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Globale Strategien

Marine cloud brightening

Das „Marine cloud-brightening“ (Wolkenaufhellung über dem Meer) ist eine Technik, die die Albedo mariner Stratokumulus-Wolken erhöhen und damit zur Eindämmung der globalen Erwärmung beitragen könnte. In einem der hier verlinkten Artikel (1) wird erklärt, wie mit Hilfe windgetriebener Sprühschiffe mikrometergroße Meereswassertropfen in die Grenzschicht unter den marinen Stratokumulus-Wolken abgegeben werden und somit deren Fähigkeit zur Reflektion von Sonnenenergie erhöht wird. Die Technik macht sich den Twomey-Effekt zu Nutze, welcher besagt, dass mehrere kleinere Tropfen eine bessere Fähigkeit zur Reflektion von Sonnenstrahlen bieten als eine geringere Anzahl größerer Tropfen. Die dafür eingesetzten Sprühschiffe können mit klimaneutralen Flettner-Rotoren betrieben werden, welche gleichzeitig als praktische Gehäuse für die Sprühdrüsen geeignet sind. In dem Artikel wird geschätzt, dass für die Aufhebung der thermischen Auswirkungen eines einjährigen Anstiegs des weltweiten CO2-Gehalts, nur umgerechnet etwa 60 - 120 Millionen Euro für den Bau der dazu genutzten Technologien nötig wären. In diesem Artikel werden über die dafür eingesetzten windgetriebenen Sprühschiffe, angetrieben durch Flettner-Rotoren informiert.

Diese vergleichsweise kostengünstige Methode die Klimaerwärmung einzudämmen, birgt bei unkritischer sofortiger maximaler Anwendung auch einige Risiken, die nicht seriös vorherzusagen sind. Ein weiterer hier verlinkter Artikel (2) beinhaltet Studien, die zeigen, dass MCB möglicherweise Veränderungen der Temperatur und Niederschläge hervorrufen kann, die je nach Region sowohl positiv als auch negativ ausfallen können.

Deswegen sollten Experimente zunächst nur in einem kleinen Maßstab (z. B. Netze von 3 x 3 Schiffen, die jeweils 10 km voneinander entfernt sind) für ein paar Jahre erforscht werden, um die Reversibilität gewährleisten zu können - dies wird als Klimamilderungsstrategie bezeichnet. Es ist wichtig, den Unterschied zwischen Geoengineering und Klimaschutzstrategien zu verstehen: Irreversibles Geo-Engineering ist ziemlich riskant, die sorgfältige Erforschung aller Optionen zur Abschwächung des Klimas auf reversible Weise (bald nach Beendigung der Erforschung klingen auch alle kleinen Klimaeffekte ab) ist dagegen unerlässlich, um in zehn Jahren, wenn die globale Erwärmung schädlicher wird, eine Sammlung verschiedener Optionen von sicheren Gegenmaßnahmen zu haben.

Wir plädieren dafür, eine Reihe verschiedener Klimaschutzstrategien zu testen, um die Wahl zu haben und die sicherste, aber auch klimafreundlichste Mischung aus Gegenmaßnahmen finden zu können. Denn die riskanteste Strategie im Kampf gegen die globale Erwärmung ist, auf Grund möglicher negativer Effekte, gar nichts zu tun und vielversprechende Klimamilderungsstragien wie das MCB unerforscht und ungetestet zu lassen.

Ein anderer hier verlinkter Artikel informiert über mögliche Feldversuche, die dabei helfen könnten, den Einfluss des MCB auf das Klima besser abschätzen zu können. (3)

 

 

Marine biomass regeneration

Der Schutz der globalen Walpopulationen und anderer großer Meerestiere ist nicht primär deshalb von so hoher Wichtigkeit, damit auch spätere Generationen „whale watching“ betreiben können. Ohne zu übertreiben, lässt sich sagen, dass Schutz und Regeneration großer Meerestiere essenziell wichtig für die Stabilität des gesamten Ökosystems „Meer“ und darüber hinaus sind. In einem hier verlinkten Artikel (1) spielt die Rolle der Wale eine Schlüsselrolle für eine gesunde Meeresökologie, indem sie limitierende Nährstoffe an die Meeresoberfläche bringen, wenn sie dort Fäkalien freisetzten.  Diese Nährstoffe helfen anschließend dabei, die Primärproduktivität, also die Photosynthese des dort lebenden Phytoplanktons, zu steigern. Ein sehr wichtiger Zusammenhang, wenn man die Zahlen in einem weiteren hier verlinkten Artikel bedenkt (2). Dort wird geschätzt, dass Phytoplankton immerhin ca. 50% des atmosphärischen Sauerstoffs produziert. Die Mikroorganismen erreichen dies, indem sie atmosphärisches CO2 binden und in Sauerstoff umwandeln, wodurch der CO2-Gehalt in der Atmosphäre sinkt. Dieser natürliche Prozess, kann als wirksame Klimamilderungsstrategie eingesetzt werden. 

