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KLIMA Tiefseegrab für Treibhausgase

Mit einem spektakulären Experiment wollen deutsche Forscher Kohlendioxid im Meer versenken. Auf der Weltklimakonferenz in Den Haag soll bereits darüber verhandelt werden, wie Wälder als CO2-Endlager genutzt werden können. Kritiker warnen jedoch vor einer grünen Planwirtschaft.
aus DER SPIEGEL 45/2000

An Bord der »Polarstern« muss sich Victor Smetacek in diesen Tagen eine Menge Spott anhören. »Na Bauer Smetacek«, feixen die gestandenen Schiffstechniker, wenn er die Messe betritt, »wann fahren wir endlich die Gülle aus?« Der Professor für Meeresbiologie lächelt jedes Mal gequält zurück.

Nach seinen Plänen wurde der deutsche Forschungseisbrecher in einen schwimmenden Traktor verwandelt. Auf dem Arbeitsdeck des 20 000-PS-Schiffes schwappt in großen Wassertanks eine dunkle Brühe aus gelöstem Eisensulfat. Anfang dieser Woche soll die Mannschaft das Gemisch über ein Rohr in den Ozean pumpen.

»Für die Meeresalgen wirkt Eisen wie Dünger. Sie brauchen dieses Spurenelement für ihr Zellwachstum«, erklärt der Forscher vom Bremerhavener Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (AWI). Nach der Verklappung der Kraftbrühe erwartet er im rund hundert Quadratkilometer großen Zielgebiet zwischen Südafrika und der Antarktis deshalb »eine ordentliche Algenblüte«.

Die eigentliche Ernte des maritimen Großexperiments jedoch werden Festplatten voller Messdaten sein, die das 56-köpfige Wissenschaftlerteam mit Bojen, Wasserproben und Satellitenaufnahmen gewinnen will. Smetacek hofft damit, »eines der größten Geheimnisse der Klimaforschung« aufklären zu helfen.

Denn unter der schäumenden Gischt des Südozeans verbirgt sich nach Ansicht vieler Wissenschaftler ein zentrales Stellrad für die globale Wettermaschine. Die Weltmeere wirken wie riesige Puffer: Sie schlucken gewaltige Mengen an Kohlendioxid. Aufgenommen wird das Treibhausgas von mikroskopisch kleinen Meeresorganismen, etwa Kieselalgen. Sie verwandeln das im Wasser gelöste Gas mit Hilfe des Sonnenlichts in Kohlenhydrate und nehmen diese, wenn sie absterben, mit in die Tiefe. Auf diesen Algenfriedhöfen werden Millionen Tonnen Kohlendioxid jedes Jahr dem globalen Stoffkreislauf entzogen.

So einfach das Prinzip klingen mag, so wenig wissen die Forscher bislang über die Zusammenhänge des Kohlendioxid-Austausches zwischen Land, Wasser und Luft. Im globalen Zirkulationssystem gibt es viele solche Lecks, wo Teile des Kohlendioxids herausfallen und in mehr oder weniger sicheren Speichern eingelagert werden.

Vor allem um diese »Senken« geht es kommende Woche auch auf der Weltklimakonferenz in Den Haag. Denn dorthin würden Wissenschaftler, Politiker und Wirtschaftsvertreter am liebsten einen Großteil jener mehr als sechs Milliarden Tonnen Kohlenstoff schaffen, die jedes Jahr bei der Verbrennung fossiler Rohstoffe frei werden.

Für die Endlagerung der Treibhausgase bleibt unter Umständen nicht mehr allzu viel Zeit. Das zumindest legt eine noch unveröffentlichte Studie des Uno-Wissenschaftsgremiums für den Klimawandel nahe, die den Gipfelteilnehmern vorliegt. Einige Details sind bereits durchgesickert: »Die Erwärmung der Erde schreitet rapide voran«, glaubt Kevin Trenberth, einer der federführenden Wissenschaftler der Studie. Mittlerweile geht der Meteorologie-Professor vom National Center for Atmospheric Research in Boulder (Colorado) bis zum Jahre 2100 von einem weltweiten Temperaturanstieg um bis zu 6 Grad Celsius aus - 2,5 Grad mehr als in der vorangegangenen Studie.

Bis zum Ende des 21. Jahrhunderts würde bei gleich bleibendem CO2-Ausstoß die Konzentration des Klimagases auf 700 »parts per million« (ppm) steigen. Das wären fast doppelt so viel wie heute. »Würden wir zum Beispiel alle Wälder der Erde aufforsten, wie sie vor der Besiedelung durch den Menschen gestanden haben, fiele der CO2-Gehalt der Atmosphäre nur um 40 bis 70 ppm«, verdeutlicht Trenberth die Dimension des Anstiegs.

