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Geo-Engineering wirksamer Klimaschutz oder grössenwahn
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Die lügen Unserer Macht Elite Es Stink Zum Himmel

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  1. GEO-ENGINEERINGwirksamer Klimaschutz oder Größenwahn?
  2. GEO-ENGINEERINGwirksamer Klimaschutz oder Größenwahn?Methoden - Rechtliche Rahmenbedingungen - Umweltpolitische Forderungen
  3. Einleitung S. 2 Welche Rolle spielt das Geo-Engineering im Klimaschutz? S. 5 Geo-Engineering – welche Vorschläge kursieren? S. 8 Vorschläge zur Beeinflussung des Strahlungshaushalts S. 9 Vorschläge zur Bindung von Kohlendioxid S. 18Rechtlicher Rahmen S. 32 Kriterien zur Bewertung vonRechtsfragen des Geo-Engineering S. 32 Geo-Engineering Maßnahmen S. 37Internationales Klimaschutzrecht S. 32Internationales Recht zum Schutz der biologischen Vielfalt S. 33Terrestrisches Geo-Engineering S. 33Atmosphärisches Geo-Engineering S. 34Marines Geo-Engineering S. 35Geo-Engineering im Weltraum S. 35Staatenhaftungsrecht S. 36 Ausblick und Empfehlungen S. 41Folgerungen für den zukünftigen Rechtsrahmen S. 36 Literatur S. 45
  4. 01EinLEitunGKlimaschutzstrategien folgen heute im Wesentlichen zwei Ansätzen. erstenssollen Maßnahmen ergriffen werden, um durch den Menschen verursachteTreibhausgasemissionen zu vermindern. Zweitens sollen Maßnahmen, diedazu beitragen, dass sich Mensch und Umwelt an unvermeidbare Klimaän-derungen anpassen können, durchgeführt werden. Seit einiger Zeit werdendarüber hinaus in Literatur und Medien verstärkt Vorschläge diskutiert, demKlimawandel durch großtechnische eingriffe in die globalen ökologischen Ab-läufe entgegen zu wirken. Diese Maßnahmetypen werden unter dem Begriffgeo-engineering zusammengefasst.Was ist Geo-Engineering? (2) Die zweite Kategorie umfasst Technologien, dieGeo-Engineering umfasst bewusste und zielgerichtete – darauf abzielen, dem atmosphärischen Kohlenstoff-meist in großem Maßstab durchgeführte – Eingriffe in kreislauf Kohlendioxid zu entziehen und dauerhaftdas Klimasystem mit dem Ziel, die anthropogene Kli- zu speichern (engl.: Carbon Dioxide Removal, CDR).maerwärmung abzumildern (Royal Society 2009). Dem Diese Technologien sollen zwar die Konzentration desIPCC1 zufolge sind unter Geo-Engineering technolo- Treibhausgases CO2 in der Atmosphäre beeinflussen,gische Maßnahmen zu verstehen, die darauf abzielen, die Menge der anthropogen erzeugten Treibhausgasedas Klimasystem zu stabilisieren, indem sie direkt in wird aber nicht verändert (vgl. Kapitel 3.2).die Energiebilanz der Erde eingreifen. Das Ziel bestehtdarin, die globale Erwärmung zu verringern (IPCC Alle Geo-Engineering-Maßnahmen haben eines ge-2007 b, WG III). Die Ideen sind zahlreich und vielfältig. meinsam: Sie gehen von der Möglichkeit aus, dass sichIm Wesentlichen können bei den Maßnahmen des Geo- die globale Erwärmung mit großtechnischen LösungenEngineering zwei Kategorien unterschieden werden: rückgängig machen oder verringern lässt. Geo-Engi- neering setzt daher nicht an den Ursachen des anthro-(1) Maßnahmen, die den Strahlungshaushalt be- pogenen Treibhauseffektes an. Vielmehr sollen nur dieeinflussen (engl.: Solar Radiation Management, Auswirkungen beeinflusst und gemindert werden.SRM): Sie sollen die Nettoeinstrahlung kurzwelligerSonnenstrahlen verringern und so die Atmosphäre in Im Unterschied zum klassischen Klimaschutz werdenBodennähe abkühlen. Diese Maßnahmen wirken also beim Geo-Engineering die Emissionen der Treibhaus-nicht den Ursachen der Klimaerwärmung entgegen, gase nicht reduziert. Da es sich bei den meisten derda sie nicht die erhöhten Treibhausgaskonzentrationen vorgeschlagenen Maßnahmen um großräumige tech-vermindern (vgl. Kapitel 3.1). nische Eingriffe in das sehr komplexe Klimasystem der2 geoengineering
  5. Erde handelt, sind die Folgen schwer einzuschätzen. Um zu entscheiden, inwieweit Geo-Engineering alsDennoch gibt es in einigen Ländern, beispielsweise in wirksame Maßnahme gegen eine globale Erwärmungden USA und Großbritannien, ernsthafte Bestrebungen, in Betracht gezogen werden sollte, müssen viele Fragensolche Ideen praktisch umzusetzen. In Deutschland un- geklärt werden, die aber zu großen Teilen derzeit nochterstützte das BMBF2 Forschungsvorhaben im Bereich nicht beantwortet werden können. Die Fragen betref-des marinen Geo-Engineering (unter anderem EisenEx fen unter anderem: Die Wirksamkeit und den Entwick-2000, LOHAFEX 2009); allerdings erklären BMBF und lungsstand der einzelnen Maßnahmen, die Risiken, dieBMU zu diesen Vorhaben übereinstimmend, dass sie in Abwägung von Kosten und Nutzen sowie die gesell-der großtechnischen Eisendüngung von Meeresgebie- schaftliche Akzeptanz einschließlich der rechtlichenten keinen sinnvollen Klimaschutz sehen. Kontrolle. Eine Auseinandersetzung mit diesen Fragen ist aber dringend erforderlich, um wissenschaftlich be-Die grundsätzliche Haltung zum Geo-Engineering wird gründet zu entscheiden, ob und inwieweit im Rahmenauch von den vorherrschenden tradierten Vorstel- einer nachhaltigen Entwicklung solche Vorschlägelungen der verschiedenen Gesellschaften bestimmt. Sie tatsächlich geeignet sind, einen wirksamen Beitrag imhängt insbesondere vom Mensch-Natur-Verhältnis und Klimaschutz zu leisten und ob insbesondere die Risikenvon dem Maß der Technikorientierung und -gläubigkeit der Maßnahmen zu verantworten sind.ab. Während man in vielen Ländern Europas den Ver-such, dass der Mensch die globale Umwelt steuert, eher Das Umweltbundesamt (UBA) hat als wissenschaftlicheals Anmaßung und als Hybris empfindet, diskutieren Umweltbehörde unter anderem die Aufgabe, politischestärker technikorientierte Gesellschaften Vorschläge Entscheidungsträger hinsichtlich geeigneter Konzeptezum Geo-Engineering weniger skeptisch. Dort kon- einer nachhaltigen Klimapolitik zu beraten. Neuezentriert sich die Debatte im Wesentlichen darauf, ob Konzepte für Klimaschutzmaßnahmen werden deshalbund wie die Konzepte sich technisch und ökonomisch vom Umweltbundesamt dahingehend überprüft, ob sieumsetzen lassen. den Anforderungen einer nachhaltigen Klimapolitik genügen. HistoRiscHE BEispiELE füR GEo-EnGinEERinG Die idee des geo-engineering ist nicht neu. Bereits im vergangenen Jahrhundert wurden geo-engineering-Maß- nahmen in verschiedenen Zusammenhängen vorgeschlagen. So diskutierten Wissenschaftler, durch geo-engineering- Maßnahmen die erde in bis dahin für den Menschen nicht nutzbaren regionen urbar zu machen. in russland sollten zum Beispiel ganze Flüsse umgeleitet werden, um damit die mittelasiatischen Steppen zu bewässern. Die Sibirische Tun- dra sollte mit Hilfe eines Dammes durch die Beringstraße oder der Ausbringung von russpartikeln aufgetaut werden.Das Foto von 1966 zeigt Mitarbeiter des Projektes Storm- in den 1950er bis 1970er Jahren des vergangenen Jahrhun-fury, das die Abschwächung tropischer Wirbelstürme mit derts in der Hochzeit des Kalten Krieges wurden geo-engi-Hilfe von Silberjodid zum Ziel hatte. Das Projekt führte neering-Maßnahmen sogar für militärische Zwecke erwo-nicht zum gewünschten Ergebnis. gen. Die militärische Forschung dachte an neue Methoden der Kriegsführung. So veröffentlichte 1955 der Mathema-tiker John von neumann einen Artikel in der Zeitschrift „Fortune“, in der er Methoden der „klimatischen Kriegsführung“aufzeigte. Durch geo-engineering-Maßnahmen sollte das Wetter für militärische Zwecke beeinflusst werden und u. a. eisflächen zum Schmelzen gebracht werden.All diese Vorschläge verblieben – glücklicherweise – im Bereich der Theorie. Schon damals wurden vor allem die Wirkung derjeweiligen Maßnahme und die technische Machbarkeit diskutiert. Mögliche Bedenken hinsichtlich der realisierbarkeit, aberauch hinsichtlich unbeabsichtigter nebenwirkungen auf den Menschen und die Umwelt wurden kaum thematisiert. geoengineering 3
  6. Geo-Engineering darf Vorsorgeprinzip nicht übergehen überblickZu den Grundpfeilern der Umweltpolitik gehört das Mit diesem Hintergrundpapier gibt das Umweltbundes-Vorsorgeprinzip. Es zielt darauf ab, bei unvollständigem amt einen Überblick über die wichtigsten VorschlägeWissen über Art, Ausmaß und Eintrittswahrscheinlich- des Geo-Engineering, die derzeit in der Literatur disku-keit von Umweltschäden vorbeugend zu handeln, um tiert werden. Kapitel 2 ordnet diesen konzeptionellenSchäden und Störungen von vornherein zu vermeiden. Ansatz in die Klimapolitik ein. Kapitel 3 stellt anschlie-Maßnahmen zum Geo-Engineering müssen sich auch ßend die einzelnen Methoden des Geo-Engineering imam Vorsorgeprinzip messen. Detail vor. Zu diesen Methoden informieren wir, soweit möglich, über Realisierbarkeit, Wirksamkeit und Ein-Die natürlichen Systeme – zu denen das Klimasystem schätzungen zum Risiko für Mensch und Umwelt. Derzählt – sind äußerst komplex und durch eine nichtli- Wissensstand zu den einzelnen Vorschlägen ist rechtneare Dynamik ihrer Prozesse gekennzeichnet. Die unterschiedlich. Geo-Engineering Vorschläge, für dieEinwirkung des Menschen auf diese Systeme und die bereits differenziertere Erkenntnisse vorliegen, werdenWechselwirkung des Klimasystems mit anderen Pro- auf der Basis des gegenwärtigen Wissensstandes ana-zessen des Erdsystems sind nicht ausreichend bekannt. lysiert und bewertet. Anschließend stellt Kapitel 4 dieWeder haben wir vollständige und historisch weit geltenden Regeln des internationalen Rechts im Über-zurückreichende Daten über den Umweltzustand, noch blick vor. In Kapitel 5 erläutern wir die Kriterien, diehaben wir Modelle, die alle Facetten dieser nichtli- politische Entscheidungsträger berücksichtigen sollten,nearen Dynamik beschreiben. Die Wirkungen von falls sie tatsächlich beabsichtigen, Geo-EngineeringMaßnahmen, die an einer Stelle auf Geoprozesse zielen, Maßnahmen umzusetzen. Das abschließende Kapitelsind daher wegen erheblicher Wissensdefizite und Unsi- 6 gibt einen Ausblick und spricht erste Empfehlungencherheiten kaum abschätzbar. Angesichts der Tragweite für den Umgang mit dem umstrittenen und in vielenvon Geo-Engineering-Maßnahmen und den großen Fragen noch offenen Thema Geo-Engineering aus.Unsicherheiten bei der Abschätzung von Folgen imkomplexen Erdsystem rät das UBA aus Vorsorgegründenzu größter Zurückhaltung und bis zu einer deutlichenVerbesserung des Wissens um die Interdependenzen fussnotEn: 1 IPCC = Intergovernmental Panel on Climate Change (Zwischenstaatli-zwischen Geoprozessen zu einem Moratorium für den cher Ausschuss für Klimaänderungen)Einsatz solcher Maßnahmen. 2 BMBF = Bundesministerium für Bildung und ForschungWEitERfüHREndE LitERAtuRDieses Hintergrundpapier stützt sich bei der Beschreibung der geo-engineering-Vorschläge im Wesentlichen auffolgende Veröffentlichungen:• Geo-Engineering the Climate (Royal Society 2009),• Ozeandüngung zur Bekämpfung des Klimawandels – Positionspapier (Umweltbundesamt 2010)• CCS – Rahmenbedingungen des Umweltschutzes für eine sich entwickelnde Technik (Umweltbundesamt 2009a)Wichtiges grundlagenwissen zum Thema Klimawandel findet sich kurzgefasst in:• Klimaänderung – Wichtige Erkenntnisse aus dem 4. Sachstandsbericht des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen der Vereinten Nationen (IPCC) (Umweltbundesamt 2009b)4 geoengineering
  7. 02WELcHE RoLLE spiELtdAs GEo-EnGinEERinGiM KLiMAscHutz? Ziel der Klimaschutzpolitik ist es, die Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphäre auf einem niveau zu stabilisieren, das eine gefährliche anthro- pogene Störung des Klimasystems verhindert. Bereits bei einer erhöhung der globalen Mitteltemperatur um bis zu 2° C gegenüber dem vorindustriellen Zeitraum ist mit Schäden der natürlichen, biologischen aber auch gesellschaft- lichen Systeme zu rechnen. Bei einer Erwärmung über 2° C sind schwerwie- gende und irreversible Schädigungen zu erwarten (UBA, 2009c). Daher muss in jedem Fall verhindert werden, dass sich die globale Mitteltemperatur um mehr als 2° C erhöht. KoHLEndioxid: AntHRopoGEnE EMissionEn und AtMospHäRiscHE KonzEntRAtion Die Energieerzeugung durch die Menschen verursachte 2008 einen Ausstoß des Treib- hausgases Kohlendioxid von weltweit etwa 30 Gt CO2 (entspricht 8,2 Gt C) (IEA 2010). im gleichen Jahr betrugen die energiebedingten emissionen in Deutschland etwa 0,8 Gt CO2 (IEA 2010). Die CO2-Konzentration in der erdatmosphäre ist seit 1750 um etwa 36 % gestiegen. Die gegenwärtige CO2-Konzentration wurde in den vergangenen 650 000 Jahren (180-300 ppm) und wahrscheinlich auch in den letzten 20 Mio. Jahren nicht erreicht. Die derzeitige jährliche Anstiegsrate ist die höchste der letzten 20 000 Jahre. Etwa 65 % der anthropogenen emissionen seit 1750 sind auf die Verbrennung fossiler Brenn- stoffe zurückzuführen. Die Konzentrationszunahme der Dekade 1996 – 2005 hat sich gegenüber vorangegan- genen Dekaden deutlich erhöht. Während die mittlere Wachstumsrate im Zeitraum 1960 – 2005 noch 1,4 ppm/Jahr betrug, erreichte sie in der genannten Dekade 1,9 ppm/Jahr. Seit 1958 ist dieser Trend durch regelmäßige Messungen auf dem Mauna Loa auf Hawaii belegt. geoengineering 5
  8. GiBt Es WEGE, diE GLoBALE ERWäRMunG uM MEHR ALs 2°c zu VERHindERn?Um das 2° C-Ziel mit einer Wahrscheinlichkeit von 75 % einzuhalten, dürfen die kumulierten CO2-emissionen – auch als globa-les CO2-Budget bezeichnet – von 2000 bis 2049 global insgesamt 1000 Gt CO2 nicht überschreiten (Meinshausen et al. 2009). Allein zwischen 2000 und 2006 wurden bereits 234 Gt CO2 emittiert. Schafft es die Menschheit, den Anstieg der jährlichen,globalen Treibhausgasemissionen spätestens im Zeitraum 2015 bis 2020 zu stoppen und anschließend bis zur Mitte des 21. Jahrhunderts mindestens auf die Hälfte der Emissionen des Jahres 1990 zurückzuführen, kann das globale CO2-Budgeteingehalten werden. Nach dem Prinzip der gemeinsamen, geteilten Verantwortung ergibt sich daraus für die Industrieländer die Verpflichtung, ihre Emissionen bis 2050 um 80-95 % gegenüber 1990 zu senken.in zahlreichen Studien wurden nationale, internationale und globale Szenarien entwickelt, wie durch das Zusammenwirkenvon Minderungsmaßnahmen die Klimaschutzziele auf allen Ebenen eingehalten werden können (u. a. IPCC 2007b, IEA 2009: Blue Map Scenario im WEO 2009, GP EREC 2010: Energy (R)Evolution, 2010, ECF 2010: Roadmap 2050, WWF 2009: Modell Deutschland).Das Umweltbundesamt hat 2009 in seiner Konzeption zur Klimapolitik für Deutschland vorgestellt, wie die weiteren Schritte einer ambitionierten energie-, Klimaschutz- und Klimaanpassungspolitik gestaltet sein sollten. Darüber hinaus hat dasUmweltbundesamt in seiner 2010 veröffentlichten Studie „Energieziel 2050: 100 Prozent Strom aus erneuerbaren Quellen“ gezeigt, wie die Stromversorgung in Deutschland bis 2050 vollständig auf erneuerbare Energien umgestellt werden kann und damit eine Vorrausetzung für die langfristig notwendigen, radikalen emissionsminderungen bis hin zum Treibhausgas-neutralen Deutschland geschaffen wird.6 geoengineering
  9. Um das 2° C-Ziel einzuhalten, ist ein aktiver und wirk- Treibhausgaskonzentrationen hervorgerufen werden.samer Klimaschutz erforderlich. Vor allem sind erheb- Dazu zählt zum Beispiel die Versauerung der Ozeane.liche Anstrengungen zur drastischen Verminderungder Treibhausgasemissionen notwendig (siehe Kasten Außerdem würden die positiven Synergieeffekte von„Gibt es Wege, die globale Erwärmung um mehr als klassischen Klimaschutzmaßnahmen entfallen, die2° C zu verhindern?“). Trotz der Einigkeit über das neben Treibhausgasminderungen auch der Ressourcen-2° C-Ziel stellen wir fest, dass die Minderungsverpflich- schonung dienen und somit eine nachhaltige Entwick-tungen nicht genügen und die Minderungsmaßnahmen lung unterstützen und gesamtwirtschaftlich positivbislang nicht in ausreichendem Maße durchgeführt wirken.werden. Hier ist zu berücksichtigen, dass ein er-folgreicher Klimaschutz sich aus einer Vielzahl von Schließlich und vor allem würde die Ursachenbekämp-Einzelmaßnahmen zur Minderung der Treibhausgase- fung verschoben, wenn Geo-Engineering alternativ zurmissionen zusammensetzen muss. Notwendig sind des notwendigen Minderung der Treibhausgase betriebenWeiteren ein Umbau unserer bisherigen emissionsinten- würde. Nachfolgenden Generationen würde dadurchsiven Wirtschaftsweise sowie ein gemeinsames Handeln die Last der noch unbekannten Folgewirkungen aufge-auf globaler Ebene. bürdet.Verfechter des Geo-Engineering hingegen versuchen Mit Geo-Engineering droht ein paradigmenwechselvor allem politischen Entscheidungsträgern einen Weg Geo-Engineering erhöht demnach nicht zwangsläufiganzubieten, der es ermöglichen soll, die globale Erwär- die Wahrscheinlichkeit, den gefährlichen Klimawan-mung zu beschränken, ohne Maßnahmen zur Min- del zu verhindern, indem es eine weitere (Notfall)derung der Treibhausgasemissionen, die oftmals mit Option zur Bekämpfung der globalen ErwärmungVerhaltensänderungen der Bevölkerung verbunden und bietet. Im Gegenteil, durch Geo-Engineering droht eindaher politisch streitig sind, ergreifen zu müssen. Die Paradigmenwechsel in der Klimaschutzpolitik, der dieBefürworter des Geo-Engineering hoffen, auf diese Wei- bisherige Einigkeit, dass Minderungsmaßnahmen inse die Bekämpfung der globalen Erwärmung einfacher, erheblichem Ausmaß erforderlich sind, in Frage stellt.kostengünstiger und auch schneller zu erreichen. Denn es besteht die Gefahr, dass die Bekämpfung der Ursachen, also die Treibhausgasminderung, vernach-Weiter wird argumentiert, dass Geo-Engineering als lässigt wird, weil vermeintliche „Rettungsschirme“ zurzusätzlicher und gleichsam letzter Rettungsschirm vor Verfügung stehen.der globalen Erwärmung genutzt werden soll. Ein sol-cher Fall würde vorliegen, wenn die Bemühungen, die Die Idee des Geo-Engineering scheint auch deshalbTreibhausgasemissionen global im notwendigen Aus- stärker im Aufwind begriffen zu sein, weil die Ver-maß zu mindern, scheitern. Mit zunehmender Erwär- handlungen unter dem Dach der UN-Klimarahmen-mung des Klimas wächst die Gefahr, dass sogenannte konvention (UNFCCC3) über ein neues weltweitesKipp-Punkte eintreten, die mit besonders starken oder Klimaschutzabkommen ab 2013 noch andauern.abrupten Klimaänderungen verbunden sind. Auch um Geo-Engineering-Maßnahmen könnten auch unilateraldas Erreichen derartiger Kipp-Punkte zu verhindern, von einzelnen Staaten vollzogen werden. Diese Maß-wird Geo-Engineering als schnell wirksame Maßnahme nahmen können aber erhebliches Konfliktpotentialdiskutiert. Geo-Engineering beinhaltet jedoch keine innerhalb der Staatengemeinschaft verursachen, weilErfolgsgarantie. Behalten wir unsere emissionsintensive Geo-Engineering für Mensch und Umwelt regional sehrWirtschaftsstruktur bei und versuchen wir daneben unterschiedliche Risiken verursachen kann. Weiteredie globale Erwärmung großtechnisch mit Geo-Engi- Diskussionen über Geo-Engineering müssen deshalbneering zur Beeinflussung des Strahlungshaushalts darauf bedacht sein, die Bemühungen des klassischenoder Festlegung von Kohlendioxid zu bekämpfen, bleibt Klimaschutzes um internationale Abkommen und dieder Treibhausgasausstoß als Treiber des Klimawandels Motivation jedes Einzelnen zur Vermeidung der Treibh-weiter bestehen. Sollte das Geo-Engineering nicht den ausgasemissionen nicht zu beeinträchtigen.gewünschten Effekt haben oder nicht durchgängigaufrechterhalten werden können, würden die weiterhinausgestoßenen Treibhausgase das Klima unvermindertverändern.Ein weiteres Problem besteht vor allem bei den Geo-En-gineering-Vorschlägen, die Maßnahmen vorsehen, dieden Strahlungshaushalt beeinflussen sollen. Die dabei fussnotEn:vorgeschlagenen Maßnahmen bieten keine Lösung für 3 UNFCCC = United Nations Framework Convention on Climate Change,weitere Schädigungen der Umwelt, die durch erhöhte (Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen) geoengineering 7