Als unterstes Glied in der Nahrungskette liefert das Phytoplankton mit seinen Photosyntheseprodukten die Nahrungsgrundlage der gesamten marinen Fauna. Somit wird klar, dass auch das Ökosystem „Meer“ einen Kreislauf darstellt, in dem jedes Glied einen wichtigen Beitrag zum Erhalt und zur Stabilität beiträgt. Diese Prozesse sind so fein aufeinander angepasst, dass eine Destabilisierung an einer Stelle immer auch unvorhersehbare Probleme an einer anderen Stelle erzeugt, die bei Überreizung zum Zerfall des gesamten Ökosystems führen können.

Das Phytoplankton zum Ziel der Klimamilderung direkt und global mit industriellem Dünger zu versorgen, ist keine ratsame Strategie, da die Folgen dieses großflächigen Eingriffes schlecht abzuschätzen und noch schlechter zu kontrollieren sind.

Ein sehr vielversprechender und natürlicher Ansatz ist die ökologische Düngung des Phytoplanktons, durch die Unterstützung der Regeneration der Walpopulation. Genau dies setzt das Climate Repair Institut gerade in einem Projekt, zur Entfernung von CO2 aus der Luft, um. (3) Geleitet wird dieses Projekt von Sir David King, welcher als Kollaborationspartner von Thomas Dandekar dem Leiter des Lehrstuhls für Bioinformatik der Universität Würzburg, unterstützt wird.

Um die Nährstoffe, welche von den Walen an die Meeresoberfläche transportiert werden, auch an Land zu verteilen, sind weitere Akteure notwendig. In einem weiteren hier verlinkten Artikel (4) wird darüber informiert, dass Seevögel sowie anadrome Fische, welche zum Laichen aus den Meeren weite Strecken die Flüsse hinauf wandern, einen erheblichen Beitrag leisten, um Nährstoffe aus den Meeren wieder auf dem Festland zu verteilen. Der Artikel zeigt auch wie stark die Effizienz dieser natürlichen Nährstoffverteilungspumpe abgenommen hat, auf Grund massiver Reduktion der beteiligten Akteure.

Einer der Hauptverantwortlichen für diese Krise ist eindeutig die internationale Fischindustrie. Wenn man sich als Privatperson also fragt, was man selbst gegen die fortschreitende Destabilisierung des Ökosystems Meer tun kann, ist die Antwort so simpel wie eindeutig. Man sollte nur noch nachhaltigen Fisch, Meeresfrüchte und daraus hergestellte Produkte konsumieren. Als Verbraucher sollte man sich zudem immer bewusst sein, dass ein Nachhaltigkeitslable auf Lebensmitteln in keiner Weise eine Garantie darstellt. Es mag vielleicht so scheinen, als wäre Fisch aus Aquakulturen zu konsumieren unbedenklich. Doch in den meisten Aquakulturen werden die Fische mit Fischmehl und Fischöl gefüttert. Nicht nachhaltiges Fischmehl, besteht zum Großteil aus Meeresfischen und muss zudem in einem industriellen Verfahren hergestellt werden. Ein Artikel von Greenpeace informiert eingehender über diesen und andere negative Aspekte von Aquakulturen (5).