Wie stark diese hohen Kohlendioxid-Konzentrationen aber tatsächlich das Klima verändern, können Modellierer mit ihren Computern bislang nur höchst ungenau simulieren. »Wir wissen nur, dass sich in der jüngeren Erdgeschichte keine vergleichbaren Beispiele finden«, sagt Hubertus Fischer, Polarforscher am AWI in Bremerhaven, der den CO2-Gehalt der Atmosphäre anhand von antarktischen Eisbohrkernen für die letzten 400 000 Jahre rekonstruiert hat.

Bei seinen Untersuchungen stieß Fischer zudem auf eine erstaunliche Stabilität: »Die Konzentration von Kohlendioxid in der Luft schwankte zwar zwischen Warm- und Eiszeit, sie überstieg allerdings niemals den Maximalwert von 300 ppm. Nie zuvor ist sie in derart kurzer Zeit auf ein ähnlich hohes Niveau geklettert wie heute.«

Der Glaziologe vermutet daher, dass im Stoffkreislauf der Erde ein selbstregulierendes System existiert, das zumindest solange funktioniert hat, bis der Mensch die Dampfmaschine erfunden hat. Durchaus vorstellbar ist, dass auch die derzeitigen Rekordwerte irgendwann wieder auf natürliche Weise fallen werden. Fischer: »Um das zu erreichen, dürfte der Mensch allerdings keinen weiteren Kohlendioxid-Ausstoß verursachen.«

Immer dann, wenn im Lauf der Erdgeschichte an einer Stelle des Systems ungewöhnlich viel Kohlendioxid freigesetzt wurde - etwa durch Vulkaneruptionen, Waldbrände oder Klimaverschiebungen -, ist an anderer Stelle besonders viel Kohlendioxid der Atmosphäre entzogen worden und in irgendwelchen »Senken« verschwunden. »Durch diesen Effekt blieben erdgeschichtlich bedeutsame Vorgänge ohne extreme Auswirkungen in der CO2-Konzentration - beispielsweise, als Nordafrika sich von einer üppigen Savanne zur Sahara wandelte«, erläutert AWI-Forscher Smetacek. »Zwischen Land und Meer muss folglich ein Selbstregulierungsmechanismus existieren, der genau diesen Ausgleich bewirkt.«

Eine plausible Erklärung, die den klimahistorischen Messdaten auch standhält, ist die so genannte Eisen-Hypothese. Im Ozean gibt es offenbar Stellen, wo trotz ausreichend vorhandener Nährstoffe Meeresalgen nur kümmerlich gedeihen. »Ihnen fehlt das Spurenelement Eisen«, erläutert Smetacek. »Doch immer dann, wenn dieses Spurenelement durch staubige Winde vom Land herantransportiert wird, blühen die Algen auf und binden CO2.«

Wie gut dieses Wechselspiel zwischen Wüste und Weltmeer wirklich funktioniert, will Smetacek mit seinem Eisendüngungs-Experiment herausfinden. Auf der »Polarstern« kreuzt er deshalb durch eines der weltweit größten eisenarmen Meeresgebiete. Es erstreckt sich wie ein Gürtel zwischen der Antarktis und Amerika, Afrika und Australien. Wie viele Algen dort wachsen, wird an weit entfernter Stelle entschieden: in den Halbwüsten der Gobi, im indisch-pakistanischen Grenzgebiet oder der Sahel-Zone. Dort nimmt der Wind den eisenhaltigen Staub auf und bläst ihn über die raue See.

Bereits vergangenen Monat veröffentlichte eine neuseeländische Forschergruppe im Wissenschaftsmagazin »Nature« die Ergebnisse ihres Eisendüngungs-Experiments. Die Wissenschaftler lösten ein starkes Algenwachstum aus, das sich auf einer speziellen Satellitenaufnahme deutlich als hellgrüne Sichel abzeichnet. Doch wirkt das Phytoplankton auch auf Dauer als CO2-Senke? Smetacek will nun herausfinden, ob die Algen tatsächlich in die Tiefsee absinken und der Atmosphäre langfristig Kohlendioxid entziehen.

Die natürlichen Selbstheilungskräfte des Planeten wecken derweil schon die Phantasie bei Forschern und Ingenieuren, vor allem aber bei Politikern und Wirtschaftsvertretern. Die Klimamacher glauben den Kohlendioxid-Haushalt mit künstlichen Eingriffen wieder ins Lot bringen zu können (siehe Seite 306).

Zur Beseitigung des CO2-Abfalls wird auf der Klimakonferenz in Den Haag vor allem eine Form der Müllkippe favorisiert: der Wald. Denn Pflanzen sind mit derzeit 610 Milliarden Tonnen einer der wichtigsten Kohlenstoff-Speicher. Die Idee: Wer beispielsweise ein neues Kraftwerk errichten will, soll den damit verbundenen CO2-Ausstoß durch Anpflanzung eines Waldes kompensieren können.