  10. 03GEo-EnGinEERinG –WELcHE VoRscHLäGE KuRsiEREn?Die wichtigsten, derzeit in der Literatur beschriebenen Vorschläge zum geo-engineering und deren Zuord-nung zu den jeweiligen Kategorien sind in Abbildung 1 dargestellt. in den nachfolgenden Abschnitten 3.1 bis3.2 werden die einzelnen Methoden näher beleuchtet. Der in der Literatur beschriebene aktuelle Wissens-stand zu den einzelnen Methoden weist jedoch große Unterschiede auf. einige Methoden sind lediglich alserste ideen einzustufen, für welche die theoretischen Wirkungszusammenhänge wenig durchdacht und kaumoder gar nicht erforscht sind. Für andere Methoden sind die Erkenntnisse aus Publikationen und Forschungs-ergebnissen bereits detaillierter, so dass für diese schon eine erste Analyse und Bewertung vorgenommenwerden konnte. Der geschilderte ungleiche Wissensstand zu den verschiedenen Vorschlägen spiegelt sichdemzufolge auch in den nachfolgenden Abschnitten des vorliegenden Hintergrundpapiers wider.8 geoengineering
  11. GEo-EnGinEERinG BEEinfLussunG dEs stRAHLunGsHAusHALts BindunG Von KoHLEndioxid änderung der Ober- Ausbringung von erhöhung der installationen im Terrestrisch Marin flächenalbedo Aerosolen in der Albedo von Wolken Weltraum Stratosphäre Zu möglichen negativen Auswirkungen von Aufforstungen wird das UBA ein eigenes Papier entwickeln. * Aufforstungen werden vom Umweltbundesamt nicht als Geo-Engineering-Maßnahmen angesehen. Weißen von Dächern Sulfataerosole Spiegelnde Abscheidung und ozeandüngung und Aufhellung von Scheiben im Speicherung von Ansiedlungen erdnahen orbit CO2 (CCS), CO2- reflektierende Filterung aus der Manipulation metallische Partikel Luft der marinen reflektivere oder Kleinstballons Zonen aus Schichtung Feldfrucht- und Staubpartikeln in grünlandsorten erdnähe Methoden auf Basis von Biokohle und ozeankalkung Biomasse, BE-CCS Wüstenreflektoren Ultradünnes geflecht aus Versenkung von Aluminiumfäden Nutzung der Pro- ernteabfällen änderung der zwischen erde zesse bei Verwit- Albedo ozeanischer und Sonne terung Flächen nutzung der Prozesse bei Ver- riesenspiegel Aufforstung* witterung zwischen erde und SonneABB 1:SCHEMATISCHE DARSTELLUNG DER IN DIESEM Schwarm aus reflektierendenHINTERGRUNDPAPIER ERLäUTERTEN VORSCHLäGE Scheiben zwischenUnD MeTHoDen ZUM geo-engineering erde und SonneVorschläge zur Beeinflussung des strahlungshaushalts System erwärmt sich nun so lange, bis die abgegebeneMotor des Klimas der Erde ist die Strahlung der Sonne. Wärmestrahlung die ankommende SonnenstrahlungEin Teil der Sonnenstrahlung, die auf der Erde an- ausgleicht und sich ein neuer Gleichgewichtszustandkommt, wird durch Wolken, Bestandteile der Luft und einstellt. Ein anderes Beispiel: Steigt der reflektiertedie Erdoberfläche reflektiert. Ein weiterer Teil wird an Anteil der Sonnenstrahlung – die Albedo – sinkt dieder Erdoberfläche und in der Atmosphäre in Wär- Temperatur und die in den Weltraum abgegebenemestrahlung umgesetzt, die teilweise wieder an den Wärmestrahlung verringert sich.Weltraum abgegeben wird. Aufgrund der Energieer-haltung ist das Verhältnis zwischen ankommender und Das grundlegende Prinzip lautet: Ändert sich die be-abgehender Strahlung ausgeglichen: Die ankommende schriebene Energiebilanz, ändert sich auch das globaleSonnenstrahlung abzüglich des reflektierten Anteils Klima der Erde. Folgende Prozesse beeinflussen haupt-der Sonnenstrahlung ist gleich der von der Erde in den sächlich die Energiebilanz:Weltraum abgegebenen Wärmestrahlung. • Änderungen der ankommenden Solarstrahlung durch Änderungen der Erdumlaufbahn um die Son-Wird diese Energiebilanz durch bestimmte Faktoren ne oder durch veränderte Sonnenaktivität;gestört, ändert sich das Klima. Wenn zum Beispiel der • Änderungen der reflektierten Solarstrahlung, bei-Anteil von Treibhausgasen in der Atmosphäre wächst, spielsweise durch Veränderungen der Schnee- undverringert sich zunächst die in den Weltraum abgege- Eisbedeckung der Erdoberfläche;bene Wärmestrahlung, weil die Treibhausgase einen • Änderungen der in den Weltraum abgegebenen Teil dieser Strahlung in der Atmosphäre zurück halten: Wärmestrahlung, beispielsweise durch Änderung desDas System Erdoberfläche/Atmosphäre erwärmt sich. atmosphärischen Gehaltes an Treibhausgasen undDies führt in der Folge auch dazu, dass vermehrt Wär- Aerosolen4mestrahlung in den Weltraum abgegeben wird. Das geoengineering 9
  12. ABB 2: 06 07BEEINFLUSSUNG DES Stratosphärische Aerosole Installationen im WeltraumSTRAHLUNGSHAUSHALTSAnknüpfend an diese Prozesse gibt es eine Reihe vonGeo-Engineering-Vorschlägen, mit denen der Strah-lungshaushalt beeinflusst werden soll (Abb. 2) (engl.:Solar Radiation Management, SRM). Dazu zählen unteranderem die Installation von Spiegeln im Weltraum zurVerringerung der an der Erdoberfläche ankommendenSolarstrahlung oder die Erhöhung der Albedo der Erd-oberfläche durch das Weißen von Dächern. 02 Reflektivere 03 Feldfrucht- und Grünlandsorten Wüstenreflektoren 01 04 Weißen von Dächern und Aufhellung von Änderung der Ansiedlungen Albedo ozeanischer Flächen 05 Erhöhung der Albedo von Wolken10 GEOENGINEERING GEOENGINEERING 11
  13. stRAHLunGsAntRiEBUm eine Störung der Energiebilanz des Systems Erdoberfläche/Atmosphäre zahlenmäßig ausdrücken zu können, wird der so genannte Strahlungsantrieb verwendet. Er ist ein Maß für den Einfluss, den ein Prozess – zum Beispiel ein Anstieg von Treibhausgasen in der Atmosphäre – auf die änderung des Gleichgewichts von einfallender und abgehender Energie im Sy-stem Erdoberfläche/Atmosphäre hat. Aus der Größe des Strahlungsantriebes leiten die Klimatologen ab, welche Bedeutung ein Prozess als potenzieller Antrieb einer Klimaänderung hat. Der Strahlungsantrieb wird in Watt pro Quadratmeter (W/m2) ausgedrückt. ein positiver Antrieb führt tendenziell zur erwärmung, ein negativer Antrieb führt tendenziell zur Abkühlungder erdoberfläche.3.1.1 Vorschläge zur änderung der Albedo von oberflä- sonnigen Regionen und im Sommer effektiv, weil dortchen mehr Sonnenstrahlung reflektiert werden kann als inDie einfallenden Sonnenstrahlen werden von Oberflä- Regionen mit geringerer Sonnenscheindauer. Zusätz-chen und Körpern auf der Erde je nach Farbe und Be- lich würde dies Energieeinsparungen beim Betrieb vonschaffenheit in unterschiedlichem Maße reflektiert. So Klimaanlagen ermöglichen.haben Schnee- und Eisflächen ein höheres Rückstrahl-vermögen als dunkle Flächen, wie zum Beispiel Ozeane. Die Methode ist im Hinblick auf ihre WirkungsweiseDas Maß für das Rückstrahlvermögen wird als Albedo klar überschaubar. Sie stellt keinen größeren Eingriffbezeichnet und ist das Verhältnis der Strahlung, die von in die Natur dar, als es Städte, Straßen, Siedlungen etc.einem Objekt zurückgeworfen wird, zur Strahlung, die ohnehin bereits sind. In diesem Sinne könnte die Maß-bei dem Objekt ankommt. Weiße Oberflächen besitzen nahme sofort umgesetzt werden.eine hohe Albedo. Sie erwärmen sich in der Folge weni-ger als dunkle. Von Nachteil ist, dass die Anstriche bei Verschmut- zungen immer wieder gereinigt oder erneuert werdenVerschiedene Vorschläge im Rahmen des Geo-Enginee- müssten. Zumindest beim ersten Anstrich mit weißerring machen sich genau diese Eigenschaft zunutze und Farbe könnten zusätzliche Ressourcen verbrauchtzielen darauf ab, die Albedo zu erhöhen. Erhöht sich die werden, wenn der existierende Anstrich eigentlichAlbedo, nimmt der in Richtung Weltraum reflektierte noch nicht erneuert werden muss. Sollten die weißenAnteil der Sonnenstrahlung zu, die Luft in Bodennähe Anstriche giftige Substanzen enthalten, wäre dies einkühlt sich in der Tendenz ab. weiterer negativer Aspekt. Weißen von Dächern und Aufhellung von Zudem wären große Siedlungsflächen weltweit einzube- 01 menschlichen Ansiedlungen ziehen, um einen – trotzdem geringen – globalen EffektDer Vorschlag sieht vor, Dächer, Straßen, und Gehwege zu erzielen. Die Umsetzung des Vorschlags in die Praxisweiß zu streichen, um die Albedo von Siedlungen zu könnte mehrere Jahrzehnte dauern. Eine Studie schätzterhöhen (Akbari et al. 2009). Dies wäre vor allem in für die verfügbare urbane Fläche als Effekt der Methode12 geoengineering
  14. eine mögliche Änderung des Strahlungsantriebs um besonders geeignet, um die Albedo zu erhöhen, einnur -0,01 bis -0,2 W/m2 (Lenton & Vaughan 2009). Dies solcher Eingriff hätte jedoch gravierende Folgen für diewäre im Vergleich zum gesamten, durch den Menschen Umwelt. Das Abschotten des Sonnenlichtes durch dasim Jahr 2005 erzeugten Strahlungsantrieb von 1,5 W/m2 Abdecken des Wüstenbodens würde die Lebensgrundla-(IPCC 2007a) nur ein sehr geringfügiger Beitrag. Die ge in einem der empfindlichsten Lebensräume der ErdeMethode wird als eine der am wenigsten effektiven und zerstören. Auch die düngende Funktion der Wüsten fürteuersten Vorschläge eingeschätzt (Royal Society 2009). die Ozeane wäre eingeschränkt. Denn mit Wüstensand,Wendete man die Methode auf nur 1 % der Festlandso- der in der Atmosphäre über weite Strecken transpor-berfläche an, lägen die Material- und Arbeitskosten mit tiert wird, gelangt auch Eisen in die Ozeane, das einerund 300 Mrd. US$ pro Jahr bereits sehr hoch. wichtige Rolle für die Nährstoffversorgung der Meeres- algen spielt. Hinzu tritt ein weiteres Problem: Eine der- Reflektivere Feldfrucht- und Grünlandsorten artige Änderung der Albedo könnte sich auf lokale und 02 Vergleichbar mit der Methode des Weißens regionale Wetter- und Niederschlagsmuster auswirken,menschlicher Siedlungen gibt es den Vorschlag, das un- zum Beispiel auf die Monsunzirkulationen.terschiedlich starke Rückstrahlvermögen von Pflanzenzu nutzen. Die Idee ist, in der Landwirtschaft geeig- Albedo des Ozeans 04nete Pflanzensorten einzusetzen, die mehr Licht in Andere Vorschläge sehen vor, die Rückstrah-Richtung Weltraum zurückstrahlen, als das bei derzeit lung des Sonnenlichtes durch helle, reflektierendegenutzten Arten der Fall ist. Ein Beispiel hierfür ist der Gegenstände (z. B. schwimmende Kissen) auf derMais. Es gibt verschiedene Untersorten von Mais, deren Meeresoberfläche zu erhöhen. Würde die Idee in derAlbedo sich um bis zu 8 % unterscheidet. Die weltweite benötigten Größenordnung umgesetzt werden, wärelandwirtschaftliche Nutzfläche und die vom Menschen ein gigantischer Teil des größten zusammenhängendennicht oder teilweise genutzte bewachsene Landschaft Ökosystems der Welt von einer Versorgung mit Licht ab-bedecken rund ein Drittel der Landoberfläche. Würden geschnitten. Sonnenlicht ist jedoch eine Voraussetzungreflektivere Arten diese Fläche bewachsen, gehen Schät- für Prozesse, die Leben im Meer und auf dem Festlandzungen von einer Verringerung des Strahlungsantriebes erst ermöglichen. Die Ozeane spielen im Sauerstoff- undum maximal 0,59 W/m2 aus (Hamway 2007). Kohlenstoffkreislauf der Erde eine ganz wesentliche Rolle, da sie Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufneh-Eine konsequente Umsetzung dieses Vorschlages men und speichern. Vielfältige Funktionen der Ozeanedürfte jedoch allein an der Größenordnung der Fläche würden bei Anwendung dieser Methode maßgeblichscheitern. Der Aufwand für den Austausch des Pflan- gestört werden. Zusätzlich wären Umweltauswirkungenzenbewuchses in diesem Umfang stünde zudem in durch den erzeugten Abfall sowie den notwendigenkeinem Verhältnis zur erzielten Wirkung. Selbst wenn Installations-, Wartungs- und Entsorgungsaufwand zues gelänge, Sorten zu finden, die in den verschiedenen erwarten. Plastikmüll im Meer ist eines der offensicht-betroffenen Klimazonen gleich bleibenden Ertrag lichen Probleme. Vor allem Kunststoffprodukte undgarantieren, wäre der Eingriff in die Natur insgesamt -partikel reichern Schadstoffe an, werden mit Nahrungbeispiellos und der damit verbundene Verlust ganzer verwechselt und gelangen so in die NahrungsnetzeÖkosysteme völlig inakzeptabel. Im Falle des Entstehens (UBA 2010a). Die Idee, Gegenstände auf dem Meer zugroßer Monokulturen wäre neben der Artenvielfalt platzieren, stünde damit im starken Widerspruch zuauch die wirtschaftliche Unabhängigkeit der landwirt- dem Ziel, den Müll in den Weltmeeren zu reduzieren.schaftlichen Produzenten bedroht. Hinzu kommt ein rein praktisches Problem. Um den Effekt auf die Albedo in vollem Umfang zu gewähr- Wüstenreflektoren leisten, müssten die reflektierenden Flächen frei von 03 Die Idee, Wüstengebiete mit reflektierenden Verschmutzungen und Bewuchs sein. Die dafür nötigenPlanen zu bedecken, setzt ebenfalls auf das Prinzip, die Reinigungen würden zusätzliche Kosten sowie Chemi-Albedo des Untergrundes zu erhöhen. Um einen deut- kalieneinträge verursachen und erforderten außerdemlichen Effekt zu erzielen, wäre auch bei dieser Methode einen hohen technischen Aufwand.– wie bei den vorangegangenen Vorschlägen – eineextrem große Fläche einzubeziehen. Die Royal Society 3.1.2 Erhöhung der Albedo von Wolken 05(2009) schätzt, dass 10 % der Festlandsoberfläche mit re- Wolken bestehen aus Millionen kleinsterflektierenden Materialien bedeckt werden müssten, um Wassertröpfchen. Für ihre Entstehung spielen nebendie durch den Menschen hervorgerufene Erwärmung Temperatur und Luftfeuchte kleinste Partikel, wie Sand-des Klimas auszugleichen. Zur Umsetzung der Idee wä- körner, Salzkristalle oder Staub (so genannte Konden-ren enorme Geldbeträge für Material, Durchführung, sationskerne), an denen Wasser kondensieren und sichInstandhaltung und Entsorgung aufzuwenden. Tröpfchen bilden können, eine wesentliche Rolle. DerWüstengebiete erscheinen zwar durch hohe jährliche Gehalt an Wassertröpfchen bestimmt die Reflektionsei-Sonneneinstrahlung und geringe menschliche Nutzung genschaften von Wolken und damit ihre Albedo. geoengineering 13