Literatur zu marine biomass regeneration


1. Frontiers in Ecology and the Environment

Joe Roman,James A Estes,Lyne Morissette,Craig Smith,Daniel Costa,James McCarthy,JB Nation,Stephen Nicol,Andrew Pershing,Victor Smetacek. Whales as marine ecosystem engineers. Frontiers in Ecology and the Environment. 2014, July 03. zuletzt aufgerufen am: 17.06.22

 

2. Fractional order oxygen-plankton system under climate change

Ozarslan R, Sekerci Y. Fractional order oxygen-plankton system under climate change. Chaos. 2020 Mar;30(3):033131. doi: 10.1063/1.5129766. PMID: 32237788 zuletzt aufgerufen am: 17.06.22

 

3. Marine Biomass Regeneration

Project from Centre for Climate Repair at Cambridge, 17.05.2022. zuletzt aufgerufen am: 14.02.2023

 

4. Global nutrient transport in a world of giants

Doughty et al., (2016) Global nutrient transport in a world of giants. 2015 October, 26. zuletzt aufgerufen am: 18.06.22

 

5. Challenging the Aquaculture Industry on Sustainability

Michelle Allsopp, Paul Johnston and David Santillo at Greenpeace Research Laboratories, University of Exeter, UK. January, 2008 by Greenpeace International. zuletzt aufgerufen am: 21.06.22


Grünes Kerosin

Durch die Verbrennung von rohölbasierten Treibstoffen, wie Kerosin, gelangt CO2, Stickoxide und andere Partikel direkt in die unteren Atmosphärenschichten der Erde, die Troposphäre. (1) Obwohl der Anteil der Luftfahrt am Gesamtausstoß von schädlichen Treibhausgasen lediglich bei etwa drei bis fünf Prozent liegt, erfährt dieser Sektor jedoch jährlich ein starkes Wachstum, was die Entwicklung klimafreundlicher Kerosine klimaschutztechnisch immer interessanter macht. (1)

Ein wichtiger Ansatz dafür ist das sogenannte Power-to-Liquid (PtL), also die Nutzung von Sonnen- und Windenergie zur Herstellung von Kraftstoffen aus Wasser und CO2. (2) Auch wenn damit gerechnet werden kann, dass die Kosten für die Herstellung von PtL stetig sinken, werden die Produktionskosten dennoch deutlich über den Preisen der derzeitig eingesetzten fossilen Brennstoffe liegen. (3) Eine große Herausforderung, ist die Kostensenkung für die Gewinnung von CO2  aus der Luft durch das sogenannte „direct air capture“ (DAC). In einer Publikation über die Perspektiven von DAC, gaben die Hälfte der befragten Experten das Fehlen einer unterstützenden Politik als Haupthindernis für die Entwicklung von DAC-Projekten an. (4) Selbst unter den besten Aussichten zur Entwicklung der DAC-Technologie lässt sich sagen, dass deren direkter Einsatz oder zur Herstellung von PtL-Kraftstoffen, nur als Teil eines umfangreichen Portfolios von Klimamilderungsstrategien zu betrachten ist und nicht allein dafür sorgen kann, die Klimaziele bis 2050 zu erreichen. (4)

Ein anderer Ansatz zur Herstellung von klimafreundlicheren Kraftstoffen ist das sogenannte Biomass-to-Liquid (BtL), also die Umwandlung von biologischen Rohstoffen in Synthesegase. (5) Geeignet dafür sind beispielsweise bestimmte dafür angebauten Pflanzen, aber auch forstwirtschaftliche Abfälle, verschiedene Reststoffe, Algen oder tierische Fette. Herausforderungen der Methode sind zum einen die begrenzten zur Biomasseproduktion benötigten Anbauflächen, da die Bevölkerung stetig wächst und immer mehr Fläche für die Nahrungsmittelproduktion benötigt wird. Ein Problem, welches bei der PtL-Methode nicht anfallen würde, da die für die Produktion benötigten erneuerbaren Energieparks sowieso effektiver in wüstenähnlichen Regionen funktionieren, wo kein Biomasseanbau betrieben werden kann. Ein weiterer Vorteil der PtL-Methode, ist der viel geringere Wasserbedarf, verglichen mit verschiedenen BtL-Methoden. (6)

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass keine der beiden Methoden eine ultimative Lösung für die Produktion von nachhaltigem Kerosin, welches bald in großem Maß eingesetzt werden kann, bietet. Laut einer Studie zu BtL und PtL, durchgeführt für das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI), kann der mittel- und langfristige Mengenbedarf an erneuerbarem Kerosin nur gedeckt werden, wenn Kraftstoffe, die auf Grundlage beider Methoden entwickelt wurden, eingesetzt werden. (7)