»Der Wald ist aber gleichzeitig auch ein unsicherer Ort, um Kohlenstoff zu lagern«, warnt Will Steffen von der Schwedischen Akademie der Wissenschaften. Bei steigenden Temperaturen dünstet die Biomasse mehr Kohlendioxid aus - besonders drastisch, wenn Wald- oder Sumpfboden austrocknet. »Die Biomasse könnte sich schlagartig in eine Kohlendioxid-Quelle verwandeln«, warnt Wolfgang Cramer, Professor am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung.

Allemal sicherer wäre es, die Treibhausgase gleich an der Quelle zu entsorgen. Einige Ingenieure schlagen deshalb großtechnische Lösung gegen den Klima-GAU vor.

Schon heute lässt sich Kohlendioxid aus Abgasen von Kraftwerken herausfiltern. Wie das geht, demonstriert der schwedische ABB-Konzern in einer Modellanlage im US-Bundesstaat Oklahoma. In einem aufwendigen chemischen Prozess, der pro Tonne Kohlendioxid 40 bis 70 Dollar kostet, ziehen die Ingenieure das Treibhausgas heraus.

Bislang wird das gewonnene CO2 beim Gefriertrocknen von Hühnern oder als Kohlensäure in der Getränkeindustrie verwendet. »Wenn es in großen Mengen anfallen sollte, könnte es in leere Erdgasstollen gepumpt werden«, empfiehlt Peter Hennicke, Vizepräsident des Wuppertaler Instituts für Klima, Umwelt und Energie.

Dass dies technisch geht, führt seit wenigen Jahren der norwegische Energiekonzern Statoil vor: 240 Kilometer vor der Küste Südnorwegens, im Sleipner-Feld, fällt bei der Erdgasgewinnung Kohlendioxid an. Die Ingenieure schöpfen das Gas ab und pumpen es in eine 200 Meter dicke Sandsteinschicht.

Ein Wissenschaftlerteam vom Energie-Laboratorium des Massachusetts Institute of Technology überprüft seit diesem Sommer gar, ob sich Kohlendioxid direkt in der Tiefsee verklappen lässt. Gesponsert wird das Projekt von Industriefirmen wie Ford, General Motors und Total Fina Elf. Untersucht wird, ob CO2 etwa in Form von Trockeneis-Klumpen oder tröpfchenweise aus einer Untersee-Pipeline versenkt werden könnte. In Tiefen von mehreren tausend Metern, wo extrem hoher Druck herrscht, wird Kohlendioxid flüssig. Projektleiter Howard Herzog hofft, dass sich in einer Mulde auf dem Meeresgrund ein stabiler CO2-See bildet.

Das umliegende Wasser würde sich dann allerdings in eine saure Brühe mit pH-Werten zwischen fünf und sieben verwandeln - für viele Lebewesen eine tödliche Umgebung. »Dieser Technik-Optimismus untergräbt die Bemühung, alternative Energiequellen zu nutzen«, bemängelt Peter Frumhoff von der Vereinigung kritischer Wissenschaftler in Cambridge im Magazin »Nature«.

Im besonderen Maße regt das Eisendüngungs-Experiment von AWI-Forscher Smetacek die Phantasie der Geo-Ingenieure an. Seinen Berechnungen zufolge wären die Meeresalgen im südpolaren Seegebiet bei üppiger Eisendüngung in der Lage, bis zu einer Milliarde Tonnen Kohlenstoff im Jahr zusätzlich zu binden. Insgesamt könnte der Mechanismus über einen Zeitraum von zwei Jahrhunderten zwischen 30 und 50 Milliarden Tonnen Kohlenstoff der Atmosphäre entziehen. Smetacek: »Das ist immerhin fünfmal so viel wie der jährliche Gesamtausstoß an Kohlenstoff durch den Menschen.«

Messungen der Meeresströmungen haben zudem ergeben, dass im Südpolarmeer ständig gewaltige Wassermassen in die Tiefsee absacken - durch diesen marinen Fahrstuhl würde das Treibhausgas in ein sicheres Grab befördert.

Kritiker warnen allerdings, bei einer großflächigen Düngung könnte die Nahrungskette im Südpolarmeer aus den Fugen geraten. Auch Smetacek bezweifelt, dass die Welt so einfach zu retten ist: »Die Natur lässt sich nicht so einfach an ihren eigenen Klimareglern drehen.« GERALD TRAUFETTER

* Oben: Anlage von Statoil in der Nordsee; unten: nachEisendüngung durch neuseeländische Meeresforscher.

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