  15. Die Erhöhung der Albedo von Wolken ist ein wei- dieser Methode hängen einerseits maßgeblich vonterer Vorschlag zum Geo-Engineering im Rahmen den verwendeten Partikeln und deren Herstellung ab,der Beeinflussung des Strahlungshaushaltes der Erde. andererseits davon, wie die Partikel in die AtmosphäreDieser Vorschlag wäre auf niedrige Wolken über den ausgebracht werden, ob beispielsweise mit SchiffenOzeanen – sie bedecken etwa ein Viertel der Ozean- oder Flugzeugen.fläche – anwendbar. Die maritime Atmosphäre ist inder Tendenz sauberer und staubfreier. Eine künstliche 3.1.3 stratosphärische Aerosole 06Anreicherung der maritimen Atmosphäre mit Kon- Die Erdatmosphäre wird vertikal in mehreredensationskernen könnte die Wolkenalbedo merklich Schichten eingeteilt. Die unterste Schicht ist die Tropo-erhöhen, weil sich dann erheblich mehr und kleinere sphäre, auf die in einer Höhe von etwa 7 bis 17 km (jeTröpfchen bilden würden, die das Sonnenlicht stärker nach geographischer Breite - über den Tropen höherstreuen und zurückwerfen würden. Zudem erhöhen als über den Polen) die Stratosphäre folgt, die bis inkleinere Tröpfchen die Lebenszeit der Wolken, denn es eine Höhe von etwa 50 km reicht. In der Stratosphäredauert länger, bis sich so große Tropfen bilden, dass die sind die Austauschprozesse von Luftmassen erheblichWolken abregnen. Latham et al. 2008 schätzen, dass die geringer als in der Troposphäre. Deshalb verweilenVerdopplung der Wolkentröpfchen in den Wolken über Substanzen, die in die Stratosphäre gelangen, dortden Ozeanen die Albedo so weit erhöhen würde, dass deutlich länger als in der Troposphäre und sind damitdamit eine Verdopplung des atmosphärischen CO2-Ge- auch wirkungsvoller. Das wird deutlich am Beispiel vonhaltes gegenüber dem vorindustriellen Niveau kompen- Vulkanausbrüchen. Beim Ausbruch großer Vulkanesiert werden könnte. Die bisherigen Überlegungen zu werden Ascheteilchen und Schwefelverbindungen oftkünstlichen Kondensationskernen konzentrierten sich in Höhen von 10 bis 20 km geschleudert. Dort verwei-dabei auf winzige Salzpartikel, die aus dem Meerwasser len die Schwefelsäure- und Ascheteilchen viele Monategewonnen und in die Atmosphäre gesprüht werden. bis hin zu Jahren und bewirken, dass weniger Son- nenlicht bis zur Erdoberfläche durchdringt. So führenGeeignete Regionen für die Erhöhung der Wolkenal- Vulkanausbrüche in der Tendenz zu einer Abkühlung,bedo sind die Gebiete vor den Westküsten Nord- und die beim Ausbruch einzelner großer Vulkane bis zuSüdamerikas sowie vor der Westküste Afrikas. Durch einigen Jahren andauern kann. Nach dem Ausbruch desSchiffe oder Flugzeuge könnten geeignete Partikel, die Pinatubo im Jahre 1991 wurde in den folgenden zweials Kondensationskerne wirken, ausgebracht werden. Da Jahren ein Rückgang der globalen Mitteltemperatur inWolken räumlich unregelmäßig verteilt sind und ihre Bodennähe um 0,1 bis 0,2 °C beobachtet (Robock & MaoLebensdauer beschränkt ist, müsste die Freisetzung der 1995).Partikel jedoch in größerer Menge, mit ausreichenderräumlicher Verteilung und häufig wiederholt erfolgen. Auf der Grundlage der zuvor beschriebenen Effekte gibtBesonders bei der Freisetzung durch Schiffe erreicht nur es eine Reihe von Vorschlägen zum Geo-Engineering.ein geringer Teil dieser Partikel die Gebiete, in denen Diese reichen von der Ausbringung von Aluminium-Wolkenbildung stattfindet und Wolken vorhanden sind. schnipseln oder reflektierenden Kleinstballons in die Stratosphäre bis zur Ausbringung von Chemikalien, vorDer Vorschlag ist zwar technisch grundsätzlich umsetz- allem von Schwefelverbindungen. Kleinstballons undbar, aber die Anwendung ist auf bestimmte Meeresre- andere reflektierende Gegenstände müssten jedochgionen begrenzt. Außerdem können die notwendigen zunächst in großer Anzahl und mit entsprechendemPartikel durch Flugzeuge und Schiffe nur in begrenzter Energieaufwand hergestellt werden. Zudem würdenMenge freigesetzt werden. Die Methode hätte einen diese Gegenstände nach einer gewissen Zeit aus derVorteil: Einmal eingesetzt, könnte die Abkühlungswir- Stratosphäre in die Troposphäre absinken und dort un-kung rasch eintreten, der Einsatzort bei Bedarf gewech- ter Umständen den Flugverkehr behindern oder andereselt oder das Verfahren kurzfristig gestoppt werden. nachteilige Auswirkungen haben. Die Umsetzung dieserEine Anwendung der Methode auf großen Flächen stellt Vorschläge ist deshalb wenig realistisch.aber einen Eingriff in lokale bis regionale Wetter- undStrömungsmuster dar. Dabei wären Auswirkungen auf Häufiger diskutiert wird die Idee, SchwefelwasserstoffWindsysteme, Meeresströmungen und Niederschläge oder Schwefeldioxid in der Stratosphäre freizusetzen.sowie möglicherweise dadurch auf Meeresorganismen Diese Substanzen würden dort zu Sulfatpartikeln mitdenkbar. geeigneter Größe oxidieren, die das Sonnenlicht streuen und damit eine geringere Sonneneinstrahlung an derEines kann bereits jetzt festgehalten werden: Bevor Erdoberfläche bewirken. Rasch et al. 2008 schätzen,die Anwendung einer solcher Methode tatsächlich in dass zum Ausgleich der erwärmenden Wirkung derBetracht gezogen würde, müßten die Auswirkungen auf durch den Menschen ausgestoßenen Treibhausgasedas Klima und die Umwelt detailliert erforscht werden. zwischen 1,5 und 5 Terragramm5 Schwefel pro JahrDie Umweltverträglichkeit und der Energieaufwand in der Stratosphäre freigesetzt werden müssten. Die14 geoengineering
  16. abkühlende Wirkung würde dabei erheblich von & Dai 2007). Modellsimulationen ergaben Störungender Größenverteilung der gebildeten Aerosolpartikel des afrikanischen und asiatischen Sommermonsunsabhängen und wäre nicht von vornherein klar. Zudem und eine Reduzierung der Niederschläge, die Voraus-verbleiben diese Aerosole nur eine gewisse Zeit in setzung für die Nahrungsmittelproduktion für Milliar-der Stratosphäre, so dass in regelmäßigen Abständen den von Menschen sind (Robock et al. 2008). Nicht nurSchwefelverbindungen ausgebracht werden müssten, landwirtschaftliche Erträge würden wahrscheinlichum einen langfristigen Effekt zu garantieren. Generell zurückgehen, auch Wälder und andere natürliche Koh-ist diese Methode in ihrer Wirkung schwer zu steu- lenstoffsenken könnten betroffen sein. Neben der Beein-ern. Es ist nicht ausreichend wissenschaftlich geklärt, flussung globaler Wetterphänomene sorgte der Aus-wie viel Schwefelverbindungen zu welcher Zeit in die bruch des Pinatubo auch für eine deutliche ReduktionStratosphäre eingebracht werden müssten, um den ge- des stratosphärischen Ozons um weltweit 2 % (Harris etwünschten Effekt auf die bodennahe Lufttemperatur zu al. 1997). Der mögliche Abbau stratosphärischen Ozonserzielen. Wir können nicht davon ausgehen, dass sich durch chemische Reaktionen an den Sulfattröpfchen istgenau die gleichen Prozesse abspielen würden wie bei ein weiterer, sehr kritischer Nebeneffekt der Methode.Vulkanausbrüchen. Möglicherweise könnte bei dieser Methode als uner- wünschte Nebenwirkung auch saurer Regen entstehen.Die Ausbringung von Schwefelverbindungen in der Ob und inwieweit dieser Nebeneffekt eintreten kann,Stratosphäre scheint in finanzieller Hinsicht – gemes- muss noch untersucht werden.sen an Material- und Betriebskosten – ein vergleichs-weise preisgünstiger Vorschlag zu sein. Ungeachtet Wir fassen zusammen, dass die Methode der dauer-dessen schätzen wir diese Methode aber als besonders haften Schaffung einer künstlichen Sulfataerosolschichtproblematisch ein, weil sie erhebliche unerwünschte in der Stratosphäre erhebliche – auch nicht gewünschteNebenwirkungen haben kann. So sind beispielsweise, – Auswirkungen haben kann. Es ist gegenwärtig nichtverursacht durch die verminderte Sonneneinstrahlung möglich, diese Auswirkungen in ausreichendem Maßeam Boden, Auswirkungen auf die Wolkenbildung in zu ermitteln und eine hinreichende Risikoabschätzungder Troposphäre wahrscheinlich. Beobachtungen nach durchzuführen. Aus Vorsorgegründen darf diese Metho-dem Ausbruch des Pinatubo zeigen auch einen Rück- de vor hinreichender Klärung der möglichen Risikengang der Niederschläge über Landflächen (Trenberth keinesfalls zur Anwendung kommen. geoengineering 15
  17. 3.1.4 Beeinflussung des strahlungshaushaltes Alternativ wird eine Position für reflektierendes Materi- 07 durch installationen im erdnahen Weltraum al zwischen Erde und Sonne vorgeschlagen, an der bei-Die Temperatur auf der Erde hängt entscheidend von spielsweise ein einzelner Riesenspiegel, ein ultradünnesder eingestrahlten Sonnenenergie ab. Deshalb werden Geflecht aus Aluminiumfäden oder Billionen reflektie-Ideen diskutiert, mit Hilfe von Installationen im Welt- render Scheiben installiert werden könnten. So wäre fürraum die auf der Erde ankommende Sonnenstrahlung eine Reduktion der Sonnenstrahlung um rund 2 % einzu reduzieren. Als Standorte werden erdnahe Umlauf- Sonnenschild von circa 3 Millionen Quadratkilometernbahnen, der Mond oder eine Position zwischen Erde nötig (Royal Society 2009).und Sonne genannt. Die Installation von spiegelnden Objekten im WeltraumDie Vorschläge für Installationen im erdnahen Raum würde zu einer Änderung der solaren Einstrahlung anreichen von spiegelnden Scheiben bis zu Saturn-ähn- der Erdoberfläche führen, die jedoch nicht gleichmäßiglichen Ringen aus Staubpartikeln. Um die Sonnenein- auf der Erde verteilt wäre. Dies würde einen gravie-strahlung um 2 % zu reduzieren, wäre eine Masse von renden Eingriff bedeuten, der sich auf die atmosphä-2 Milliarden Tonnen Staubpartikeln nötig (Royal Society rische und ozeanische Zirkulation auswirken würde.2009). Dünne Scheiben und Staub würden jedoch wahr- Denn die atmosphärische Zirkulation wird wesentlichscheinlich nach einem gewissen Zeitraum auf die Erde durch die unterschiedlichen Einstrahlungsverhältnisseabsinken (Keith & Dowlatabadi 1992). am Äquator und den Polen gesteuert. Ändern sich diese16 geoengineering
  18. Strahlungsgrößen, hat das weitreichende Auswirkungen Eingriffs, der im Rahmen des Geo-Engineering erforder-auf die Zirkulation und damit auf Temperaturen, lich wäre, um einen merklichen Effekt auf das globaleVerdunstung, Bewölkung und Niederschläge in vielen Klima zu erzielen, eine außerordentliche SchwierigkeitRegionen der Erde. Daraus ergeben sich wiederum Kon- und Herausforderung dar. Generell scheinen die Errich-sequenzen für die Lebensbedingungen des Menschen, tung, der Betrieb, die Wartung der nötigen Infrastruk-die Nahrungsmittelproduktion und die Stabilität von tur sowie die notwendige kontinuierliche AnwendungÖkosystemen. fast all dieser Geo-Engineering-Maßnahmen einen enormen Energie- und Materialaufwand vorauszuset-Es gibt erhebliche Bedenken über die Höhe der Kosten. zen. Bei den meisten Maßnahmen zur BeeinflussungDarüber hinaus ist fraglich, ob diese Geo-Engineering- des Strahlungshaushalts ist zu erwarten, dass der Auf-Maßnahmen umkehrbar sind oder schnell gestoppt wer- wand in keinem angemessenen Verhältnis zur erzieltenden können. Die Steuerbarkeit von in großer Zahl oder Wirkung steht.weit von der Erde ausgebrachten künstlichen Objektenist schwierig, so dass damit zudem ein Sicherheitsrisiko Selbst wenn mit Maßnahmen zum Geo-Engineeringverbunden ist. eine Abkühlung des globalen Klimas erreichbar wäre, ist nicht klar, welche Klimaänderungen dabei im regi-3.1.5 zusammenfassung und Bewertung der Methoden zur onalen Maßstab verursacht werden. Die TemperaturenBeeinflussung des strahlungshaushaltes und Niederschläge können sich ändern, ebenso könnenDie Geo-Engineering-Methoden zur Beeinflussung des Änderungen der Zirkulation eintreten. Diese Verände-Strahlungshaushaltes knüpfen nicht an der Ursache der rungen können sich in den verschiedenen RegionenKlimaerwärmung an. Sie ändern nichts an der Tatsache, der Erde sehr nachteilig auf Mensch und Umweltdass Treibhausgase in die Atmosphäre emittiert werden auswirken.und deren Konzentrationen weiter ansteigen. Damitbleiben nach wie vor große ökologische Folgeprobleme Installationen im Weltraum, die die Einstrahlung anwie die Ozeanversauerung bestehen, die zu drama- der Erdoberfläche verändern, könnten die gesamtetischen Folgen für die Tier- und Pflanzenwelt der Meere atmosphärische und damit auch die ozeanische Zirkula-führen kann. Mit den Methoden zur Beeinflussung des tion beeinflussen. Darüber hinaus sind Vorschläge, dieStrahlungshaushaltes soll lediglich das erwärmte Klima auf eine Änderung der Reflektivität von Wolken oderreguliert werden. Teilen der Erdoberfläche abzielen, in ihrer Wirkung erheblich von Einflüssen wie der Bewölkung und demBei fortgesetzter Emission von Treibhausgasen müssten Niederschlag abhängig und benötigen zudem Flächendiese Eingriffe kontinuierlich erfolgen, um den Tempe- von enormer Größe.raturanstieg zu begrenzen. Eine Beendigung der Maß-nahmen würde wegen des Anstiegs der Treibhausgas- Für die Mehrheit der Methoden sind die Annahmenkonzentrationen zu einer rasanten Erwärmung führen. über die anfallenden Kosten sehr unsicher. Die Folge-Diese Maßnahmen können deshalb selbst dann kaum kosten können schon allein wegen der großen Unsi-beendet werden, wenn sie erhebliche oder schwerwie- cherheiten über die Nebenwirkungen nicht geschätztgende Schäden verursachen. werden.Bei vielen dieser Methoden ist derzeit völlig unklar, ob Sowohl bezüglich der Kosten als auch mit Blick auf einesie in der Praxis überhaupt funktionieren. Es handelt Vielzahl unkalkulierbarer Risiken stellen Methoden zursich überwiegend um theoretische Vorschläge, die Beeinflussung des Strahlungshaushaltes keine vernünf-kaum mit Forschungsergebnissen unterlegt sind. Die tige Alternative zu Klimaschutzmaßnahmen dar, die anWirksamkeit vieler Methoden kann nicht ausreichend den Wurzeln – den anthrophogenen Treibhausgasemis-eingeschätzt werden. Es können erhebliche, nicht vor- sionen – ansetzen.hersehbare Nebenwirkungen auftreten, deren Risikennicht bekannt und kalkulierbar sind. Einige Methoden,wie zum Beispiel die Einbringung von Schwefel in dieStratosphäre würden bei ihrer praktischen Erprobungein globales Großexperiment mit unbekanntem Aus-gang darstellen.Der global gemittelte Strahlungsantrieb für die durchden Menschen freigesetzten Treibhausgase betrug imJahr 2008 2,74 W/m2, davon entfielen allein auf Koh-lendioxid 1,74 W/m2 (NOAA 2009). Mit Blick auf diesenStrahlungsantrieb stellt schon die Größenordnung des geoengineering 17
  19. ABB 3: 02 06 KohlenstofffilterungBINDUNG VON KOHLENDIOXID aus der Umgebungs- Aufforstung* luft3.2 Vorschläge zur Bindung von KohlendioxidEine zweite Gruppe von Geo-Engineering-Maßnahmen 09verfolgt das Ziel, die Konzentration des Treibhausgases OzeankalkungCO2 in der Atmosphäre zu verringern. Erreicht werdensoll dieses Ziel dadurch, dass CO2 möglichst dauerhaft 05dem Kohlenstoffkreislauf entzogen wird (engl.: Carbon Nutzung von 07Dioxide Removal, CDR) (siehe Abbildung 3). Bioenergie mit Koh- lenstoffabscheidung OzeandüngungDiese Gruppe von Geo-Engineering-Maßnahmen kann und -speicherungzum einen nach dem Ort der Anwendung in terre-strische und marine Methoden unterschieden werden.Zum anderen kann eine Aufteilung in drei Untergrup- 01 11pen nach der Methode des Entzugs des Kohlendioxidsaus dem Kohlenstoffkreislauf vorgenommen werden. Er- Abscheidung und Nutzung der Speicherung von Prozesse bei derstens soll CO2 selbst dauerhaft unterirdisch gespeichert CO2 (CCS) Verwitterungwerden (3.2.1, 3.2.2 und 3.2.4). Die zweite Untergruppebezieht sich auf Vorschläge, bei denen in Biomasse 08gebundener Kohlenstoff dem Kreislauf entzogen wird(3.2.3 – 3.2.6). Drittens kann CO2 mineralisch gebunden Manipulationwerden (3.2.7). der marinen Schichtung 03 04 Direkte Speicherung von Biomasse Umwandlung von Biomasse zu „Bio- kohle“ 10 Versenkung von Ernteabfällen* Aufforstungen werden vom Umweltbundesamt nicht als Geo-Engineering-Maßnahmen angesehen.Zu möglichen negativen Auswirkungen von Aufforstungen wird das UBA ein eigenes Papier entwickeln.18 GEOENGINEERING GEOENGINEERING 19
  20. AnMERKunG zu dEn EinHEitEn1 Gigatonne Kohlenstoff (Gt C) entspricht 109 Tonnen Kohlenstoff (t C). 1 Tonne Kohlenstoff entspricht 3,67 Tonnen Kohlendioxid.Oft findet man auch die Einheit Petagramm (Pg), wobei 1 Pg = 1015 Gramm = 1 Gt.Da beim Kohlenstoff-Kreislauf nicht nur das gasförmige Kohlendioxid betrachtet wird,sondern alle Verbindungen, in denen Kohlenstoff vorkommt,beziehen sich diese Angaben immer auf gt Kohlenstoff. 3.2.1 Abscheidung und speicherung von ABB 4: 01 Kohlendioxid (ccs) SCHEMATISCHER VERGLEICH DER SPEZIFISCHEN CO2-PRO-CO2-Emissionen von großen stationären Punktquellen DUKTION ZWISCHEN KONVENTIONELLEN KRAFTWERKEN UND (vor allem Kohlekraftwerken) sollen dauerhaft am Über- KRAFTWERKEN MIT VOLLSTäN-tritt in die Atmosphäre gehindert werden, indem das DIGER INTEGRATION VON CCSCO2 aus dem Rauchgas abgeschieden und anschließenddauerhaft gespeichert wird (Englisch: Carbon Captureand Storage: CCS). Das abgeschiedene CO2 muss in tiefgelegene geologische Formationen verpresst werden,die geeignet sind, eine dauerhafte Speicherung zugewährleisten. Je nach Entfernung des Speicherorts vonder Punktquelle ist eine entsprechende Transportinfra-struktur vorzusehen (UBA 2009a).Das Potenzial von CCS hängt in erster Linie von dentatsächlich verfügbaren Kapazitäten geeigneter Spei-cher ab. Die Eignung der Speicher ist im Wesentlichenam dauerhaften Abschluss des verbrachten Gases zumessen. Bei CCS müssen Speichergröße, Lage und diezeitliche Verfügbarkeit der Speicher an die jeweiligenEmissionsquellen angepasst sein. Die konkrete geolo-gische Erkundung ist noch nicht weit genug fortge-schritten, um verlässliche Aussagen über die Sicherheit,Aufnahmefähigkeit und Kapazitäten geologischer Das Potenzial von CCS und weiteren Verfahren mitSpeicherformationen geben zu können. CO2-Speicherung ist durch die Konkurrenz zu anderen Nutzungen des Untergrundes, wie die Energiespeiche-Die meisten Pilotprojekte testen die Integration der rung für Erd-/Biogas oder Wasserstoff, ferner Rohstoff-CO2-Abscheidung bei der Kohleverstromung. Es gibt gewinnung und Geothermie eingeschränkt. Das UBAweltweit bislang kein Beispiel für den großtechnischen empfiehlt dafür zu sorgen, dass nachhaltige NutzungenEinsatz des gesamten Verfahrensablaufs von der Abschei- – wie die geothermische Wärme- und Stromerzeugungdung bis zur Speicherung und keine Erfahrung mit der – durch die Anwendung von CCS nicht eingeschränktAbscheidung des kompletten CO2- Abgasstroms eines werden (UBA 2009a).Kraftwerks. Mit einer kommerziellen Verfügbarkeit istfrühestens ab 2025 zu rechnen (UBA 2009a; WI 2010). In jedem Einzelfall ist zu untersuchen, welche lokalen Umweltwirkungen die CO2-Speicherung haben kann;CCS wird üblicherweise nicht zu den Geo-Engineering etwa die Versalzung durch die Verdrängung salzhalti-Methoden gezählt, sondern häufig als CO2-Minderungs- ger Wässer in Grundwasserleiter und/oder eine Versau-option bezeichnet, obwohl es als End-of-pipe-Techno- erung des Trinkwassers. Schließlich ist zu bedenken,logie die Entstehung von CO2 nicht vermeidet. Für die dass bei der CO2- Speicherung potenziell das Risiko vonAbscheidung und den Transport muss zudem Energie CO2-Leckagen – und damit für ein Entweichen des Gasesaufgewandt werden, so dass z. B. bei der Kohleverstro- aus den Speichern – besteht.mung ca. 30 % mehr Kohle je produzierter Kilowatt-stunde verbrannt werden muss und dementsprechend Das UBA befürwortet grundsätzlich die weitere Erfor-mehr CO2 und weitere Umweltwirkungen der Kohlever- schung dieser Technologie, hält aber einen gesetzlichenstromung entstehen (Abb. 4). Rahmen für erforderlich, der die Sicherheitsanforderun-20 geoengineering