Zur Förderung des Einsatzes von nachhaltigem Kerosin ist eine verbindliche und angemessene Bepreisung der CO2-Emissionen von entscheidender Wichtigkeit. (8) So würden die Preise für die klimafreundlichen Kraftstoffe im Vergleich zu den herkömmlichen Kraftstoffen gesenkt werden. Wie schon oben erwähnt, ist die Unterstützung des Ganzen durch die Regierung ein entscheidender Faktor. Doch auch im Privaten kann ein wichtiger Beitrag zur Umstellung auf klimafreundliche Kraftstoffe geleistet werden, indem man beispielsweise seine Flugtickets nur bei Fluggesellschaften bucht, welche die Entwicklung und den Einsatz von nachhaltige, Kerosin unterstützen. Dazu einfach kurz im Internet zur aktuellen Lage informieren und dann die Fluggesellschaft auswählen, die nach eigener Recherche die geeignetste ist.

 

Entfernung von Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre

Im August 2021 hat die Bundesregierung mit der Änderung des Klimaschutzgesetztes das Ziel der Treibhausgasneutralität von Deutschland bis 2045 festgelegt. „In der Wissenschaft besteht Konsens, dass dieses Ziel ohne die aktive Entnahme von CO2 aus der Atmosphäre nicht zu erreichen ist.“ (1) Den Hochrechnung zufolge bedeutet dies eine Entnahme von mehreren hundert Milliarden Tonnen CO2 2100, durch die sogenannten carbon-dioxide-removal-Strategien (CDR). Um CDR in dieser Größenordnung zu erreichen, bräuchte es eine umfangreiche und globale Umstrukturierung von Infrastrukturen und einen enormen Einsatz verschiedener CDR-Methoden. „Da für Ökosysteme, Gesellschaften oder die Wirtschaft durch diese Gegenmaßnahmen zum Klimawandel auch kritische Nebenwirkungen erwartet werden, muss der Blick geweitet werden: Forschung darf sich nicht auf die reine Technologieentwicklung beschränken.“ (1) Klar sollte sein, dass CDR, eben so wie jeder andere Ansatz zur Klimamilderung keine ultimative Lösung für die Klimakrise bietet. Keine der CDR-Methoden bietet in absehbarer Zeit die Umsetzbarkeit und nötigen Ergebnisse, die es bräuchte, um allein für das Erreichen der Klimaziele zu sorgen. Sie sind vielmehr ein weiterer wichtiger Bestandteil eines umfangreichen Portfolios an Klimamilderungsstrategien, aus welchem wir schöpfen müssen, um die Klimaziele letztendlich nicht zu verfehlen.

 

Natürliche CDR-Methoden

Kohlenstoffspeicherung in Pflanzen


Der offensichtlichste natürliche Ansatz stellt die Speicherung von CO2 in Pflanzen dar. Ein wichtiger Aspekt ist hierbei die Wiederaufforstung, sowie der besondere Schutz von noch bestehenden Wäldern. Die Bepflanzung von Gebieten mit stark CO2 speichernden Bäumen und Pflanzen, welche besonders gut an die neuen klimatischen Bedingungen angepasst sind, spielen hierbei eine zentrale Rolle.

 

Moore verwässern


Weit weniger im Zentrum der Diskussion steht das Verwässern von Mooren, „obwohl es in seiner Funktion als Kohlenstoffspeicher in Hinblick auf die Effizienz Wälder sogar überholt.“ (2) Hier klicken, um zum Beitrag zu „Moore verwässern“ zu gelangen.

 

Landwirtschaftliche Umstrukturierung


Von zentraler Bedeutung ist auch die Umstrukturierung von landwirtschaftlich genutzten Flächen, da Böden auch sehr gut Kohlenstoffspeicher sind. (3) Derzeitig vorherrschend ist die Landwirtschaft mit Tendenz zu Monokulturen und starkem Einsatz von Schädlingsbekämpfungsmittel, welche stark abweicht von den natürlichen Ökosystemen. Die Folgen sind ein starker Artenverlust und nährstoffarme Böden. Zu empfehlen wäre die Umstrukturierung von landwirtschaftlich genutzten Flächen in produktivere sich selbst erhaltende Ökosysteme, welche Vielfalt und Dauerhaftigkeit garantieren.  Ein Ansatz bietet beispielsweise das Prinzip der Permakultur, was übersetzt „dauerhafte Landwirtschaft“ bedeutet und oben genannte Vorteile restlos erfüllt. (6) Ein ähnlicher Ansatz, nur mit einem anderen Namen ist die Agroforstwirtschaft. Eine Landnutzungsform, welche den Nutzpflanzenanbau, die Anpflanzung von Bäumen und manchmal auch die Tierhaltung verbindet. Durch die Kombination „kann die CO2-​Aufnahme in Pflanzen erhöht und gleichzeitig die Biodiversität gefördert werden“. (1)

