Prozent sinken.

Für die Idee eines wie auch immer aufgebauten Sonnenschirms im All spricht, dass er keine chemischen Eingriffe in die Atmosphäre erfordert, deren Folgen schwer abzusehen sind. Theoretisch ließe sich der kosmische Sonnenschutz auch wieder abbauen. Allerdings sind Klimaexperten skeptisch, ob die Idee wegen der enorm hohen Kosten praktikabel ist.
Die Wolken aufhellen
DPA
Hunderte Geisterschiffe sollen auf den Ozeane rund um die Uhr Meerwassertropfen in die Luft blasen, die Kondensationskeime bilden. Erhoffter Effekt: hellere Wolken, die mehr Sonnenstrahlung zurück ins All reflektieren und so abkühlend wirken. Die Idee besticht durch ihre verblüffend niedrigen Kosten: Nicht einmal hundert Millionen Euro pro Jahr soll die Flotte aus Roboterschiffen kosten, die ihre Energie aus dem Wind beziehen. Statt mit Segeln sollen die Boote mit sogenannten Flettner-Rotoren bestückt werden.
Künstliche Bäume (Air Capture)
Institution of Mechanical Engineers
In Kohlekraftwerken der Zukunft soll das klimaschädliche CO2 aufgefangen und unterirdisch gespeichert werden (Carbon Capture and Storage -: kurz CCS). Künstliche Bäume arbeiten im Prinzip genauso, nur dass sie das CO2 nicht aus Abgasen, sondern direkt aus der Atmosphäre herausfiltern (Air Capture). Das ist aufwendiger und auch deutlich teuerer als CCS. Doch mit Air Capture lässt sich auch schon vor Jahren emittiertes CO2 nachträglich wiedereinfangen, was mit CCS nicht möglich ist. Ein künstlicher Baum soll nach Angaben britischer Forscher etwa 20.000 Dollar kosten und könnte zehn Tonnen CO2 pro Tag absorbieren. In ganz Großbritannien müssten 100.000 derartige Bäume aufgestellt werden, um sämtliches CO2 aufzufangen, das vom Verkehr der Insel stammt.
Bäume anpflanzen, verbrennen, CO2 auffangen
DPA
CO2 aus der Luft holen - das beherrschen natürlich nicht nur teure Anlagen, sondern auch Wälder. Man müsste den in Holz einlagerten Kohlenstoff nur noch dauerhaft speichern - fertig wäre das natürliche Geo-Engineering. Forscher haben vorgeschlagen, das Holz nicht mit großem Aufwand zu lagern, sondern einfach zu verbrennen. Das dabei entstehende CO2 wird dann aufgefangen und unterirdisch gespeichert (CCS). Diese Geo-Engineering-Variante würde nicht nur analog zu Air Capture die CO2-Konzentration der Atmosphäre senken, sondern nebenbei auch Energie produzieren. Freilich gibt es auch beim gezielten Holzverbrennen Probleme. So könnten neu angepflanzte Wälder auf der Nordhalbkugel die Erdoberfläche zusätzlich verdunkeln. Folge: Es wird mehr Wärmestrahlung der Sonne absorbiert, die Temperaturen steigen.

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Geoengineering: Notoperation fürs Weltklima

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