  21. gen so hoch setzt, dass CCS verantwortet werden kann. zur CO2-Filterung in erheblichem Umfang nachteilig aufSo hat das UBA für das geplante Gesetz zu CO2-Trans- die Umwelt auswirken. Die Risiken der CO2-Speicherungport und -Speicherung notwendige Grundlagen für die sind im Kapitel 3.2.1 beschrieben.Umweltanforderungen der CCS-Technologie formuliert(UBA 2009a). 3.2.3 Methoden auf Basis von Biokohle und Biomasse Bei pflanzlichen Wachstumsprozessen wird durch 3.2.2 Kohlenstofffilterung aus der umgebungsluft Photosynthese Kohlendioxid in Pflanzen gebunden. 02 Kohlendioxid kann auch direkt aus der Um- Landökosysteme entfernen so jedes Jahr über 3 Gt Koh-gebungsluft gefiltert werden. Diskutiert werden drei lenstoff (ca. 11 Gt CO2) aus der Atmosphäre (CanadellFiltertechniken: Filterung, die in Abhängigkeit von der & Raupach 2008). Pflanzen speichern Kohlenstoff inLuftfeuchtigkeit gesteuert wird und Anlagerung des besonderem Maße in derjenigen Lebensphase, in der sieCO2 an Feststoffen, pH-reguliert in Flüssigkeiten oder deutlich an Masse zunehmen.katalysiert mit Hilfe von Enzymen. Wenn die Pflanzen absterben und zersetzt oder ver-Die Idee solcher Filtertechniken ist, Anlagen – zum Bei- brannt werden, wird der in ihnen gespeicherte Kohlen-spiel so genannte „künstliche Bäume“– großflächig ent- stoff überwiegend als CO2 freigesetzt. So werden in denlang von Straßen zu errichten, die der Umgebungsluft Tropen durch Brandrodung und Abholzung jedes JahrCO2 entziehen mit der Möglichkeit, das Gas anschließend etwa 1,5 Gt Kohlenstoff frei. Pflanzen sind also nur einim Untergrund oder der Tiefsee zu lagern. Es bestehen vorübergehender Speicher von Kohlenstoff. Gleiches giltkaum Zweifel, dass diese Methode technisch möglich für Produkte aus Pflanzen, wie Holzprodukte (Möbel)ist, aber weil die CO2-Konzentration in der Atmosphäre oder Biokraftstoffe.mit 0,04 % beispielsweise etwa 300-fach geringer istals im Rauchgas eines Kraftwerks, ist die Effizienz der Die nachfolgenden Vorschläge für Geo-Engineering-Abscheidung von vornherein begrenzter als bei CCS. Das Maßnahmen zielen darauf ab, den Kohlenstoff in denVerfahren ist damit deutlich teurer als CCS. Pflanzen selbst zu speichern oder in Produkten, die aus den Pflanzen hergestellt wurden, zum Beispiel Bauholz.Der Betrieb der Anlagen würde enorme zusätzliche Gemeinsam ist diesen Methoden, dass ihr PotenzialEnergie benötigen – insbesondere für die Trennung des über die Verfügbarkeit von Biomasse beschränkt ist. DerCO2 von den Filterstoffen. Angenommen, die eingesetz- Anbau von Biomasse zu diesen Zwecken erfordert einete Energie stammte aus einem vergleichbaren Energie- Intensivierung der Landwirtschaft. Das Risiko einer Ver-mix, wie er heute verwendet wird, würde mindestens stärkung bereits bestehender lokaler Umweltprobleme,halb so viel zusätzliches CO2 emittiert, wie der Atmo- wie Wassermangel, Bodendegradation, Erosion, Dünger-sphäre entzogen wird (Dessler, 2009). Der Vorteil der und Pestizideinsatz sowie Reduzierung der Artenvielfalt,Kohlenstofffilterung aus der Umgebungsluft besteht ist im Einzelfall zu prüfen, wie auch die mögliche Kon-darin, dass die Methode praktisch überall angewendet kurrenz hinsichtlich des Bedarfs an fruchtbaren Ackerflä-werden kann. Durch die Nähe etwa zu einem Un- chen für die Nahrungsmittelproduktion.tergrundspeicher könnten Kosten für den Transportgespart werden. Weiterer Vorteil gegenüber CCS ist,dass die Umgebungsluft im Unterschied zu Abgasströ-men relativ unbelastet von Schadstoffen ist, die bei derFilterung oder der Ablagerung zusätzliche Problemeverursachen könnten.Dennoch lägen die Kosten wahrscheinlich bei eini-gen Hundert Euro pro Tonne CO2 und damit deutlichhöher als die Kosten für konventionelle Minderungs-maßnahmen (Keith et al. 2009). Da es bislang weltweitnoch kein einziges Demonstrationsprojekt für dieseMethode gibt, sind die Kosten schwer einzuschätzen.Diese Methode setzt auf eine große Anzahl von An-lagen, da die einzelne Anlage nur geringe MengenCO2 bindet. Dies bedingt demzufolge einen enormenlogistischen Aufwand. Nicht zuletzt ist – ähnlich wiebei CCS – dieser Ansatz begrenzt durch die Kapazitätenverfügbarer Speicher für CO2. Insbesondere bei einerAnwendung in einem klimarelevanten Umfang würdensich der Einsatz und die Entsorgung der Chemikalien geoengineering 21
  22. Direkte Speicherung von Biomasse Hydrothermalen Karbonisierung (HTC) untersucht. Da- 03 Durch eine gezielte Speicherung von Biomasse bei soll Biomasse unter hohem Druck in Wasser erhitztsoll verhindert werden, dass bei den natürlich statt- und auf diese Weise verkohlt werden. Abhängig vomfindenden Zersetzungsprozessen von abgestorbenem Ausgangsmaterial soll es möglich sein, durch PyrolysePflanzenmaterial CO2 wieder an die Atmosphäre bis zur Hälfte und durch HTC zwischen 70 und 80 % desabgegeben wird. Als Ausgangsmaterial kommen alle in der Biomasse enthaltenen Kohlenstoffs in BiokohleFormen von Pflanzenmaterial in Frage. Das Pflanzen- umzuwandeln. Biokohle, vermischt mit natürlichen,material soll hierfür entweder luftdicht verschlossen im ertragsarmen Böden, soll erst nach mehreren Jahr-Boden eingelagert oder im Meer versenkt werden (siehe zehnten bis Jahrhunderten allmählich zersetzt werden.Kapitel 3.2.6). Der Energieaufwand für die Umsetzung Währenddessen soll sich die Bodenqualität hinsichtlichdes Vorschlages wäre sehr hoch. In einer Größenord- der Ertragsfähigkeit verbessern (Lehmann 2006). Die Be-nung, die einen relevanten Beitrag zur Verminderung fürworter der Technik berufen sich auf das historischeder Emissionen leistet, ist die direkte Speicherung von Beispiel der Terra Preta-Böden6, die wahrscheinlich ausBiomasse kaum realisierbar. Weder energetisch noch Holzkohle entstanden und etwa 2.000 Jahre alt sind.wirtschaftlich scheint die Idee hinreichend durchdachtzu sein (Royal Society 2009). Schließlich würden nicht Als Ausgangsmaterial können neben Anbaubiomassenur Kohlenstoff sondern auch wichtige – in der Biomas- auch Biomasserückstände genutzt werden, die in der In-se gebundene – Nährstoffe dem natürlichen Kreislauf dustrie, als Stadtabfall oder in der Forst- und Landwirt-entzogen. schaft anfallen, z. B. aus Papiermühlen, als Grünschnitt oder als ungenutzte Pflanzenteile aus der Nahrungs- mittelproduktion. Eine grobe Schätzung ergab, dass durch die Pyrolisierung solcher Rückstände weltweit theoretisch 0,16 GtC/ Jahr in Biokohle gebunden werden könnten. Hinsichtlich der Verwendung von Biokohle als Energie- träger liegen keine gesicherten Erkenntnisse vor. Über- dies ist es fraglich, ob nicht die direkte energetische Verwertung des Ausgangsstoffes Biomasse effektiver ist als die Nutzung von Biokohle. Offen bleibt, ob ausreichend Biomasse zur Umwandlung in Biokohle zur Verfügung steht und auch weiterhin an- fällt, da Rückstände von Biomasse bereits heute vielfach genutzt werden und unter anderem einen natürlichen Beitrag gegen Bodenverarmung und -erosion darstellen. Zu klären ist auch, welche technische Ausstattung – vor allem auch für den Einsatz in weniger entwickelten Regionen – nötig wäre und ob diese schon verfügbar ist. Darüber hinaus ist unklar, ob die von den Terra Preta-Böden in Amazonien abgeleiteten Eigenschaften genauso für Biokohle und in anderen Klimaten zutref- fen. So sind weder Langzeitstabilität noch Wasser- und Nährstoffverfügbarkeit ausreichend untersucht. Bislang unzureichend erforscht sind das Auslaugverhalten, das Abbauverhalten, die Nährstoffhaltekapazität, die Wech- selwirkungen im Boden, der Einfluss der Biokohle auf Umwandlung von Biomasse zu „Biokohle“ den Bodenkohlenstoffhaushalt und – insbesondere bei 04 Biomasse soll zu sogenannter „Biokohle“ Abfallbiomasse als Einsatzstoff – die Schadstoffgehalteumgewandelt werden. Diese soll anschließend unter und deren Wirkungen im Boden.natürliche Böden gemischt oder zur Energiegewinnunggenutzt werden. Zwei Verfahren zur Umwandlung 3.2.4 nutzung von Bioenergie mit 05werden diskutiert. Bei der Pyrolyse von Biomasse wird Kohlenstoffabscheidung und -speicherungorganisches Material bei niedriger Sauerstoffkonzentra- Alternativ zur direkten Speicherung von Kohlenstofftion erhitzt und auf diesem Wege teilweise zersetzt. Als in Biomasse durch – teilweise – Verhinderung oderNebenprodukte entstehen als Biokraftstoffe verwend- Verzögerung der Zersetzung (vgl. 3.2.3) existiert derbare Öle und Gase. Alternativ wird die Anwendung der Vorschlag, Biomasse energetisch zu nutzen und das22 geoengineering
  23. ABB 5: SCHEMATISCHE DARSTELLUNG DER MEHRFACHBEANSPRUCHUNG BEGRENZTER POTENZIALE DURCH VERSCHIEDENE CDR-METHODEN geeigneTe BioMASSe- SPEICHER- POTENZIAL ForMATionen nutzungs- nutzungs- konkurrenzen konkurrenzen Direkte Luftfilterung Direkte Speicherung CCS in Kraftwerken CCS in Industrie Biomasse CCS Biomasse CCSdabei frei werdende CO2 abzuscheiden und dauerhaft Biokohle nen Speicherkapazitäten für CO2 und andererseits durchunterirdisch zu speichern. Es handelt sich dabei um die Biomassepotenziale bestimmt (Abb. 5).Bio-Energy with Carbon Capture and Storage, kurz BE-CCS. Wie der Name sagt, kombiniert BE-CCS etablierte 3.2.5 Aufforstung 06Verfahren zur Nutzung von Bioenergie und das in der Durch Aufforstung kann zusätzlich KohlendioxidErprobung befindliche CCS miteinander (3.2.1). aus der Atmosphäre gebunden werden. Dazu wurden im Kyoto-Protokoll bereits Anreize für IndustrieländerBE-CCS wird derzeit nicht angewandt. Während Biomas- gesetzt. Bei den Klimaverhandlungen in Cancùn 2010se weltweit größtenteils dezentral in kleinem Maßstab wurden Entscheidungen getroffen, die den Weg dafürgenutzt wird, setzt CCS aus ökonomischen Gründen frei machen, Anreize für ein verbessertes Landnut-jedoch große CO2-Ströme voraus. Daher kommt BE-CCS zungsmanagement in den Entwicklungsländern zuvermutlich nur für größere Anlagen, wie groß dimen- schaffen.sionierte Biomassekraftwerke, Papiermühlen oderBioethanolraffinerien (Aznar et al. 2006) in Betracht, Viele dieser Maßnahmen sind unter konventionellewas eine große Konzentration von Biomasseströmen Maßnahmen der Landnutzung einzuordnen. Wenn beierfordert. der Wiederbewaldung standortgerechte Baumarten verwendet werden und nachhaltige naturnahe Bewirt-Attraktiv erscheint BE-CCS vor allem deshalb, weil schaftungsformen zur Anwendung kommen, kannmöglicherweise sogar eine negative CO2-Bilanz7 damit neben dem Klimaschutz auch ein Beitrag zummöglich wäre. Diese Annahme bedarf allerdings für Schutz der Biologischen Vielfalt geleistet werden. Dasdie unterschiedlichen Optionen der energetischen Umweltbundesamt zählt Aufforstungen nicht zu denBiomassenutzung einer Überprüfung durch Energie- Geo-Engeneering-Maßnahmen. Allerdings werden inund Stoffbilanzen der gesamten Prozesse. Kritisch für der Literatur im Zusammenhang mit Aufforstungendie Energiebilanzen ist der energetische Aufwand für auch Geo-Engineering Methoden beschrieben, dar-CO2-Abscheidung, -Transport und -Speicherung sowie unter fallen der Einsatz geklonter oder genmanipu-Transport und ggf. Anbau der Biomasse. lierter Pflanzen und die Pflanzung von einheitlichen Plantagenwäldern nicht-standortgerechter Arten.Eine Nutzung im großen Maßstab wäre mit den gleichen Während naturnahe Aufforstung und nachhaltigeRisiken und Einschränkungen wie beim CCS (3.2.1) und Waldbewirtschaftung positiv zu bewerten sind, bergenanderen Verfahren zur Biomassenutzung (3.2.3) verbun- solche Geo-Engineering-Methoden viele Probleme. Dasden. Der potenzielle Beitrag von BE-CCS zur Kohlendi- Umweltbundesamt wird zu diesem Themenkomplex einoxid-Bindung wird also einerseits durch die vorhande- gesondertes Papier erstellen. geoengineering 23
  24. 3.2.6 Marine Geo-Engineering Methoden als biologische Pumpe (Abb. 6). Während ein Teil desDie Ozeane sind die größte und wichtigste Kohlenstoff- so abwärts transportierten organischen Kohlenstoffessenke unseres Planeten. Sie nehmen ungefähr 50-mal so durch bakteriellen Abbau für andere Lebewesen wiederviel Kohlenstoff wie die Atmosphäre auf. Gegenwärtig verfügbar gemacht wird, sinkt der andere Teil in größe-sind im Ozean ungefähr 40.000 Gt Kohlenstoff gespei- re Tiefen ab und ist für einen Zeitraum von bis zu 1.000chert (Atmosphäre nur 750 Gt) (Johnston et al. 1999; Jahren dem Kohlenstoffkreislauf entzogen (Lampitt etRaven and Falkowski 1999). Der größte Teil des Kohlen- al. 2008). Diese Netto-Kohlenstoffaufnahme bezeichnetstoffs ist in der Tiefsee gespeichert (38.100 Gt) (Trumper man als Sequestrierung. Ozeane sind deshalb eine wich-et al. 2009). Es ist deshalb nicht verwunderlich, dass tige Senke für CO2.viele Geo-Engineering-Vorschläge diese wichtige Koh-lenstoffsenke nutzen wollen. Die biologische Pumpe funktioniert umso effektiver, je mehr Nährstoffe dem Phytoplankton für sein Wachs-Der Austausch von Kohlendioxid zwischen der Atmo- tum zur Verfügung stehen. Ein Ansatz des marinensphäre und den Ozeanen findet über das Oberflächen- Geo-Engineering zielt deshalb darauf ab, die Effizienzwasser statt. Das in der lichtdurchfluteten Wasser- der biologischen Pumpe durch künstliche Nährstoffzu-schicht gelöste CO2 wird durch Photosynthese kleinster fuhr zu steigern (CBD 2009). Dies kann entweder durchAlgen (Phytoplankton) in Biomasse gebunden. Ein Teil die Zufuhr externer Nährstoffe – die Ozeandüngungdieser so gebildeten Biomasse (Bruttoprimärproduktion) – erfolgen, oder durch die Verstärkung des Auftriebswird vom Phytoplankton wieder zu CO2 und Wasser von nährstoffreichem Tiefenwasser (Lampitt et al. 2008;verstoffwechselt, der Rest steht den Konsumenten (Zoo- Chisholm 2000; Royal Society 2009; Keith 2001).plankton – kleinste schwebende Tiere) als Nahrung zurVerfügung. Sterben Phytoplankton und Zooplankton ab, Neben der biologischen Pumpe transportiert ein zwei-sinken sie in größere Tiefen ab, falls sie nicht vorher als ter Mechanismus – die physikalische Pumpe – CO2 inNahrung dienen. Diesen Abwärtstransport des abgestor- die Tiefen des Ozeans (Abb. 6). Diese Pumpe wird durchbenen, organischen Materials (Detritus) bezeichnet man das Absinken kalter Wassermassen mit hoher Dichte24 geoengineering
  25. (bedingt durch hohen Salzgehalt) im Nordatlantik kronährstoffe wie Eisen ins Meer eingebracht werden.und dem Gebiet des antarktischen Zirkumpolarstroms Die Wahl hängt davon ab, welchen der Nährstoffe dasangetrieben. Die absinkenden Wassermassen steigen Phytoplankton in einer bestimmten Region zum Wachs-an anderer Stelle im Ozean wieder auf (Zeitskala 500- tum benötigt. Die Effekte der Ozeandüngung wurden1000 Jahre), wodurch globale Meeresströmungen in seit 1993 in 13 Freilandexperimenten untersucht, dieGang gesetzt werden. Diese zweite Pumpe wird auch aber alle räumlich sehr begrenzt waren (< 300 km2;„Löslichkeitspumpe“ genannt, denn sie beruht auf der das entspricht etwa der Stadtfläche Leipzigs) und nurAbhängigkeit der CO2-Löslichkeit von der Temperatur. über kurze Zeiträume (< 40 Tage) durchgeführt wur-Ein Ansatz des marinen Geo-Engineerings zielt deshalb den. Überwiegend wurde Eisen als Dünger verwendetdarauf ab, diese Pumpe zu manipulieren. (Nellemann et al. 2009; Royal Society 2009). Schnell zerschlug sich der auf den theoretischen Studien ba- Ozeandüngung sierende Enthusiasmus, denn die Grundvoraussetzung 07 Das Potenzial der Ozeandüngung zum Entzug für die Festlegung von CO2, das Absinken des Phyto-von CO2 aus der Atmosphäre wurde zunächst aufgrund planktons, trat nicht oder nur in geringem Maße ein.theoretischer Berechnungen als vielversprechend ein- Zunächst bildeten sich zwar großflächige Algenblüten.geschätzt. Diese zeigten: Eine Leistungssteigerung der Diese Phase schwächt sich jedoch schnell ab, da anderebiologischen Pumpe um 10 % könnte bis zu 1 GtC/Jahr Mangelnährstoffe und sonstige Faktoren, wie Atmungzusätzlich aus der Atmosphäre entfernen (im Vergleich oder Lichtmangel sich begrenzend auf das Algenwachs-dazu: Im Jahr 2008 anthropogene CO2-Freisetzung 8,2 tum auswirkten. Ein großer Teil des PhytoplanktonsGtC/Jahr). Gelänge es, alle ungenutzten Nährstoffe des wurde sehr schnell vom Zooplankton gefressen. EisenSüdozeans in den nächsten 100 Jahren in Phytoplank- wurde durch komplexe chemische Prozesse schnell austonbiomasse umzuwandeln (eine extreme Annahme), dem Oberflächenwasser entfernt. Ein nennenswerterso könnten 15 % des anthropogenen CO2-Ausstoßes Nettoexport von CO2 in die Tiefe konnte in keiner derkompensiert werden (Chisholm et al. 2001). Aufgrund Studien nachgewiesen werden, u. a. auch aufgrund derdieses theoretisch hohen Potenzials ist die Ozeandün- Tatsache, dass dieser Export mit den heute zur Verfü-gung eine Geo-Engineering-Methode, an der bereits seit gung stehenden Methoden schwer messbar ist und dielängerem geforscht wird. Zur Ozeandüngung können bio-geochemischen Kreisläufe und die Ozeanzirkulationsowohl Makronährstoffe wie Phosphor und Stickstoff in nicht ausreichend erforscht sind (CBD 2009; Royal So-großen Mengen als auch – in geringeren Mengen - Mi- ciety 2009). Auch Modellstudien haben jedoch gezeigt,ABB 6: DAS PRINZIP DER BIOLOGISCHEN UND DER PHySIKALISCHEN PUMPE (NACH: CHISHOLM 2000) geoengineering 25
  26. dass die Effizienz der Eisendüngung gering ist und Nahrungsnetze ein. Nicht kalkulierbar sind derzeitder größte Teil des Kohlenstoffes (bis zu 80 %) wieder die ökologischen Folgekosten etwa der Eutrophierungfreigesetzt wird (CBD 2009; Lampitt et al. 2008). Über (übermäßige Nährstoffanreicherung) und veränderterdie Düngung mit Makronährstoffen wie Phosphor und Nahrungsnetze. Eine erhöhte Nährstoffzufuhr verändertStickstoff liegen zurzeit nur wenige wissenschaftliche die Zusammensetzung des Phytoplanktons und wirktErkenntnisse vor (CBD 2009). Somit ist ein Nachweis sich auf das gesamte Nahrungsnetz aus. Auch toxischefür die Wirksamkeit der Ozeandüngung bislang nicht Algenblüten können sich bilden, eine Gefahr für Men-erbracht. schen und Meerestiere. In einer erst kürzlich veröffent- lichten Studie wurde gezeigt, dass die EisendüngungZu bedenken ist, dass eine enorme Fläche gedüngt im subarktischen Pazifik zu Blüten von Kieselalgenwerden müsste. Ferner würde die Wirkung der Ozean- führt, die ein starkes Nervengift produzieren (Tricktdüngung erst sehr langsam einsetzen, da das Phyto- et al. 2010). Diese Algengattung trat in den meistenplankton nur sehr langsam in die Tiefe absinkt und Düngungsexperimenten auf, aber die Produktion deses darüber hinaus eine Verzögerung gibt zwischen Toxins wurde bisher nicht gemessen. Das Gift reichertveränderter CO2-Konzentration der Atmosphäre und der sich in der Nahrungskette an und führt beim MenschenVeränderung der globalen Mitteltemperatur. Die Dün- nach dem Verzehr kontaminierter Schalentiere zugung müsste auch über sehr lange Zeiträume aufrecht Vergiftungen. Weitere negative Folgen entstehen durcherhalten werden, um den atmosphärischen CO2-Gehalt das Absinken großer Mengen abgestorbenen Phyto- undnachhaltig zu beeinflussen (Lenton & Vaughan 2009). Zooplanktons, die bei Akkumulation am MeeresgrundVon der potenziell gespeicherten Menge an CO2 muss langfristig zu Sauerstoffmangel in den jeweiligen Kom-auch das CO2 abgezogen werden, das bei der Herstel- partimenten führen können und zum Absterben derlung des Düngers, beim Transport und bei der Ausbrin- Organismen am Meeresboden und in der Wassersäule.gung entsteht. Diese Menge könnte eventuell größer Sauerstofffreie Sedimente produzieren wiederum Treib-sein als das festgelegte CO2 (Lampitt et al. 2008). Wäh- hausgase wie Methan, die den Effekt der CO2-Reduktionrend einige Wissenschaftler (Strong et al. 2009) nach 18 zunichte machen können.Jahren Experimenten den Beweis für die Ineffizienz derMethode als erbracht sehen, fordern andere zukünftige Schließlich sind mögliche negative Effekte in den demgroßskalige Feldexperimente (100 x 100 km), gekoppelt Düngebereich nachgelagerten Regionen, „stromab-an hochauflösende dreidimensionale Computermodelle wärts“, zu betrachten. Sie werden über die Meeresströ-(Güssow et al. 2010; Lampitt et al. 2008). mungen mit Wassermassen versorgt, denen bereits für das Phytoplanktonwachstum essentielle Nährstoffe (dieNeben der überaus fraglichen Wirksamkeit der Metho- nicht im Dünger enthalten sind) entzogen wurden. Diede sind unerwünschte Auswirkungen auf die Meeres- Folge des Nährstoffentzugs könnte sein, dass es nur zuumwelt sehr wahrscheinlich, denn die Ozeandüngung einer örtlichen Verlagerung der Algenbiomasseproduk-greift in die sehr komplexe Struktur ozeanischer tion kommt. Es ist deshalb nötig, den Kohlenstoffkreis-26 geoengineering