 

Technische CDR-Methoden

Direct-air-capture


Die wohl bekannteste und auch vielversprechendste technische Methode, ist die direkte Filterung von CO2 aus der Luft, allgemein bekannt als direct-air-capture (DAC). Die größte DAC-Anlage heißt Orca und wird von dem Schweizer Unternehmen Climeworks auf Island betrieben. (5) Orca kann derzeit ca. 4000 Tonnen CO2 pro Jahr aus der Luft filtern. Ihre neue Anlage Mammoth soll 2024 in Betrieb genommen werden und soll es auf rund 36.000 Tonnen CO2 pro Jahr bringen. (5) Trotz rasanter Entwicklungsfortschritte der Technologie wird beim Vergleich von den derzeit erbrachten und benötigten CDR-Werten klar, dass drastische Reduzierungen der CO2 Emissionen gepaart mit dem Einsatz vieler verschiedener Klimamilderungsstrategien, die einige Chance auf das Erreichen der Klimaziele bietet.

 

Hybride CDR-Methoden

Kohlenstoffmineralisierung


Einige Mineralien reagieren natürlicherweise mit CO2, wodurch es an den Feststoff gebunden wird. Dieser Prozess wird gemeinhin als Kohlenstoffmineralisierung oder Verwitterung bezeichnet und ist ein mehrere hundert bis tausend Jahre andauernder Prozess. (3) Durch technische Hilfe kann dieser Prozess beschleunigt werden, „indem Gesteinsmehl auf Ackerböden ausgebracht wird.“ (1)

 

Bio-energy with Carbon Capture and Storage (BECCS)


Diese Methode zielt darauf ab, das bei der Produktion von Energie aus Biomasse entstehende CO2 aufzufangen und entweder zu speichern oder wiederzuverwenden. Aus neuen Ansätzen zur Entwicklung von Kraftstoffen aus Biomasse (biomass-to-liquid (BtL)) oder direkt aus CO2 und Wasser mit Hilfe von Sonnenenergie (power-to-liquid (PtL)), können interessante Kombinationen und Netzwerke der Kohlenstoffverwertung entstehen. Hier klicken und auf der auftauchenden Seite nach unten scrollen, um zum Beitrag „Grünes Kerosin“ zu gelangen.

 

Kohlenstoffspeicherung im Meer


Rund 70 % der Erdoberfläche ist mit Wasser bedeckt, was die Überlegung nahelegt, über landbezogene Anwendungen zum CDR hinauszugehen. Ein wichtiger Ansatz dazu ist die marine Aufforstung, wenn man so sagen möchte, also die Förderung und auch der Schutz von photosynthese-betreibenden Lebewesen im Meer. Schätzungsweise mehr als 50% des atmosphärischen Sauerstoffs von marinen photosynthese-betreibenden Mikroorganismen produziert. (7) Zusammen mit allen Küstenpflanzen und Algen, setzt dieses sogenannte Phytoplankton also eine größere Menge CO2 um als landlebende Pflanzen. Eine künstliche Düngung ist nicht empfehlenswert, da die Veränderungen zu drastisch sein könnten und die Folgen derzeit nicht durch kleinräumige Experimente abschätzbar sind. Die natürliche Düngung durch die Regeneration und den besonderen Schutz großer Meerestiere hat viele Vorteile, welche gerne in dem dazugehörigen Artikel über marine biomass regeneration nachgelesen werden können.