  27. lauf einer viel größeren Region in die Untersuchung ABB 7: VON WELLENENERGIE GETRIEBENE PUMPEN DER mit einzubeziehen (CBD 2009; MacCracken 2009). FIRMA ATMOCEAN Die Vielzahl ungeklärter Nebenwirkungen ist derGrund dafür, dass bereits 2008 im Rahmen des globalenLondon-Übereinkommens Beschlüsse gefasst wurden,um die kommerzielle Düngung zu verbieten (sieheKapitel 4.6). Letztendlich steht die durch Ozeandün-gung herbeigeführte Eutrophierung auch im Wider-spruch zur globalen, europäischen und regionalenMeeresschutzpolitik, mit der das Ziel verfolgt wird, dieEutrophierung zu reduzieren und einen „guten Meeres-zustand“ zu erreichen (Leujak et al. 2010). Manipulation der marinen Schichtung 08 In den Ozeanen überlagern Schichten wärme-ren Wassers Schichten mit kaltem Tiefenwasser. DieseSchichtung verhindert weitgehend eine Durchmischungdes Meeres. Die bewusste Manipulation dieser marinenSchichtung könnte dazu dienen, nährstoffreiches Tiefen-wasser an die Oberfläche zu befördern und dadurch diebiologische Pumpe zu steigern oder durch eine Verstär-kung des Absinkens von Wassermassen die physikalischePumpe zu verstärken. Lovelock & Rapley (2007) schlagenvor, den Auftrieb nährstoffreichen Tiefenwassers mitvertikalen Pumpen zu fördern. Diese 100 – 200 m langenvertikalen Röhren mit einem Durchmesser von 10 mnutzen die Wellenenergie, um das Wasser aus der Tiefenach oben zu pumpen. 21 Prototypen wurden bereitsvon der amerikanischen Firma Atmocean Inc. (www.atmocean.com) getestet (Abb.7). Aus der Tiefe an dieOberfläche befördertes Tiefenwasser ist allerdings schonmit CO2 angereichert und kann deshalb weniger CO2 auf-nehmen bzw. dieses in bestimmten Meeresregionen so-gar an die Atmosphäre abgeben (Shepperd et al. 2007).Da ein Auftrieb nährstoffreichen Tiefenwassers dem Sys-tem keine zusätzlichen Nährstoffe hinzufügt, ist die zuerwartende Effizienz dieser Methode deutlich geringerals die Effizienz anderer Methoden der Ozeandüngung,die externe Nährstoffe einbringen. Um die CO2-Aufnah-me der Ozeane um nur 1 GtC/Jahr zu steigern, würdenin Abhängigkeit von der Effizienz 200 – 800 MillionenPumpen benötigt, die eine Fläche von bis zu 1.000 km2(Fläche Berlins: ca. 900 km2) bedecken würden (Yool etal. 2009, Lampitt et al. 2008). Da die Methode auf eineSteigerung des Algenwachstums abzielt, sind prinzipielldieselben Nebenwirkungen wie bei den anderen Metho-den der Ozeandüngung zu erwarten. Die Installationund der Betrieb der Pumpen im Meer könnten zudemdie Meeresorganismen durch Lärm und Hindernissebeeinträchtigen. Die Methode steht auch in Konkurrenzzu Fischerei, Schifffahrt, dem Tourismus und anderenMeeresnutzungen - und würde zudem ein Sicherheitsri-siko für diverse Nutzungen bergen (Schifffahrt, Fischerei,Militär).Neben Vorschlägen, die auf eine Steigerung des Algen-wachstums setzen, gibt es weitere, die die physikalische geoengineering 27
  28. Pumpe manipulieren wollen, um CO2 dauerhaft in freigesetzten CO2 nur halb so groß sei wie die Menge,große Meerestiefen zu befördern. Dabei soll versucht die später im gekalkten Ozean gebunden werde (Krugerwerden, entweder die CO2-Konzentration von Was- 2010). Die Methode wurde erstmals von Kheshgi (1995)sermassen künstlich zu erhöhen oder das absinkende vorgeschlagen, wird momentan hauptsächlich von demWasservolumen zu steigern. Zhou & Flynn (2005) evalu- Briten Tim Kruger propagiert und soll über eine Inter-ierten sieben Methoden, wobei sich herausstellte, dass netseite durch die Beteiligung der Öffentlichkeit wei-die Erhöhung der CO2-Konzentration von Wassermassen terentwickelt werden (www.cquestrate.com). Forschungnicht praktikabel ist, da das Oberflächenwasser schon zur Durchführbarkeit des Ansatzes, die auch die Folgenmit CO2 gesättigt ist. für marine Ökosysteme betrachtet, wird von Shell finanziert (Borel 2008). Grobe Schätzungen zeigen, dassNur eine Methode erwies sich als durchführbar und 1,5 km3 Kalkstein 1 Gt CO2 im Ozean festlegen könnten.bezahlbar – die künstliche Bildung von Meereis durch Es würde aber 750 Jahre dauern, bis der gegenwärtigedas Aufsprühen von Wasser auf bereits bestehende CO2-Gehalt der Atmosphäre auf natürliche Konzentrati-Meereisschilde. Diese verdickten Eisschilde können onen abgesenkt wäre, vorausgesetzt, dass pro Jahrdann die darunterliegenden Wassermassen stärker 1 km3 Kalkstein abgebaut wird (Borel 2008). Logistischabkühlen. Kühlere Wassermassen sind schwerer, so dass stellt die Ozeankalkung einen enormen Aufwand dar,vermehrt Wasser in die Tiefe absinkt. Zu berücksichti- da sehr große Mengen an Kalkstein abgebaut und trans-gen ist allerdings, dass das Absinken von Wassermassen portiert werden müssten. Kruger argumentiert, dassin einer Region den Auftrieb von Wassermassen in ei- seine Methode auch in der Lage wäre, die durch denner anderen Region zur Folge hat, so dass es schwierig Klimawandel bedingte Ozeanversauerung zu mildern.ist, die Kohlendioxidbilanz der Methode zu schätzen. Dies ist jedoch fraglich, da eine lokale Kalkung denDarüber hinaus müsste erst einmal die 10-prozentige pH-Wert nur in einem begrenzten Gebiet ansteigenAbschwächung der physikalischen Pumpe, die infolge lässt. Ferner könnte das extrem basische Wasser bei derdes Klimawandels durch eine Abnahme der Löslich- Einbringung sogar Meeresorganismen schädigen.keit von CO2 im wärmeren Oberflächenwasser auftritt,kompensiert werden (Körtzinger 2010). Es ist gleichfalls Kritiker halten schon den Ansatz für unplausibel, dadavon auszugehen, dass ein derartiger Eingriff durch die lokale Einbringung von Kalziumoxid das Meerwas-die Änderung der Temperaturverhältnisse und der ser so basisch machen würde, dass es wahrscheinlichHydrodynamik erhebliche negative Auswirkungen auf sofort zur Ausfällung von Kalziumkarbonat käme. Selbstdie Meeresorganismen und die komplexen marinen wenn dies nicht der Fall sein sollte, argumentierenNahrungsnetze zur Folge haben könnte. Wissenschaftler, dass die im Ozean gebundene Menge an CO2 die Menge, die bei der Zersetzung des KalksteinsZhou & Flynn (2005) kommen zu dem Schluss, dass frei wird, nicht wesentlich übersteige und damit derdiese Geo-Engineering-Methode wahrscheinlich viel gesamte Prozess eher zusätzliches CO2 produzieren wür-teurer als andere Methoden ist (Kosten 177 US$ pro t de. Kalk müsste also in erheblichen Mengen ins MeerCO2), und bewerten sie deshalb auch als unpraktikabel. einbracht werden, um eine nennenswerte Erhöhung desDie Methode ist trotzdem weiter in der Diskussion, da Kalkgehaltes im Meerwasser zu erreichen. Da aber dasman mit ihrer Hilfe möglicherweise den sich durch den Oberflächenwasser der Ozeane mit Kalk übersättigt ist,Klimawandel eventuell abschwächenden Nordatlantik- würde dies zu keiner beschleunigten Lösung von CO2strom (Teil der Golfstromzirkulation) wieder verstärken im Meerwasser führen. Eine Untersättigung mit Kalkkönnte. Negative Auswirkungen wurden bisher von liegt erst in Tiefen von mehreren tausend Metern vor.keiner Studie diskutiert, sind aber nicht zu vernachlässi- Dort ist aber bisher nur wenig anthropogenes CO2 an-gen, da es sich um Eingriffe in hoch komplexe Zirkula- gekommen. Das befindet sich größtenteils noch in dentionsprozesse der Ozeane handelt, die das Klima auf der oberen Ozeanschichten und wird erst in 1.000 – 2.000Erde maßgeblich beeinflussen. Jahren über die gesamte Wassersäule verteilt sein. Langfristig (in 10.000 und mehr Jahren) wird genau Ozeankalkung diese Reaktion den größten Teil des anthropogenen CO2 09 Die Ozeankalkung hat ebenfalls das Ziel, die binden. Dafür ist der natürliche Kalkgehalt in den Mee-physikalische oder Löslichkeitspumpe zu verstärken, ren ausreichend (es sei denn, die globale CO2-Produk-indem der pH-Wert des Meerwassers durch die Zu- tion übersteigt 5.000 Gt C). Darüber hinaus wären diegabe von Kalziumoxid erhöht wird. Stärker basisches negativen Auswirkungen einer Kalkung auf die mari-Meerwasser könnte dann mehr CO2 aus der Luft binden. nen Ökosysteme zu berücksichtigen. Das Lichtklima derDazu müsste Kalziumoxid zunächst an Land durch die Meere würde sich durch gewaltige Trübungszonen ver-thermische Zersetzung (Erhitzung auf 850° C) von Kalk- ändern, in denen Photosynthese betreibende Pflanzenstein gewonnen werden. Ein Prozess, der viel Energie nicht mehr wachsen könnten. Dies hätte Auswirkungenund Wasser benötigt und zudem Kohlendioxid frei- auf die Nahrungsnetze und die Fischereierträge.setzt. Befürworter argumentieren, dass die Menge des28 geoengineering
  29. Versenkung von Ernteabfällen Über die ökologischen Auswirkungen dieser Metho- 10 Neben Vorschlägen zur direkten Speicherung de kann nur spekuliert werden, da Tiefseeprozessevon CO2 in marinen geologischen Schichten (CCS, siehe weitestgehend unerforscht sind. Strand und BenfordKapitel 3.2.1) kursiert auch der Vorschlag, Ernteabfälle (2009) schlagen vor, Ernteabfälle nur dort zu deponie-im Meer zu versenken. Dieser Vorschlag (Strand und ren, wo bereits durch natürliche Prozesse terrestrischeBenford 2009, siehe auch Kapitel 3.2.3) wird als CROPS Biomasse in größeren Meerestiefen abgelagert wird.– Crop Residue Permanent Sequestration – bezeichnet. Die betroffene Ozeanfläche sollte durch Schichtung derStrand und Benford gehen davon aus, dass ungefähr Ballen begrenzt werden (Ablagerung von bis zu 4 m30 % der Ernteabfälle (z. B. Stroh) von den Äckern starker Schicht jährlich). Negative Auswirkungen dieserentfernt werden könnten, ohne dass die Bodenqualität Methode auf die komplexen Meeresökosysteme sindgemindert wird und die Bodenerosion sich verstärkt. Die sehr wahrscheinlich. Fragile Tiefseeökosysteme - zumin-Ernteabfälle würden zu Ballen gebündelt und mit der dest an den Ablagerungsorten - werden zerstört. Offenschon bestehenden Infrastruktur (Erntemaschinen, Last- bleibt, ob Zersetzungsprozesse zur Freisetzung schäd-wagen) zum nächsten Hafen transportiert, auf Schiffe licher Stoffe (Faulgase, Treibhausgase) führen und dieverladen und an Stellen, wo der Ozean mehr als 1000 - Meeresorganismen in einer größeren Region signifikant1500 m tief ist, nach Beschweren der Ballen mit Steinen beeinträchtigen können, mit unvorhersehbaren Folgenversenkt. auch für den Menschen. Sollten sich die Ballen von ih- rem Anker lösen und an die Oberfläche treiben, kommtAutoren des Vorschlages nehmen an, dass in diesen Tie- es durch Zersetzungsprozesse zur Freisetzung desfen aufgrund der Kälte, des Sauerstoffmangels und des gebundenen CO2. An Land würden durch das EntfernenFehlens von Enzymen zum Zelluloseabbau eine Zerset- der Ernteabfälle von den Äckern den Böden wichtigezung des organischen Materials durch marine Bakteri- Nähr- und Spurenstoffe entzogen.en nur sehr langsam stattfindet und dass das CO2 so biszu tausenden von Jahren festgelegt wäre. Sie schätzen 3.2.7 nutzung der prozesse bei der Verwitte- 11ab, dass durch das Versenken von Ernteabfällen 92 % rung (terrestrische und marine Methoden)des darin enthaltenen CO2 festgelegt werden, während Nicht nur Wälder speichern Kohlendioxid, CO2 wirddieser Prozentsatz bei der Herstellung von Ethanol als auch durch natürliche Verwitterungsprozesse aus derTreibstoff aus den Abfällen nur bei 32 % und für das Atmosphäre entfernt. Bei der Verwitterung werdenVergraben der Abfälle im Boden bei 14 % liegt. Erste Silikatgesteine unter Einwirkung von Kohlensäure,Kosten-Nutzen Abschätzungen zeigen, dass die Festle- die durch Lösung von CO2 in Regen- oder Bodenwas-gung einer Tonne Kohlenstoff 340 US$ kosten würde, ser gebildet wird, aufgelöst. Dabei entsteht löslichesund dass im globalen Maßstab ungefähr 15 % der jährli- Kalziumkarbonat, das über die Flüsse ins Meer gelangt.chen globalen Zunahme des CO2-Ausstoßes (0,6 – 0,9 Gt Die Verwitterung beeinflusst in erheblichem Maße dieCO2) durch diese Methode aus der Atmosphäre entfernt CO2-Konzentration der Atmosphäre und der Ozeane. Siewerden könnten. Es müsste aber gewährleistet werden, läuft aber nur sehr langsam ab. Es werden nur 0,1 Gt Cdass durch den Transport der Ernteabfälle nicht mehr pro Jahr gebunden (Royal Society 2009).CO2 entsteht als letztendlich im Meer festgelegt wird. geoengineering 29
  30. Überlegt wird, diese Verwitterungsprozesse nachzuah- Kalkstein abzubauen, zu transportieren, zu zerkleinernmen oder zu beschleunigen. Die nötigen Ausgangsstoffe und zu lösen sowie um die Endprodukte abzupumpen.wären in großen Mengen vorhanden. Zunächst müssten Ökonomisch wettbewerbsfähig wäre die Technik vorgeeignete Mineralien aus dem Berg- oder Tagebau so allem dort, wo Kalklagerstätten in Meeresnähe vorkom-aufbereitet werden, dass sie eine möglichst große Ober- men. Erste Kostenabschätzungen liegen, abhängig vonfläche aufweisen. den Transportkosten, bei 6 – 68 US$ pro Tonne gebun- denen Kohlenstoffs. Die Berechnungen gehen allerdingsVerschiedene Methoden zur Beschleunigung der Ver- davon aus, dass Wasser kostenlos zur Verfügung stehtwitterung werden diskutiert. Eine sieht vor, Silikatmine- (Rau et al. 2001; Caldeira & Rau 2000).ralien (zum Beispiel Olivin – basisches Mineralgestein)in landwirtschaftliche Böden einzubringen. Dort sollen Darüber hinaus kursiert die Idee, starke Basen, wie Kal-sie nach der Aufnahme von CO2 zu festen karbonathal- ziumhydroxid, in die Ozeane einzuleiten. Diese würdentigen Mineralien und löslichem Bikarbonat verwittern. mit CO2 unter Bildung von Kalziumionen und Bikar-Erforderlich wären große Mengen an Silikatmaterial: bonat (Royal Society 2009) reagieren. ProblematischNach Schätzungen würden etwa 7 km3 Silikatmine- ist bei dieser Methode jedoch, dass starke Basen in derralien pro Jahr die jährlichen CO2-Emissionen binden Natur nicht in ausreichender Menge vorkommen und(Royal Society 2009). Diese Menge an Silikatmineralien erst synthetisiert werden müssten. Bei dieser Syntheseentspricht etwa dem Doppelten der gegenwärtigen entstehen jedoch starke Säuren, und es ist unklar, wieweltweiten Kohleförderung pro Jahr. diese entsorgt werden sollen. Eine weitere marine Me- thode, die Ozeankalkung, wurde schon in Kapitel 4.2.6.Ferner gibt es Vorschläge, durch das gezielte Einbrin- erläutert.gen von CO2 in die Erdkruste eine Beschleunigung derReaktion mit Basalten oder Olivinen (basisches Mine- Alle erwähnten Vorschläge sind technisch und che-ralgestein) zu erzielen (Royal Society 2009). In Oman misch machbar, ihr Einsatz in der nötigen Größenord-existieren besondere Gesteinsformationen, die aus Peri- nung aber aus verschiedenen Gründen begrenzt. Imdotit, einem olivinhaltigen Gestein, bestehen, das sehr günstigsten Reaktionsverhältnis müsste mindestensschnell verwittert und große Mengen an CO2 bindet eine Tonne Silikatgestein aufgewendet werden, um(Kelemen & Matter 2008). Diese Verwitterung könnte eine Tonne CO2 zu binden (Royal Society 2009). Esman dadurch beschleunigen, dass man heißes CO2-Gas wäre also eine gigantische Menge an Ausgangsgesteinunter hohem Druck über Bohrungen ins Gestein erforderlich. Der nötige Ausbau der Bergbautätigkeiten,einbringt. Dieser Prozess könnte mehr als 1 Gt CO2 die Aufbereitung und der Transport wären zum einen(0,27 Gt C) pro Jahr speichern und würde ohne den sehr kosten- und energieintensiv, zum anderen würdenTransport großer Mengen an Gestein auskommen. Im erhebliche lokale Umweltschäden verursacht (Royal So-Unterschied zu den ex-situ Methoden würde wahr- ciety 2009). Das Anfallen größerer Mengen basisch wir-scheinlich auch weniger Energie benötigt. kender Endprodukte birgt weitere Risiken. Zwar wird angenommen, dass die Einleitung dieser EndprodukteBei der so genannten ‚Karbonatlösungstechnik’ sollen ins Meer geringe Auswirkungen hat, da diese Substan-CO2-Abgase aus Kraftwerken in chemische Werke gelei- zen bereits in sehr großen Mengen im Meer vorhandentet werden, wo sie mit Kalkstein unter CO2-Verbrauch zu sind. Es wird sogar darauf verwiesen, dass ein Anstieglöslichem Bikarbonat reagieren (Caldeira & Rau 1999, des pH-Wertes der Ozeane der durch den Klimawandel2000). Die resultierenden Endprodukte, Kalziumionen bedingten Versauerung entgegenwirkt. Dabei wirdund Bikarbonat, würden ins Oberflächenwasser der jedoch übersehen, dass eine lokal stark konzentrierteMeere eingeleitet werden, wo CO2 in dieser chemischen Freisetzung beträchtliche Auswirkungen auf den pH-Form kaum noch mit der Atmosphäre ausgetauscht Wert der betroffenen Regionen hat. Damit einherge-werden kann (< 15 % des CO2 werden durch Ausgasung hende Auswirkungen auf die Ozeanchemie sind nichtwieder an die Atmosphäre abgegeben). Es ist allerdings abschätzbar. Auch der enorme Wasserbedarf, der beitechnisch nicht möglich, CO2 vollständig aus den Abga- einigen Methoden entsteht, begrenzt die Anwendungsen zu entfernen. Schätzungen ergeben, dass 2,3 t Kalk- und ist vor dem Hintergrund zu erwartender weltweiterstein und 0,3 t Wasser benötigt werden, um 1 t CO2 zu Wasserknappheit zu prüfen.binden, wobei 2,8 t HCO3- (Bikarbonat-Ionen) entstehen(Rau et al. 2001). Das Wasser könnte dabei größtenteils 3.2.8 zusammenfassung und Bewertung von Methodenaus dem Kühlwasserkreislauf von Kohlekraftwerken zur festlegung von co2stammen. Die Einleitung des Bikarbonats in die Ozeane Prinzipiell setzt der Entzug von Kohlendioxid aus derwürde zur Versauerung führen, die aber sechsmal Atmosphäre näher an der Ursache der Klimaerwär-geringer ausfällt als die Versauerung infolge des Kli- mung an als die Methoden zur Beeinflussung des Strah-mawandels (Caldeira & Rau 2000). Nach Caldeira & Rau lungshaushaltes. Denn immerhin wird versucht, denwäre eine enorme Infrastruktur erforderlich, um den Anstieg des CO2 in der Atmosphäre zu vermindern. Da-30 geoengineering
  31. mit wird zugleich der fortschreitenden Versauerung der Generell ist auszuführen, dass die meisten dieserOzeane – ein gravierendes Problem im Zusammenhang beschriebenen marinen Methoden, die auf dem Ein-mit der anthropogenen Erwärmung- entgegengewirkt. bringen von Stoffen in die Meere beruhen, in krassemBei marinen Geo-Engineering-Methoden gilt das zum Widerspruch zur globalen, regionalen und nationalenTeil nicht, weil die Versauerung der Meere zumindest Meerespolitik der letzten Dekaden stehen. Es ist gelun-potenziell verstärkt wird. Zudem reduziert der Entzug gen, Übereinkommen zu erreichen oder bestehende zuvon Kohlendioxid nur eben dieses Treibhausgas. Alle verändern, die das Versenken (Dumping) von Stoffenanderen (zum Beispiel Lachgas) bleiben unberücksich- und Materialien verbieten oder zumindest massivtigt. einschränken. Damit wird dem Erfordernis Rechnung getragen, unsere sensiblen Meeresökosysteme zu schüt-Generell kann man sagen, dass die Methoden zur zen, um von ihren natürlichen Funktionen profitierenBeeinflussung des Strahlungshaushaltes schneller zu können und eine nachhaltige Nutzung zu ermög-einen relevanten Effekt in Bezug auf den Klimawandel lichen. Die oben aufgeführten Vorschläge bedeutenhaben können als diejenigen zur Festlegung von CO2. einen Paradigmenwechsel im Meeresschutz, der ausDie Speicherung von CO2 verlangt in der Regel einen unserer Sicht deutlich mehr Schaden anrichtet, als ergroßen technischen, ökonomischen und auch zeitlichen Nutzen hat.Aufwand. Methoden zur Ozeandüngung nehmen eine gewisseIn Anbetracht des hohen, durch den Menschen verur- Sonderstellung ein, denn sie wurden bereits im Freilandsachten Jahresausstoßes an CO2 müssten der Atmosphä- getestet. Forschungsergebnisse zeigen hier deutlich,re enorme Mengen an Kohlendioxid entzogen werden, dass die Wirksamkeit dieser Methoden gering ist undum einen merklichen Effekt auf das Klima zu erzielen. dass mit negativen Auswirkungen auf die Meeresum-Die Wirksamkeit einer Reihe von Maßnahmen zur Spei- welt zu rechnen ist.cherung von CO2 ist durch den hohen Energieaufwandfür die Errichtung, den Betrieb und die Wartung der Für eine abschließende Bewertung der Wirkungen undnötigen Infrastruktur fraglich. Folgen der Vorschläge zur Bindung von Kohlendioxid liegen keine ausreichenden Erkenntnisse vor. BislangDie Wirksamkeit eines Teiles der Maßnahmen zur ist keiner der Vorschläge hinreichend entwickelt undSpeicherung von CO2 basiert darauf, dass das der Atmo- ausgereift, und es gibt fast keine Beispiele für einesphäre entzogene CO2 nachweislich für lange Zeiträume praktische Umsetzung. Bei einigen dieser Methodengespeichert wird. Das Speichermedium muß so beschaf- muss damit gerechnet werden, dass der erforderlichefen sein, dass CO2 auf lange Zeit nicht in die Atmosphä- Aufwand an Energie und Logistik in keinem sinnvollenre entweichen kann. Grenzen werden also unmittelbar Verhältnis zum Effekt steht.durch tatsächlich verfügbare, geeignete Speicherräumegesetzt. Zu berücksichtigen ist, dass nachhaltige An- Zuletzt muss insbesondere bei terrestrischen Maßnah-sätze zur Nutzung des Untergrundes, wie Geothermie, men berücksichtigt werden, dass sie den Betroffenen,nicht beeinträchtigt werden dürfen und hierdurch die z. B. Anwohnern, vermittelt werden müssen.Zahl verfügbarer Speicher weiter eingeschränkt wird.Die Methoden unterscheiden sich darüber hinaus sehrstark in den mit ihnen verbundenen Risiken. Bei-spielsweise bietet die Verwendung standortgerechterBaumarten bei der Wiederbewaldung und die Anwen-dung nachhaltiger naturnaher Bewirtschaftungsformenneben dem positiven Beitrag zum Klimaschutz zusätz-lich ökologische Vorteile.Die marinen Methoden des Geo-Engineering sind zumTeil mit großen Eingriffen in die natürlichen Prozesse fussnotEn:der Ozeane verbunden. Das betrifft unter anderem 4 Aerosole sind kleine, schwebende Teilchen oder Tröpfchen. 5 1 Terragramm = 1 Million Tonnen.Eingriffe in die komplexe Struktur ozeanischer Nah- 6 Terra Preta: Schwarze Erde; So nennt man dunklen, fruchtbaren Boden im Amazonas Becken mit hohem Holzkohlenanteil. Es wird angenom-rungsnetze sowie Eingriffe in ozeanische Zirkulati- men, dass die Indios Holzkohle diesem Boden zugefügt haben.onssysteme. Die Folgen können derzeit in keiner Form 7 Eine negative CO2-Bilanz bedeutet, dass im Gesamtprozess der Atmo- sphäre mehr CO2 entzogen wird, als emittiert wird. Möglich ist dies,ausreichend vorhergesehen oder beurteilt werden. weil Pflanzen während ihrer Wachstumsphase der Atmosphäre CO2 ent-Zudem ist die Wirksamkeit der fraglichen Maßnahmen ziehen. Bei der Verbrennung der Pflanzen im Biomassekraftwerk wird das CO2 zwar wieder frei gesetzt, durch Abscheidung und dauerhaftewegen des erforderlichen Aufwandes in den meisten Speicherung besteht jedoch die Möglichkeit, einen Teil dieses CO2 ausFällen gering. der Atmosphäre zu entfernen. geoengineering 31
  32. 04 REcHtLicHER RAHMEn4.1 Rechtsfragen des Geo-Engineering Vielzahl von internationalen Verträgen, die lediglich fürDie vorangegangene Vorstellung der verschiedenen Vor- die jeweiligen Vertragsstaaten Verpflichtungen auslösen.schläge für Geo-Engineering zeigt, dass diese teilweise Bevor die Einzelheiten erläutert werden, ist darauf hin-erhebliche Eingriffe in die Erdsysteme bedeuten und zuweisen, dass Geo-Engineering-Maßnahmen zumin-potenziell Risiken für die globale Umwelt bergen. Vor dest zum Teil auf sich in der Entwicklung befindendendiesem Hintergrund ist zu untersuchen, inwieweit die Technologien („evolving technologies“) basieren. DasAnwendung und die Erforschung von Geo-Engineering hat zur Folge, dass die internationalen Regelungen oft-einer rechtlichen Steuerung unterliegen. mals nicht mit Blick auf diese Technologien konzipiert wurden, weil es solche Techniken bei VertragsschlussRechtliche Steuerungsinstrumente können auf verschie- nicht gab. Daher besteht ggf. Anpassungsbedarf.denen Ebenen der Regulierung ansetzen. Einzelne Staa-ten können bestimmte Geo-Engineering-Maßnahmen Geo-Engineering-Technologien sollen den vom Men-fördern, genehmigen oder verbieten. Die jeweiligen nati- schen gemachten Klimawandel bekämpfen. Daheronalen Regelungen sind Ergebnis der politischen Strate- ist zunächst zu prüfen, ob sich im internationalengien der einzelnen Staaten. Diese können hier schon auf Klimaschutzrecht einschlägige Bestimmungen finden.Grund der Vielzahl nicht nachgezeichnet werden. Daneben werden aber auch spezielle Verträge sowie das Völkergewohnheitsrecht bezogen auf die verschiedenenDaneben ergeben sich rechtliche Vorgaben aus dem Geo-Engineering-Maßnahmen erörtert. Abschließendinternationalen Recht. Diese Vorschriften sind angesichts werden Aspekte in Bezug auf einen zukünftigen Rechts-der globalen Dimension von Geo-Engineering deshalb rahmen diskutiert.bedeutsam, weil sie die einzelnen Staaten binden. 4.2 internationales KlimaschutzrechtVölkerrechtliche Verpflichtungen ergeben sich im Spezifische Vorgaben zu Geo-Engineering-TechnologienWesentlichen aus internationalen Verträgen und enthält das internationale Klimaschutzrecht nicht. DerVölkergewohnheitsrecht. Völkergewohnheitsrecht sind Basisvertrag des internationalen Klimaschutzrechts, dieungeschriebene Normen, die durch eine Staatenpraxis, Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen vondie von einer Überzeugung der Rechtsverbindlichkeit 19928, formuliert allerdings als Ziel des internationalengetragen ist, entstehen. Regeln des Völkergewohnheits- Klimaschutzes, dass die Konzentration von Treibhaus-rechts können – je nach Teilnahme der Staaten an einer gasen in der Atmosphäre stabilisiert wird, um eine ge-entsprechenden Staatenpraxis – globale oder auch nur fährliche Störung des Klimasystems zu verhindern. Beiregionale Geltung haben. Darüber hinaus besteht eine den Maßnahmen zur Erreichung dieses Ziels müssen32 geoengineering
  33. die Vertragsparteien u. a. die Prinzipien der Vorsor- 4.3 internationales Recht zum schutz der biologischenge und der nachhaltigen Entwicklung beachten. Die VielfaltVertragsparteien sind verpflichtet – auch in Zusammen- Geo-Engineering kann zweifelsohne die biologischearbeit untereinander – Technologien und Verfahren zur Vielfalt beeinträchtigen. Beispielsweise können dieMinderung von Treibhausgasemissionen zu entwickeln marinen Methoden in die Nahrungsnetze der Ozeaneund die nachhaltige Bewirtschaftung sowie die Erhal- eingreifen. Auch die land- und forstwirtschaftlichentung und Verbesserung von Treibhausgassenken und Methoden bergen Risiken für die Biodiversität.-speichern zu fördern. Das Kyoto- Protokoll9 verpflichtetdarüber hinaus die Industriestaaten zu einer bestimm- Die Vertragsstaaten des global geltenden Übereinkom-ten Reduktion ihrer Treibhausgasemissionen. mens über die biologischen Vielfalt (Convention on biological diversity, CBD12) haben sich daher bereitsRechtliche Verpflichtungen zur Vermeidung des Klima- 2008 mit der Meeresdüngung beschäftigt und im Ok-wandels beziehen sich nur auf solche Maßnahmen, die tober 2010 einen politisch bedeutsamen Beschluss zumentweder den Ausstoß von Kohlendioxid senken oder Geo-Engineering verabschiedet. Dieser Beschluss siehtdie einmal in die Atmosphäre gelangte Kohlendioxid in ein weitgehendes Moratorium für Geo-EngineeringSenken speichern. Daher gilt das internationale Klima- vor. Angesichts des fehlenden wissenschaftsbasierten,schutzrecht für alle Geo-Engineering-Technologien, die globalen, transparenten und effektiven Kontroll- undsich auf die Speicherung von Kohlendioxid beziehen. Regelungsmechanismus für Geo-Engineering sowie ge-Nicht geklärt ist bislang, ob die Geo-Engineering-Tech- mäß dem Vorsorgeansatz sollen keine Geo-Engineering-nologien, die durch die Veränderung des Strahlungs- Aktivitäten durchgeführt werden, bis es eine geeignetehaushalts der Erde eine Abkühlung bewirken sollen, wissenschaftliche Grundlage für die Rechtfertigungvom internationalen Klimaschutzrecht erfasst sind. von Geo-Engineering gibt und die mit Geo-EngineeringDenn durch diese wird kein Einfluss auf die Treibh- verbundenen Risiken für die Umwelt, die Biodiversitätausgaskonzentrationen in der Atmosphäre genommen sowie die sozialen, wirtschaftlichen und kulturellen(Reynolds 2011). Folgen angemessen berücksichtigt und geprüft werden können. Ausgenommen von diesem Moratorium sindFalls eine Veränderung des Strahlungshaushalts aller- lediglich kleinskalige wissenschaftliche Forschungsstu-dings negative Auswirkungen auf das (regionale) Klima dien, die in einem kontrollierten Rahmen durchgeführthat, wie sie etwa bei der großflächigen Installation von werden. Ferner müssen die Forschungsvorhaben der Ge-Reflektoren in der Wüste befürchtet werden, könnten winnung spezifischer, wissenschaftlicher Daten dienen,diese Maßnahmen dem Geist der Klimarahmenkon- die möglichen Umweltwirkungen müssen im Vorfeldvention sogar widersprechen, die darauf gerichtet ist, vollständig geprüft werden.gefährliche anthropogene Störungen des Klimasystemszu verhindern. Erstmals wurden mit diesem Beschluss unter der Ägide eines global geltenden Übereinkommens allgemeineKlare Vorgaben für Geo-Engineering-Technologien ent- Anforderungen an Geo-Engineering-Aktivitäten undhält das internationale Klimaschutzrecht nicht. So ist vor allem an die Forschung formuliert. An den in-z. B. die Bedeutung des Vorsorgegrundsatzes10 streitig. haltlichen Vorgaben des Beschlusses (Moratorium fürEinerseits wird der Vorsorgegrundsatz als Argument Geo-Engineering-Aktivitäten sowie Kontrolle von ent-verwendet, dass Maßnahmen, die Risiken für die Um- sprechenden Forschungsaktivitäten insbesondere zurwelt bergen, nicht durchgeführt werden sollen. Ande- Vermeidung negativer Umweltauswirkungen) wird sichrerseits wird im politischen Diskurs auch argumentiert, ein mögliches, zukünftiges verbindliches Rechtsregimeaus Vorsorgegründen müsse jede Maßnahme, zumin- ausrichten.dest als ultima ratio („letztes Mittel“), erprobt werden,um dem anthropogenen Klimawandel begegnen zu 4.4 terrestrisches Geo-Engineeringkönnen. Ferner verlangt das Klimarahmenübereinkom- Für die rechtliche Bewertung von Geo-Engineering-men ausdrücklich die Entwicklung von Gegenmaßnah- Maßnahmen ist es unter anderem entscheidend, wo siemen gegen den Klimawandel. Der Vorsorgegrundsatz durchgeführt werden. Einige Geo-Engineering-Tech-ist über das internationale Klimaschutzrecht hinaus nologien, z. B. der Anbau nachwachsender Rohstoffe,wohl als allgemeines Prinzip des Umweltvölkerrechts CCS-Maßnahmen und die Steigerung der Albedo vonanerkannt11. Aus diesem können, wie dargestellt, in Be- Oberflächen, werden im Wesentlichen auf dem Gebietzug auf Geo-Engineering-Maßnahmen verschiedene An- eines oder mehrerer Staaten durchgeführt. Andereforderungen abgeleitet werden. In jedem Falle verlangt Maßnahmen, z. B. die Ozeandüngung, finden zum Teilder Grundsatz aber, dass Staaten Gefahren für Mensch außerhalb der Hoheitsgebiete der Staaten, also auf derund Umwelt vermeiden, auch wenn kein vollständiger Hohen See, statt, die Verbringung von Aerosolen in diewissenschaftlicher Nachweis über das Vorliegen der Atmosphäre nimmt notwendigerweise die Hoheitsge-Gefahr erbracht werden kann. biete anderer Staaten in Anspruch und die Installation geoengineering 33
  34. von Spiegeln im All betrifft den Weltraum mit Wirkung 4.5 Atmosphärisches Geo-Engineeringauf mehrere, wenn nicht sämtliche Staaten. Eine andere Überlegung ist, durch das Einbringen von Schwefelaerosolen in die Stratosphäre das SonnenlichtSoweit eine Maßnahme nur auf dem Hoheitsgebiet zu streuen, um so eine Abkühlung in Bodennähe zu be-eines Staates durchgeführt wird, ist hierfür zunächst wirken. Bei dieser Maßnahme muss notwendigerweiseder jeweilige Staat verantwortlich und entscheidungs- ein Großteil der globalen Stratosphäre in Anspruch ge-befugt. Das gilt grundsätzlich für alle terrestrischen nommen werden. Die staatliche Hoheitsgewalt erstrecktGeo-Engineering-Technologien. sich auf die Luftsäule über dem Staatsgebiet bis zum Weltraum. Über die genaue Lage der Grenze zwischenDiese Freiheit ist allerdings nicht grenzenlos. Staaten Luft- und Weltraum besteht Uneinigkeit; jedenfallshaben aufgrund des allgemeinen Völkergewohnheits- bis unterhalb von 80 km über der Erdoberfläche liegtrechts nämlich sicherzustellen, dass Aktivitäten auf nach allgemeiner Ansicht der Luftraum (Graf Vitzthumihrem Staatsgebiet keine erheblichen schädlichen 2010a).Folgen für die Umwelt jenseits ihrer Staatsgrenzenverursachen. Erhebliche Umweltbeeinträchtigungen Innerhalb ihres Luftraums sind aufgrund ihrer Ge-dürfen weder in Nachbarstaaten noch sonstigen Staaten bietshoheit die einzelnen Staaten zuständig. Wenn einund staatsfreien Räumen, wie z. B. der Hohen See, einzelner Staat im Hoheitsgebiet eines anderen Staatesdem Tiefseeboden, der Antarktis und dem Weltraum, tätig werden will, bedarf er hierfür der Zustimmunghervorgerufen werden. Außerdem sind die Staaten zu dieses Staates. Es ist daher zweifelhaft ob unilateraleverfahrensrechtlichen Maßnahmen verpflichtet. So atmosphärische Geo-Engineering-Maßnahmen, die imsind, wenn das Risiko erheblicher grenzüberschreiten- globalen Luftraum stattfinden sollen, ohne die Zustim-der Auswirkungen eines Vorhabens besteht, im Vorfeld mung der betroffenen Staaten zulässig wären.Umweltverträglichkeitsprüfungen durchzuführen (IGH,Pulp Mills Fall, Urteil vom 20. April 2010, § 204), die po- Die Ausbringung von Schwefelaerosolen könnte über-tentiell betroffenen Staaten rechtzeitig und substanziell dies gegen das internationale Rechtsregime zum Schutzzu informieren und diese zu den Vorhaben anzuhören der Ozonschicht verstoßen, da dadurch die Ozonschicht(Birnie et al. 2009).13 Das allgemeine Völkergewohn- geschädigt und zerstört werden kann. Zwar zähltheitsrecht verlangt also, erhebliche nachteilige Umwelt- Schwefel nicht zu den nach dem Montrealer Protokoll14auswirkungen außerhalb des eigenen Hoheitsgebiets reglementierten Stoffen. Allerdings verpflichtet daszu vermeiden und verpflichtet die Staaten, im Vorfeld Wiener Übereinkommen zum Schutz der OzonschichtRisiken zu prüfen und betroffene Staaten zu informie- von 198515 die Vertragsstaaten, Aktivitäten in ihremren und zu konsultieren. Hoheitsbereich zu verhindern, die infolge der Verän- derung der Ozonschicht die Gesundheit und Umwelt (wahrscheinlich) schädigen. Die Ausbringung von Schwefelaerosolen würde daher den Vorgaben des Wiener Übereinkommens widerspre- chen, wenn anzunehmen ist, dass dadurch z. B. wegen der ausgebrachten Mengen die Ozonschicht geschädigt wird und dadurch Gesundheitsbeeinträchtigungen verursacht werden. Von Bedeutung ist des Weiteren das Übereinkommen über weiträumige, grenzüberschreitende Luftverunrei- nigungen von 1979, dessen Mitgliederkreis allerdings – abgesehen von den USA und Kanada – auf die Staaten Europas beschränkt ist.16 In den hierzu vereinbarten Protokollen haben sich dessen Vertragsstaaten verpflich- tet, die Schwefelemissionen zu verringern. Die gezielte Ausbringung von Schwefelaerosolen widerspricht dem Sinn dieser Verpflichtungen (Bodansky 1996). Im Übrigen gilt – wie oben dargestellt – das allgemeine völkerrechtliche Verbot erheblicher grenzüberschreiten- der Umweltbeeinträchtigungen. Die Ausbringung von Schwefelaerosolen kann neben dem bereits erwähnten Abbau der Ozonschicht erhebliche Rückgänge der Nie-34 geoengineering