 

Literatur zu Grünes Kerosin


1. Erneuerbare alternative Treibstoffe für die Luftfahrt Autoren: Sandra Richter, Marina Braun-Unkhoff, Clemens Naumann, Uwe Riedel.zuletzt aufgerufen am: 08.12.2022

2. Klimaschutzportal. Keine Zukunftsmusik: Kerosin aus Wasser und CO2. zuletzt aufgerufen am: 08.12.2022

3. Valentin Batteiger, Kathrin Ebner, Antoine Habersetzer, Leonard Moser. Power-to-Liquids A scalable and sustainable fuel supply perspective for aviation. Umweltbundesamt, Januar 2022.zuletzt aufgerufen am: 08.12.2022

4. Soheil Shayegh, Valentina Bosetti, Massimo Tavoni. Future prospects of direct air capture technologies: Insights from an expert elicitation survey. 26.04.2021.zuletzt aufgerufen am: 08.12.2022

5. BtL – Biomass to Liquid. Fachagentur für nachwachsende Rohstoffe e.V. zuletzt aufgerufen am: 08.12.2022

6. Klimaschutzportal. Kerosin aus Biomasse. zuletzt aufgerufen am: 08.12.2022

7. K. Zech et al. Biokerosin und EE-Kerosin für die Luftfahrt der Zukunft – von der Theorie zu Pilotvorhaben. Studie im Rahmen des Auftrags Wissenschaftliche Begleitung, Unterstützung und Beratung des BMVI in den Bereichen Verkehr und Mobilität mit besonderem Fokus auf Kraftstoffe und Antriebstechnologien sowie Energie und Klima für das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI).zuletzt aufgerufen am: 08.12.2022

8. Sandra Richter, Marina Braun-Unkhoff, Clemens Naumann, Uwe Riede. Erneuerbare alternative Treibstoffe für die Luftfahrt.zuletzt aufgerufen am: 08.12.2022


Permafrostböden schützen

Die Permafrostböden in den hohen Breiten sind dauerhaft gefrorene Speicher einer großen Menge an organischem Material, welches durch diesen Zustand seit Jahrtausenden vor mikrobieller Zersetzung geschützt ist. Beim Auftauen dieser Speicherschicht werden die dort enthaltenen Mikroorganismen aktiv und bei der Zersetzung des organischen Materials, werden dort enthaltene Klimagase wie CO2 und Methan (CH4) freigesetzt. In den meisten Schätzungen zur Menge des in den Permafrostböden enthaltenen organischen Kohlenstoffes, ist von ca. 1400-1600 Gigatonnen (Gt) die Rede. (1,2,3) Auch wenn Methan in weit aus geringeren Mengen im tauenden Permafrost produziert wird als CO2, muss berücksichtigt werden, dass es im Vergleich ein weitaus wirksameres Treibhausgas ist.

Nach heutigem Stand gibt es zwei denkbare Ansätze, um den Permafrostboden zu kühlen und so vor dem Auftauen zu schützen. Im Sommer kann man den gefrorenen Boden schützen, indem man ihn mit einer die Sonnenstrahlen reflektierenden Schicht abdeckt, bevor sie auf den Boden treffen und diesen aufheizen können. Im totalen Gegensatz dazu kann man im Winter den Boden von der wärmeisolierenden Schneedecke befreien, damit er von den niedrigen Lufttemperaturen durchgekühlt werden kann.

Seit 1993 gibt es ein Projekt der Bayrischen Zugspitzbahn, welche in den Sommermonaten eine reflektierende Plastikplane über den nördlichen Schneeferner, einen Teil des an der Zugspitze vorkommenden Gletschers, ausgebreitet. (4) Diese aufwendige Maßnahme wurde jährlich bis 2012 in die Tat umgesetzt. Ein Jahr später wurde das Projekt jedoch aufgegeben, da es als zu ineffizient erklärt wurde, im Angesicht des schnell fortschreitenden Klimawandels. (5) Eine vielversprechende Methode, welche in viel größerem Maßstab eingesetzt werden könnte, ist das Marine Cloud Brightening. Das „Center for Climate Repair“ (CCR) von der Universität in Cambridge, widmet dieser Idee einen großen Teil ihrer Forschung. (6)

Unter dem Motto „Refreeze the Arctic“, verfolgt das CCR noch eine weitere Strategie, welche auf den Schutz der gefrorenen Eischicht auf dem Wasser ausgerichtet ist. Auf der Webseite wird erklärt, dass dicke Eisschichten auf dem Wasser besser Kälte isolieren als dünne. Es wird daher untersucht, ob es möglich ist Meerwasser auf zuvor gebildete Eisschollen zu pumpen, um deren Dicke so effektiv zu vergrößern. (6)

Um den Permafrostboden im Winter für die kühlende Umgebungsluft freizulegen, ist ein denkbarer Ansatz, die Wiederansiedlung einer großen Zahl verschiedener massiger Pflanzenfresser in den hohen Breiten. Diese wühlen im Winter die Schneedecke auf, um an das darunter liegende Futtermaterial zu kommen. Das Projekt „Pleistocene Park“ stellt durch das Wiederherstellen einer dem Pleistozän ähnlichen Großtierfauna, neben dem direkten kühlenden Effekt auf den Boden, auch die Erhöhung der Photosynthese durch die Regeneration einer hochproduktiven Steppentundra mit Hilfe von speziellem Saatgut in Aussicht. Als weitere positive Effekte werden die verstärkte Reflektion der Sonne in diesen Gebieten genannt, da Weideflächen einen höheren Albedo-Effekt haben als karges Land. Im Allgemeinen hat das Projekt sowohl den Klimaschutz als auch das Wiederaufblühen der Biodiversität in den hohen Breiten zum Ziel. (7)

 

Power-to-X

Als Power-to-x werden Prozesse bezeichnet, bei denen Strom in andere Stoffe umgewandelt wird. Natürlich haben diese Verfahren erst etwas mit Nachhaltigkeit zu tun, wenn dabei erneuerbare Energie als Stromquelle eingesetzt wird. Ist diese Bedingung erfüllt, bieten verschiedene Power-to-x Prozesse das Potential wichtige Klimamilderungsstrategien zu werden.

Power-to-chemicals

Unter diesen Begriff fallen alle Prozesse, bei denen Strom bei der Herstellung von Chemikalien benutzt wird. Bei dem „P2X“-Projekt [LINK] des Bundesministeriums für Bildung und Forschung wird beispielsweise untersucht, wie Wasserstoff zusammen mit CO2 zu Polymerbausteinen umgewandelt werden kann, welche die Chemikalienindustrie dringend benötigt. (1) Diese Industrie verbraucht bei der Herstellung von mehreren Millionen Tonnen Chemikalien, eine enorme Menge an Energie und verursacht damit schätzungsweise „ein Siebtel der anthropogenen Treibhausgasemissionen.“ (2)

Power-to-fuel

Der Begriff beschreibt alle Prozesse, bei denen mit Hilfe von Strom Kraftstoff hergestellt wird. Kommt dabei nur erneuerbare Energie zum Einsatz, ist so die Herstellung von klimaneutralen Kraftstoffen möglich. Für weitere Informationen zu diesem Thema lesen sie den Artikel zu „Grünes Kerosin“ ein bisschen weiter oben auf dieser Seite.

Power-to-gas

Mit diesem Begriff werden alle Prozesse bezeichnet, bei denen durch den Einsatz von Strom Gase wie zum Beispiel Wasserstoff hergestellt wird. Obwohl Wasserstoff eines der am häufigsten vorkommenden Elemente im Universum ist, kann man es nicht einfach ernten, sondern muss es in einer stark energieaufwendigen Reaktion, der Elektrolyse, herstellen. Da diese Reaktion mehr Energie verbrauchen kann, als der dadurch gewonnene Wasserstoff wieder freisetzten kann, ist Wasserstoff mit den derzeitigen Methoden zur Gewinnung keine effiziente Energiequelle. (3)

Warum die Gewinnung von Wasserstoff dennoch eine mögliche Klimamilderungsstrategie darstellt, zeigt der folgende Zusammenhang.

Eine zentrale Herausforderung beim Umstieg auf erneuerbare Energiequellen ist die Speicherproblematik. Auch wenn es viele technische Konzepte gibt, hat sich noch keines als effizient beim Einsatz in großem Maßstab erwiesen.(4) Schon heute lässt sich Strom aus Sonnenkollektoren und Windanlagen v.a. in Pumpspeicherkraftwerken speichern, welche zwar sehr effizient sind, mögliche Standorte aber begrenzt.(5) Wasserstoff als Energiespeicher könnte eine gute Lösung sein, da die dort enthaltene Energie lange gespeichert werden kann und gut zugänglich ist, um eine Vielzahl an Prozessen mit Energie zu versorgen. Dieser Entwicklung im Wege stehen aktuell die zu geringe Verfügbarkeit von erneuerbarer Energie und auch die Bedenken zur allgemeinen Sicherheit, da Wasserstoff ein hochentzündliches Gas ist. Sind diese Hürden jedoch einmal gemeistert, könnte Wasserstoff als Energiespeicher, den Weg für den globalen Umstieg auf erneuerbare Energien ebnen.