  35. derschlagsmengen des asiatischen und afrikanischen Geprüft werden muss neben der wissenschaftlichen Qua-Sommermonsuns zur Folge haben; dies könnte die Nah- lität, ob nachteilige Umweltauswirkungen zu erwartenrungsmittelversorgung von Millionen von Menschen sind. Wirtschaftliche Interessen dürfen nach dem „As-beeinträchtigen. sessment Framework“ die Ausrichtung des Forschungs- vorhabens nicht beeinflussen. Im Vorfeld sind andere4.6 Marines Geo-Engineering Staaten und Interessierte zu konsultieren. Die BedeutungEine weitere Maßnahme zur Beeinflussung des globalen des „Assessment Framework“ besteht darin, dass fürKlimas ist die so genannte Ozeandüngung. Einschlägig Forschungsvorhaben im Bereich des Geo-Engineeringsist dafür vor allem die Seerechtskonvention und die erstmalig Bewertungsstandards international vereinbartdarauf basierende Londoner Konvention über die Verhü- werden. Die Bewertungskriterien und -standards sindtung der Meeresverschmutzung durch das Einbringen anspruchsvoll, aber auch angemessen.von Abfällen und anderer Stoffe sowie das entsprechen-de Londoner Protokoll. Daneben verhandeln die Vertragsstaaten derzeit darüber, wie der Beschluss von 2008 in eine rechtlichDa die Vorschriften dieser Übereinkommen nicht ein- verbindliche Fassung überführt werden kann. Diedeutig sind, haben die Vertragsstaaten im Oktober 2008 Vertragsstaaten der Konvention über die biologischeden politisch sehr bedeutsamen Beschluss gefasst, dass Vielfalt haben 2008 einen inhaltlich weitgehend iden-Forschungsmaßnahmen im Bereich der Ozeandüngung tischen Beschluss wie den Beschluss von LC/LP (Londonweiterhin erlaubt sein sollen, alle anderen Maßnahmen, Übereinkommen und London Protokoll) im Jahr 2008insbesondere solche kommerzieller Natur, hingegen gefasst. Der Beschluss wurde von der Vertragsstaaten-verboten sind. Forschungsaktivitäten sind im Vorfeld dar- konferenz der CBD 2010 bestätigt.aufhin zu überprüfen, ob die Experimente erforderlichsind und ob von ihnen unvertretbare Umweltauswirkun- 4.7 Geo-Engineering im Weltraumgen ausgehen. Im Oktober 2010 haben die Vertragsstaa- Schließlich existiert der Vorschlag, Spiegel und andereten ein Bewertungskonzept („Assessment Framework“) Gegenstände im Weltall zu installieren. Im Unterschiedfür die Prüfung von Forschungsvorhaben verabschiedet. zum Territorium und der darüber liegenden Luftsäu-Die internationale Raumstation ISS – noch ohne Spiegel, aber mit Sonnenkollektorenfür eine autarke Energieversorgung im All geoengineering 35
  36. le ist der Weltraum – wie die Hohe See – staatsfreies 4.9 folgerungen für den zukünftigen RechtsrahmenGebiet. Die Rechtsverhältnisse im Weltraum regelt der Wie dargestellt, sind die bestehenden internationalenWeltraumvertrag von 196717 und einige ergänzende Regelungen lückenhaft. Klare Regelungskonzepte,völkerrechtliche Verträge. Der Weltraumvertrag stellt wie mit Geo-Engineering-Maßnahmen in der Zukunftzunächst klar, dass die Erforschung und Nutzung des umgegangen werden soll, fehlen bislang. Am weitestenWeltraums zum Vorteil und im Interesse aller Staaten gediehen sind die seerechtlichen Vorgaben zur Ozean-durchgeführt wird. Alle Staaten dürfen den Weltraum düngung.im Einklang mit dem Völkerrecht gleichberechtigtfriedlich nutzen und erforschen (Weltraumfreiheit) und In Bezug auf den zukünftigen Rechtsrahmen ist erstenssollen hierbei zusammenarbeiten. Ausdrücklich verbie- festzustellen, dass es sich bei den meisten Geo-Enginee-tet der Weltraumvertrag nur solche schädlichen Um- ring-Methoden noch um bloße theoretische Überlegun-weltwirkungen, die aus der Einbringung außerirdischer gen handelt, deren Tauglichkeit noch erprobt werdenStoffe resultieren. Fraglich ist aber, ob die Weltraum- muss. Dem muss sich auch das Recht stellen. Insoweitfreiheit auch Weltraumaktivitäten umfasst, die auf der kann das Regelungskonzept zur Ozeandüngung alsErde auf andere Weise schädliche Umweltwirkungen Orientierung gelten: Forschung ist zwar grundsätzlichverursachen, beispielsweise durch Veränderungen im erlaubt, allerdings muss auch bei ForschungsaktivitätenWasserkreislauf, da sie nicht zum Vorteil und im Inter- sichergestellt sein, dass keine Gefahren für Mensch undesse aller Staaten wären (Konstantinov 1990). Jedenfalls Umwelt verursacht werden. Für die Notwendigkeit einerstünde das Verbot erheblicher grenzüberschreitender vorherigen staatlichen Kontrolle von Geo-Engineering-Umweltbelastungen auch Geo-Engineering im Welt- Forschungsmaßnahmen spricht, dass diese mit erheb-raum entgegen, soweit hierdurch erhebliche Umwelt- lichen Risiken und unumkehrbaren Folgen verbundenschädigungen verursacht werden. sein können (vgl. auch Reynolds 2009)4.8 staatenhaftungsrecht Es ist zu klären, ob es eine einheitliche, umfassendeGeo-Engineering-Maßnahmen können, selbst wenn sie Regelung zu allen Geo-Engineering- Maßnahmen gebendas globale Klima positiv beeinflussen sollten, gleich- sollte oder ob die jeweiligen spezifischen internationa-wohl erheblich negative Folgen für die klimatischen len Verträge um Vorschriften für (einzelne) Geo-Engi-Bedingungen einzelner Regionen haben. Befürchtet neering-Maßnahmen ergänzt werden sollten. Für einewird etwa, dass es durch die Verringerung von Nieder- einheitliche, übergreifende Regelung käme die Klima-schlägen in Indien oder Afrika zu erheblichen Ernteaus- rahmenkonvention in Betracht. Die Frage ist derzeitfällen kommen könnte. kaum zu beantworten.Kann nun ein Staat in einem solchen Falle von einemanderen Staat, wenn dieser atmosphärische Geo-Engi-neering-Maßnahmen durchgeführt hat, Schadensersatz fussnotEn: 8 BGBl II 1993, S. 1784. Dem Übereinkommen gehören 192 Vertragspar-verlangen? Allgemeine vertragliche Bestimmungen des teien (191 Staaten und die Europäische Union [EU]) an, http://unfccc.int/ parties_and_observers/parties/items/2352.php (Abfrage 02.02.2010).internationalen Rechts in Bezug auf die Haftung zwi- 9 BGBl II 2002, S. 967. Das Kyoto-Protokol gilt für 189 Staaten und die EU,schen Staaten fehlen. Regelungen der Staatenhaftung http://unfccc.int/files/kyoto_protocol/status_of_ratification/application/ pdf/kp_ratification_20091203.pdf (Abfrage 12.02.2010).sind aber gewohnheitsrechtlich anerkannt. 2001 hat die 10 Dieser ist in Art. 3 Abs. 3 Klimarahmenkonvention verankert.UN-Völkerrechtskommission hat einen Entwurf zum 11 Das Vorsorgeprinzip wird teilweise als allgemeiner Rechtsgrundsatz des Völkerrechts eingeordnet, vgl. Maurmann 2008. Vielfach wird dem Vor-Staatenhaftungsrecht fertig gestellt, welcher jedoch nur sorgeprinzip gewohnheitsrechtliche Geltung zugesprochen, siehe dazuals Anlage in eine rechtlich unverbindliche Resolution Sands 2003 und Birnie et. al 2009. Der IGH hat das Vorsorgeprinzip als mögliche Interpretationshilfe für vertragliche Regelungen bezeichnetder UN-Generalversammlung aufgenommen wurde. Die (IGH, Pulp Mills Fall, Urteil vom 20. April 2010, § 164).darin enthaltenen Regeln stellen daher nur insoweit 12 BGBl II 1993, 1741. Die CBD gilt für 193 Staaten allerdings nicht für die USA, http://www.cbd.int/convention/parties/list/ (Abfrage: 15. Novemberbindendes Völkerrecht dar, als sie das Gewohnheits- 2010).recht kodifizieren (Graf Vitzthum 2010b). 13 Vgl. auch die rechtlich unverbindlichen Draft articles on Prevention of Transboundary Harm from Hazardous Activities der UN-Völkerrechts- kommission von 2001.Die Staatenhaftung setzt einen Verstoß gegen eine völ- 14 Das Montrealer Protokoll über Stoffe, die zu einem Abbau der Ozon- schicht führen, führt stufenweise Stabilisierungs- und Reduktionsver-kerrechtliche Pflicht voraus. Allerdings ist es – wie oben pflichtungen sowie Handelsbeschränkungen für bestimmte Stoffe ein.gesehen – nicht immer einfach festzustellen, welche Dem Protokoll in der Fassung seiner letzten Ergänzung, abgedruckt in BGBl II 2003, S. 346, gehören 160 Staaten sowie die EU an, http://www.konkreten völkerrechtlichen Pflichten bei der Durch- unep.ch/ozone/Ratification_status/index.shtml (Abfrage 12.02.2010).führung von Geo-Engineering-Maßnahmen in Bezug 15 BGBl II 1988, S. 902. Dem Übereinkommen gehören 196 Vertragspar- teien (195 Staaten und die EU) an http://www.unep.ch/ozone/Ratifica-auf die Rechte anderer Staaten bestehen. Hinzu kommt tion_status/index.shtml (Abfrage 02.02.2010). 16 BGBl II 1982, S. 374. Dem Übereinkommen gehören 51 Vertragsparteiendie Schwierigkeit, einen Nachweis der Ursachenzusam- (50 Staaten und die EU) an http://www.unece.org/env/lrtap/status/lr-menhänge zu führen (Shaw 2009). tap_st.htm (Abfrage 12.02.2010). 17 BGBl II 1969, S. 1969. Dem Vertrag gehören 100 Vertragsparteien an, http://www.oosa.unvienna.org/oosatdb/showTreatySignatures.do (Abfra- ge 12.02.2010).36 geoengineering
  37. 05 KRitERiEn zuR BEWERtunG Von GEo-EnGinEERinG- MAssnAHMEn geo-engineering führt in den meisten Fällen zu großräumigen technischen eingriffen in die Umwelt mit Auswirkungen sowohl auf das Klima als auch auf sonstige Umweltgüter oder den Menschen. Wirksamkeit und Folgen von geo-engineering-Maßnahmen sind mit dem heute verfügbaren Wissen kaum zu prognosti- zieren. in diesem Hintergrundpapier versuchen wir folgenden grundlegenden Fragen nachzugehen: • Mit welchen Kriterien lassen sich Geo-Engineering-Maßnahmen sinnvoll bewerten? • Unter welchen Umständen lohnen sich hohe Investitionen in Geo-Engineering-Maßnahmen? Die nachfolgend vorgestellten Kriterien sollen politische Einschränkungen aus unserer Sicht nur ein Kriterium fürEntscheidungsträger bei der Bewertung von Geo- die Beurteilung von Geo-Engineering Maßnahmen sein.Engineering-Maßnahmen unterstützen, sowohl für die Darüber hinaus sind deshalb auch weitere Kriterien zuErforschung und Erprobung als auch in Bezug auf die berücksichtigen.Anwendung solcher Maßnahmen. Maßnahmen des Geo-Engineering haben zum Ziel,Es ist offensichtlich, dass zur Beantwortung sehr kom- den anthropogenen Klimawandel einzudämmen. Sieplexer Fragen eine einfache Investitionsrechnung oder konkurrieren daher in gewisser Weise mit MaßnahmenKosten-Nutzen-Analyse zu kurz greift: Nicht alle Folgen zur Emissionsminderung und zur Anpassung an Kli-lassen sich gegenwärtig auch ökonomisch bewerten. Fer- maänderungen. Auch wenn es hier nicht um eine strengner bestehen große Unsicherheiten bei der Bewertung alternative „entweder Emissionsminderung oder Geo-möglicher Folgen und Risiken für Mensch und Umwelt. Engineering“ Entscheidung geht, ist zu berücksichtigen,Zudem handelt es sich zum Teil um globale Wirkungen dass die für den Klimaschutz zur Verfügung stehendenund Folgen, die erst in ferner Zukunft auftreten. Die Be- Mittel begrenzt sind und „ein Mehr“ an Geo-Enginee-wertung hängt daher sehr stark davon ab, wie künftige ring-Maßnahmen „ein Weniger“ an Emissionsminde-Kosten im Vergleich zu den heutigen Kosten gewichtet rungsmaßnahmen nach sich zieht.werden. Dies drückt sich in der zugrunde gelegtenDiskontrate (Zinsrate)18 aus. Eine Diskontrate von Null Wichtige Entscheidungskriterien dafür, ob und in wel-bedeutet eine Gleichgewichtung der Schäden heute und chem Maße Geo-Engineering zu fordern und finanziellin Zukunft und damit auch eine Gleichbehandlung der zu fördern ist, sind aus Sicht des UmweltbundesamtesInteressen heutiger und künftiger Generationen im Sin- die Potenziale für den Klimaschutz und die Reduzie-ne der Nachhaltigkeit. Je höher die Diskontrate umso we- rung der Klimaerwärmung, der Entwicklungsstand derniger fallen die erst in Zukunft auftretenden Schadens- Technologie, wirtschaftliche Kosten und Nutzen, Risikenkosten bei der heutigen Kostenrechnung ins Gewicht. und Synergien sowie die gesellschaftliche Akzeptanz und der rechtliche Rahmen. Die Kriterien lassen sich wegenDie Gegenüberstellung bekannter und erfassbarer gegenseitiger Abhängigkeiten aber nicht so trennscharfKosten und Nutzen kann vor dem Hintergrund dieser anwenden, wie dies im folgenden Text dargestellt wird. geoengineering 37
  38. ABB 8: FünF KriTerien DeS UMWeLTBUnDeSAMTeS ZUr BeUrTeiLUng Von KRitERiuM 1: geo-engineering MASSnAHMen Potenziale für den Klimaschutz oder die reduzierung der Klimaerwärmung 01 KRitERiuM 5: gesellschaftliche Akzeptanz, rechtliche Steuerung / KRitERiuM 2: Steuerungsmöglichkeit 05 02 geo- entwicklungsstand engineering- MASSnAHMe KRitERiuM 4: KRitERiuM 3: risiken, nutzungskonflikte 04 03 Kosten und nutzen und SynergienKriterium 1: potenziale für den Klimaschutz oder die Kriterium 2: EntwicklungsstandReduzierung der Klimaerwärmung Bei der Beurteilung der Maßnahme ist es auch ent-Bei der Ausfüllung dieses Kriteriums sollte in einem scheidend, ob sie unmittelbar einsetzbar wäre oder obersten Schritt dargestellt werden, welche Wirkung die Realisierung und Wirksamkeit noch unsicher sind undzu beurteilende Maßnahme bei welchem Aufwand er- es noch weiterer Forschung bedarf.warten lässt. Geo-Engineering-Maßnahmen sollten nurdann erwogen werden, wenn man mit einem maßgebli- Entscheidende Fragen sind:chen Nutzen für den Klimaschutz rechnen kann. • Wie ist der Forschungs- und Entwicklungsstand dieser Geo-Engineering-Technik? Gibt es bereits Pilotprojekte?Entscheidende Fragen sind: • In welchen Ländern liegen Erfahrungen vor?• Ist die Geo-Engineering-Technik in der Lage, effektiv • Mit welcher Sicherheit lassen sich die Wirkungen den Klimawandel zu beeinflussen oder die Klima- und die unerwünschten Effekte grundsätzlich und in erwärmung zu reduzieren? Falls ja, in welchem Bezug auf Einzelmaßnahmen vorhersagen? Ausmaß?• Ist sie großflächig einsetzbar, falls sie nur bei groß- Positiv zu bewerten sind ein hoher Entwicklungsstand, flächigem Einsatz hinreichenden Erfolg verspricht? bereits vorliegende Erfahrungen z. B. über Pilotprojekte Welchen Emissionsminderungen würde dies entspre- und eine zeitnahe Einsatzmöglichkeit. chen? Welcher Aufwand würde damit einhergehen?Positiv zu bewerten sind hohe Potenziale gekoppelt mitgeringem Aufwand oder geringer Eingriffstiefe.38 geoengineering
  39. Kriterium 3: Kosten und nutzen Die Aufstellung der Kosten und Nutzen sollte (unter die-Bei diesem Kriterium geht es darum, die ökonomisch sem oder anderen Kriterien) ergänzt werden um solchebewertbaren Kosten und Nutzen auszuweisen. Bei Effekte, die sich nur qualitativ erfassen lassen. Dies ver-der Gesamtbewertung muss darauf geachtet werden, hindert, dass eine Überbetonung der monetär erfassba-dass die hier dargestellten Kosten nur einen Teil der ren Wirkungen bei der Entscheidungsfindung erfolgt.relevanten positiven und negativen Folgen abbilden.In die Schätzungen sollten die Kosten und Nutzen des Bei der Bilanzierung von Kosten und Nutzen ist zugesamten Lebenszyklus einbezogen werden. Sofern die beachten, dass sich diese auf eine definierte MaßnahmeKosten und Nutzen in unterschiedlichen Zeiträumen je Einheit beziehen. Generell sind Maßnahmen umsoanfallen, sollte der Einfluss der Diskontierung auf das positiver zu beurteilen, je höher das Nutzen-Kosten-Ergebnis dargestellt werden z. B. über Durchführung Verhältnis ist. Relevant für die Beurteilung ist auch, obvon Sensitivitätsanalysen. dauerhaft Kosten anfallen. Während zum Beispiel bei Energieeffizienzmaßnahmen am Anfang der Maßnah-Mögliche Kosten- und Nutzenkategorien sind: me Kosten anfallen, die Erträge dieser Maßnahme aber• Forschungs- und Entwicklungskosten, Kosten von dauerhaft durch geringere Emissionen wirken, können Pilotanwendungen; Geo-Engineering-Maßnahmen dadurch gekennzeichnet• Investitionskosten, Kosten des Betriebs; sein, dass der positive Einfluss auf das Klima nur mit• vor- und nachgelagerte Kosten (z. B. Entsorgungskos- dauerhaften Eingriffen zu erreichen ist. ten), Folgekosten (z. B. Ersatzkosten in Abhängigkeit von der Lebensdauer); Geo-Engineering-Maßnahmen stellen Eingriffe in die Na-• Kosten durch Umwelt- oder Gesundheitsschäden (so- tur dar, deren Risiken nicht umfassend in Geldeinheiten fern monetarisierbar); bewertbar sind. Man kann daher davon ausgehen, dass• Knappheitskosten des Ressourcenverzehrs; die tatsächlichen Kosten der Geo-Engineering-Maßnah-• volkswirtschaftliche Folgekosten sofern prognosti- men höher sind als die ökonomisch kalkulierbaren Kos- zierbar (z. B. wegen dauerhafter Finanzierung der ten. Die Kosten stellen daher nur eine Untergrenze dar. Maßnahme durch den Staat);• gesamtwirtschaftliche Wirkungen (z. B. auf Bruttoin- Auf der anderen Seite haben Emissionsminderungsmaß- landsprodukt, Beschäftigung) nahmen einen Zusatznutzen, da sie oftmals nicht nur• Nutzen für den Klimaschutz / die Klimafolgen (über dem Klimaschutz, sondern auch zur Ressourcenscho- geeignete nicht-qualitative oder quantitative Indikato- nung dienen. Geo-Engineering-Maßnahmen, die von ren darzustellen); vornherein auch ökonomisch schlechter als Emissions-• sonstiger Nutzen (z. B. für Wirtschaft, Beschäftigung, minderungsmaßnahmen abschneiden, sind negativ zu andere Umweltbereiche). bewerten. geoengineering 39
  40. Kriterium 4: Risiken, nutzungskonflikte und synergien Kriterium 5: Gesellschaftliche Akzeptanz, rechtlicheEin entscheidendes Kriterium für die Beurteilung von steuerung / steuerungsmöglichkeitGeo-Engineering-Maßnahmen ist das damit verbundene Gesellschaftliche Akzeptanz und rechtliche Machbar-Risiko, das auch unmittelbar mit dem Grad des Eingriffs keit entwickeln sich in einem gesellschaftlichen Diskursin den Naturhaushalt zusammenhängt. Relevant ist vor und sind abhängig von dem gesellschaftspolitischenallem die Frage, inwiefern es sich um einen Eingriff Umfeld. Generell dürfte z. B. in Deutschland eine grö-handelt, der nicht mehr rückgängig gemacht werden ßere Skepsis gegenüber Geo-Engineering-Maßnahmenkann. Hilfreich für die Beurteilung ist die Nutzung der bestehen als etwa in den USA.vom WBGU19 entwickelten Risikotypen für globale Um-weltgefahren (WBGU 1999). Geo-Engineering-Maßnahmen beinhalten Aspekte, die sich einer objektiv-wissenschaftlichen BewertungLeitfragen zur Beurteilung der Risiken, Nutzungskon- entziehen, aber für die gesellschaftliche Akzeptanz vonflikte und Synergien sind aus Sicht des UBA: erheblicher Bedeutung sind. Die Frage, wie einzelne Ge-Risiken: sellschaften mit Unsicherheiten sowohl hinsichtlich der• Wirkung auf Ökosysteme Chancen als auch der Risiken umgehen, ist in diesem Welche Auswirkungen (qualitativ und quantitativ) Kontext daher ein wichtiges Kriterium. haben die mit den Geo-Engineering-Maßnahmen verbundenen Eingriffe in Natur und Umwelt? Sind Aus unserer Sicht wichtige Leitfragen sind: die Ziele einschlägiger Gesetze gefährdet? Welches • Gibt es einen gesellschaftlichen Diskurs zum Einsatz Ausmaß haben die Eingriffe in Raum und Zeit? Wie dieser Geo-Engineering-Technologie, und falls ja, mit grundlegend ist die Naturveränderung? Werden welcher Einschätzung? Sind die Entwicklung und/ besonders geschützte oder sensible Gebiete und/oder oder der Einsatz der Geo-Engineering-Technik gesell- Tier- und Pflanzenarten gefährdet oder in Anspruch schaftlich akzeptiert und politisch vermittelbar? genommen? • Welche ethischen und ggf. moralischen, religiösen • Ausmaß der Belastung oder ästhetischen Grundsätze werden durch den Wie groß ist das räumliche Ausmaß der unerwünsch- Einsatz dieser Technologie berührt? ten Effekte (groß-, mittel-, kleinräumig – Beispiel: • Wie soll mit den bestehenden Unsicherheiten sowohl CO2-Speicherung nur lokal, Schwefelaerosole notwen- hinsichtlich der Chancen als auch der Risiken umge- digerweise weltweit)? Können Regionen der Welt gangen werden? unterschiedlich stark von negativen Effekten betrof- • Inwieweit findet eine Abwälzung der Risiken auf die fen sein – z. B. Auswirkungen des Albedo-Effekts nachfolgende Generation statt? in Afrika, Auswirkungen der Ozeandüngungen auf • Ist ein geeignetes (internationales) Rechtsregime bestimmte Regionen der Welt? verfügbar, um die Entscheidungen in Bezug auf die• Risikomanagement Entwicklung und den Einsatz der Geo-Engineering- Welche Risiken entstehen für Mensch und Umwelt? Technik zu steuern – z. B. die Verhinderung von Ist ein effektives Risikomanagement für die Entwick- unilateralen Entscheidungen? Können in dem rechtli- lung und Erprobung der Geo-Engineering-Technik chen Kontrollregime alle genannten Aspekte in einer verfügbar? Kann nach Einsatz der Geo-Engineering- Art Gesamtabwägung berücksichtigt werden? Technik die Induzierung möglicher negativer Effekte gestoppt werden? Sind die unerwünschten Effekte mittelfristig reversibel?Nutzungskonflikte und Synergien:• Welche Nutzungskonflikte können auftreten (CO2- Speicherung versus Geothermie, Nachwachsende Roh- stoffe- oder Lebensmittel-Produktion, hoher Bedarf an Ressourcen)?• Welche Synergien können auftreten? Gibt es ver- gleichbare win-win-Potenziale wie bei den Strategien Energiesparen, Energieeffizienz erhöhen, Ausbau er- fussnotEn: neuerbarer Energien (Kosteneinsparungen, Technolo- 18 Mit dem Zinssatz werden Kosten und Nutzen, die in verschiedenen gieförderung, Abhängigkeit von Importen reduzieren, Perioden anfallen, auf einen Zeitpunkt – zumeist den Gegenwartswert – diskontiert. Der Gegenwartswert drückt dann aus, welchen Betrag man inländische Wertschöpfung/Beschäftigung erhöhen, heute zu dem jeweiligen Zinssatz anlegen müsste, um die in Zukunft Wettbewerbsfähigkeit stärken)? anfallenden Schäden zu bezahlen. Beispielsweise müsste man heute 95,24 Euro zu einem Zinssatz von 5 % anlegen, um in einem Jahr einen Schaden in der Höhe von 100 Euro begleichen zu können. 19 WBGU = Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Um- weltveränderungen.40 geoengineering
  41. 06AusBLicK undEMpfEHLunGEnDie idee, geo-engineering-Maßnahmen zum Schutze des Klimas einzusetzen,ist relativ neu, und sie erfreut sich derzeit einer großen Aufmerksamkeit.einige Staaten wie die USA erwägen klimaschutzbezogene geo-engineering-Maßnahmen schon jetzt ernsthaft.Der Reiz des Geo-Engineering liegt auf der Hand: weltweiten Klimaschutzbemühungen die internationaleErstens müssen der Gesellschaft keine oder zumindest Staatengemeinschaft in Zukunft treffen wird, ist imgeringere Verhaltensänderungen zur Reduzierung von Vorfeld der kommenden Vertragsstaatenkonferenzen inCO2-Emissionen abverlangt werden. Zweitens wird eine Südafrika (2011) noch nicht abschließend geklärt. Sichertechnische Lösung der Klimaproblematik versprochen. ist: Wissenschaft, Politik und Gesellschaft werden sichDrittens sind bei einigen der Geo-Engineering-Maßnah- weiter mit dem Thema Geo-Engineering beschäftigen.men keine langwierigen internationalen Verhandlun-gen erforderlich, vielmehr können Staaten faktisch uni- Problematisch aus Sicht des Umweltbundesamtes ist vorlateral, also von sich aus tätig werden. Auftrieb erhielt allem der mögliche Paradigmenwechsel in der Klima-die Idee des Geo-Engineering vor allem wegen der bis- politik, der mit der Anwendung des Geo-Engineeringlang erfolglosen Bemühungen über ein neues globales verbunden sein könnte. Drei Aspekte sind dabei beson-Klimaschutzabkommen unter dem Dach der UN-Kli- ders kritisch:marahmenkonvention. Welche Übereinkunft über die geoengineering 41
  42. Der erste Aspekt betrifft die Annahme, dass der Mensch der Prüfung von Geo-Engineering-Maßnahmen anwen-in der Lage sei, Umweltprozesse im globalen Maßstab den sollten. Das UBA hat hierzu einen Kriterien-Katalogtatsächlich zu steuern und zu gestalten. Menschen vorgelegt, der Mindestanforderungen enthält (siehehaben zwar schon immer die Natur und Umwelt zu Kapitel 5).ihren Zwecken genutzt und gestaltet, z. B. im Bereichder Land- und Forstwirtschaft. Geo-Engineering-Maß- Festzustellen ist schließlich, dass sich die verschiede-nahmen zielen jedoch auf eine globale Beeinflussung nen Geo-Engineering-Maßnahmen mit Blick auf ihreder Umweltprozesse ab; das ist sowohl in der Dimension Risikodimensionen, ihre Beherrschbarkeit und Reversi-als auch in der Komplexität eine völlig andere Qualität. bilität erheblich unterscheiden. Während bei allen Geo-Viele Geo-Engineering-Vorschläge gehen davon aus, Engineering-Maßnahmen Wirkungen auf das globaledass der Mensch die kurz- und langfristigen Folgen der Klima intendiert sind, unterscheiden sie sich vor allemEinflussnahme auf globale Umweltprozesse versteht im Hinblick auf die räumliche Reichweite der sonstigenund sie kontrollieren kann. Auswirkungen auf Mensch und Umwelt. Maßnahmen, die in ihren sonstigen Wirkungen auf Mensch undZweitens besteht die Gefahr, dass Geo-Engineering- Umwelt im Wesentlichen räumlich begrenzt sind, sindMaßnahmen als Ersatz für Minderungs- und Anpas- nicht mit Maßnahmen vergleichbar, die – wie z. B. dassungsmaßnahmen angesehen werden. Dies würde also Einbringen von Schwefelaerosolen in die Atmosphä-einen grundlegenden Wandel der Ausrichtung der re – über ihre Klimaeffekte hinaus global wirken. ImKlimaschutzpolitik weg von der Minderung von Treib- Zweifel sind globale Auswirkungen auch schwieriger zuhausgasen und der Anpassung an den Klimawandel kontrollieren als rein lokale Effekte. Allerdings könnenhin zu Geo-Engineering bedeuten. Wir sehen dies mit auch Maßnahmen, die sich lediglich lokal auswirken,Sorge, weil die Förderung von Geo-Engineering die im z. B. wegen der besonderen Sensibilität des betroffenenGrundsatz nachhaltige und vorsorgende Klimapolitik Gebiets erhebliche Risiken bergen. Geo-Engineering-der Vermeidung und Anpassung schwächen würde. Maßnahmen sind also nicht über einen Kamm zu sche- ren, sondern erfordern eine differenzierte Bewertung.Der dritte kritische Aspekt besteht darin, dass Grund- Eine abschließende Beurteilung der verschiedenenprinzipien der internationalen Umweltpolitik und Geo-Engineering-Maßnahmen ist bislang auf Basis derdiverser internationaler Umweltschutzübereinkommen vorhandenen Datenlage nicht möglich.(Quellenansatz, Reduzierung von Schadstoffeinträgenund gleichrangiger Schutz der Medien Luft, Wasser Vor diesem Hintergrund ist eine Vielzahl von For-und Boden) nicht mehr gelten sollen. Einige der Geo- schungsprojekten zu Geo-Engineering-MaßnahmenEngineering-Vorschläge drohen, die im Umweltschutz zu erwarten. Die Forschung wird von Modellierungender letzten Jahrzehnte mühsam erreichten Erfolge bei über erste Feldversuche vermutlich auch bis zu Ex-der Reduzierung von Stoffeinträgen in Wasser, Luft perimenten in größerem Maßstab reichen. Essentiellund Boden zunichte zu machen und stehen damit in ist, dass sich die Wissenschaft neben den Risiken undKonflikt zur bisherigen Umweltpolitik. Zum Beispiel Nebenwirkungen von Geo-Engineering auch mit densollen nunmehr beim marinen Geo-Engineering gezielt ethisch-moralischen und gesellschaftswissenschaftli-Substanzen in die marine Umwelt eingebracht werden, chen Implikationen auseinandersetzt. Bei großangeleg-während bislang die Minimierung des Stoffeintrags ten Experimenten kann die Grenze zur kommerziellenerklärtes Ziel der internationalen Bemühungen war. Anwendung verschwimmen. Hier sind Regelungen erforderlich, um zu vermeiden, dass kommerzielle Inte-Die meisten Geo-Engineering-Maßnahmen „stecken ressen die Ausrichtung und die Durchführung solchernoch in den Kinderschuhen“. Es handelt sich um Vor- Experimente beeinflussen.schläge, die sich noch im Stadium theoretischer Über-legungen befinden. In der Regel können daher weder Nach Prüfung des aktuellen Standes der Forschungeindeutige Aussagen über die Wirksamkeit und den kommt das Umweltbundesamt zu folgenden SchlüssenZeitpunkt der Einsetzbarkeit gemacht werden, noch und Empfehlungen hinsichtlich des klimabezogenenkönnen die Risiken und Nebenwirkungen vernünftig Geo-Engineering.abgeschätzt werden. Selbst bei den besser untersuchtenKonzepten, wie z. B. der Ozeandüngung, sind die the- • Geo-Engineering-Maßnahmen sind auf absehbare Zeit oretisch zugrunde gelegten Wirkmechanismen noch keine Alternative zu Minderung und Anpassung. Kli-unzureichend verstanden und es ist mit erheblichen maschutz muss vorrangig die Ursachen des Problems,Risiken und Nebenwirkungen zu rechnen, deren Folgen d. h. die Emission von Treibhausgasen, angehen undweder beherrschbar noch reversibel sind. diese reduzieren. Daneben muss die Menschheit sich an die nicht mehr abwendbaren Folgen des Klima-Es besteht noch erheblicher Klärungsbedarf hinsichtlich wandels anpassen. Entscheidender Vorteil von Minde-der Kriterien, die politische Entscheidungsträger bei rungs- und Anpassungsmaßnahmen gegenüber dem42 geoengineering
  43. Geo-Engineering ist, dass nicht nur auf die Klimaef- schaft, Landwirtschaft oder Verbraucher – haben bei fekte reagiert wird, sondern dass auch die sonstigen geeigneter Gestaltung der Anreize ein Eigeninteres- Effekte von CO2-Emissionen, z. B. die Versauerung der se, Treibhausgase zu mindern, weil sie etwa Kosten Meere, bekämpft werden. Klimaschutz hat zudem oft sparen, indem sie Energie sparen. Die Verursacher weitergehenden Nutzen: Fossile Ressourcen werden haben daher ein Interesse, durch Innovationen auf geschont oder die Luft wird mit weniger Schadstoffen allen wirtschaftlichen Ebenen Kosten zu senken. belastet. Geo-Engineering hingegen, insbesondere Geo-Engineering-Maßnahmen – als Forschungspro- Maßnahmen zur Beeinflussung des Strahlungshaus- jekte oder in der tatsächlichen Anwendung – werden halts, reduzieren nachteilige Auswirkungen des dagegen in der Regel vom Staat finanziert und das Treibhausgasausstoßes nicht. Fazit: Die Schwerpunkte über Jahre hinweg. Insofern handelt es sich um eine der Klimaforschung einschließlich der staatlichen gemeinlastfinanzierte Symptombekämpfung, für die Förderung dürfen nicht von Minderungs- und Anpas- Marktmechanismen nicht zum Einsatz gebracht wer- sungsmaßnahmen hin zur Erforschung von Geo-Engi- den können. neering-Maßnahmen verlagert werden. • Bei der grundsätzlichen Bewertung von einzelnen • Die Industrieländer tragen hinsichtlich des Klima- Konzepten des klimabezogenen Geo-Engineering wandels eine besondere Verantwortung. Maßnahmen sollten die folgenden Kriterien zur Bewertung heran- müssen daher dem Anspruch genügen, dass nicht gezogen werden: erneut die Entwicklungsländer besondere Lasten tra- – Potenziale für den Klimaschutz oder die gen müssen. Geo-Engineering-Maßnahmen werden Reduzierung der Erwärmung diesem Anspruch nicht gerecht, weil sie zum Teil – Entwicklungsstand der jeweiligen Technik erneut spezifische Risiken für die Entwicklungsländer – Kosten und Nutzen zur Folge haben. Z. B. können Maßnahmen, die den – Risiken, vor allem für Mensch und Umwelt, Strahlungshaushalt beeinflussen, zu Temperaturver- Nutzungskonflikte sowie potenzielle Synergien mit änderungen in Entwicklungsländern führen, die Dür- klima- oder anderen umweltpolitischen Zielen ren verursachen und die Sicherheit der Versorgung – Gesellschaftliche Akzeptanz und rechtliches mit Lebensmitteln gefährden. Kontrollregime• Die Erforschung, Entwicklung und Erprobung der • Die Zulassung und Anwendung von Geo-Engineering- theoretischen Überlegungen zum Geo-Engineering Maßnahmen ist an den Nachweis zu binden, dass wird sich in aller Regel noch über lange Zeiträume die Geo-Engineering-Maßnahme zumindest wirksam erstrecken. Ein zeitnaher Einsatz ist also nicht in ist, d. h., dass ein positiver Beitrag zum Klimaschutz Sicht. Die fortschreitende globale Erwärmung macht geleistet wird. In diesem Zusammenhang ist eine jedoch ein rasches Handeln erforderlich. Klimaschutz- umfassende Energiebilanz zu erstellen, die den strategien mit entsprechenden Minderungszielen für energetischen Aufwand für die Vorbereitung, die Treibhausgase existieren bereits, die erstens positive Durchführung der Maßnahme und die möglicher- Effekte zum Beispiel für die Wirtschaft haben und bei weise notwendige Rücknahme einbezieht. Ferner ist denen zweitens keine gravierenden Nebenwirkungen nachzuweisen, dass erhebliche nachteilige Auswir- für Mensch und Umwelt zu befürchten sind. kungen auf Mensch und Umwelt ausgeschlossen sind. Nachteilige Auswirkungen sind nach dem Vorsorge-• Geo-Engineering-Maßnahmen sollten allenfalls grundsatz auch dann zu vermeiden, wenn die Risiken als Notfalloption vorgesehen werden, um für eine auf Grund unsicheren Wissens nicht abschließend Situation gerüstet zu sein, in der sich – trotz erheb- beurteilt werden können. Schließlich sind bei einer licher Anstrengungen im Bereich der Minderung Entscheidung über konkrete Geo-Engineering-Maß- und Anpassung – der Klimawandel beschleunigt und nahmen die möglicherweise regional höchst unter- daher zusätzliche Maßnahmen erforderlich sind. Die schiedlichen Auswirkungen zu berücksichtigen. Erforschung einiger erfolgversprechender Geo-Engi- neering-Maßnahmen kann für eine solche Notfallsitu- • Beim Geo-Engineering zur Beeinflussung des Strah- ation sinnvoll sein. lungshaushalts besteht ein weiteres relevantes Risiko. Diese Maßnahmen verringern nicht die Konzentrati-• Ein grundlegender Nachteil von Geo-Engineering on von Treibhausgasen in der Atmosphäre. Die CO2- Maßnahmen gegenüber Emissionsminderungsmaß- Konzentration in der Atmosphäre würde also weiter nahmen besteht darin, dass nicht – wie bei Emissi- steigen. Wenn sich in der Folge der Anwendung onsminderungsmaßnahmen – ökonomische Anreize dieser Geo-Engineering-Maßnahmen allerdings her- über verschiedene Instrumente bei den Verursachern ausstellt, dass gravierende Auswirkungen eintreten, von Klimagasemissionen gesetzt werden können. z. B. Dürren oder Abbau stratosphärischen Ozons, Die Verursacher selbst – etwa Industrie, Energiewirt- müssten die Maßnahmen trotzdem fortgesetzt wer- geoengineering 43
  44. den. Denn anderenfalls wäre auf Grund der hohen Treihausgaskonzentrationen in der Atmosphäre eine beschleunigte Klimaerwärmung die Folge. Je nach Höhe der CO2-Konzentrationen könnten katastrophale Auswirkungen eintreten. Im Grundsatz gilt daher für Maßnahmen der Beeinflussung des Strahlungs- haushalts: Ein „Zurück“ bedeutet die Hinnahme der fortgesetzten Klimaerwärmung – und zwar stärker als zuvor – mit all ihren negativen Folgen für Mensch und Umwelt.• Schon die Erforschung und Erprobung von Geo- Engineering-Maßnahmen muss einer staatlichen Kontrolle unterliegen, da einige Geo-Engineering- Maßnahmen mit erheblichen Risiken verbunden sind; teilweise sind irreversible Umweltveränderungen oder -schäden zu befürchten und die Risiken daher kaum beherrschbar. Im Vorfeld sind die Risiken der einzelnen Forschungsaktivitäten zu ermitteln und zu bewerten. Voraussetzung für die Zulassung der Erforschung oder Erprobung ist, dass erhebliche Risiken für Mensch und Umwelt ausgeschlossen sind. In der Regel sollte eine Begleitforschung hinsichtlich potenzieller Risiken obligatorisch sein.• Die rechtlichen Vorgaben auf internationaler Ebe- ne steuern derzeit die Erforschung, Erprobung und Durchführung von Geo-Engineering-Maßnahmen nur unzureichend. Verursacht ist das durch den Umstand, dass die Idee des Geo-Engineering nicht bekannt war, als die Normen geschaffen wurden. Es bedarf daher der Entwicklung eines geeigneten Rechtsrahmens. Zu prüfen ist, ob entsprechende Regelungen in einem eigenen, neu zu etablierenden Regime oder unter der Ägide der Klimarahmenkonvention oder der jeweils spezialisierten Übereinkommen entwickelt werden sollen. Um den Aufwand und die Komplexität der Fragestellungen begrenzt zu halten, scheint es eher sinnvoll, Lösungen im Rahmen der spezialisierten Übereinkommen anzustreben.• In jedem Fall ist durch die neuen Regelungen sicher- zustellen, dass vor der Durchführung entsprechender Geo-Engineering-Maßnahmen die möglicherwei- se betroffenen Staaten informiert und konsultiert werden. Unabgestimmte unilaterale Maßnahmen sollten durch die internationalen Vorgaben untersagt werden.44 geoengineering
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