Benutzer:Molgreen/AAA angelegte Artikel/negative Emissionstechnologien

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Negative Emissionstechnologien (kurz NETs, englisch Carbon dioxide removal (CDR)[1], auch als Negativemissionstechnologien bezeichnet) sind Technologien zur Rückholung von Kohlenstoffdioxid (CO2) aus der Atmosphäre. Sie gehören zu den Technologien des Geoengineering.

Es ist davon auszugehen, dass für die Stabilisierung der Erderwärmung auf 1,5 °C eine sehr schnelle Dekarbonisierung und Energieeinsparungen nicht ausreichend sind, sondern zudem der Atmosphäre zudem auch mit negativen Emissionen Kohlenstoffdioxid entzogen werden muss.[2] Dementsprechend scheint der CO2-Entzug aus der Atmosphäre für die Erreichung des 1,5-Grad-Zieles entsprechend dem Paris-Abkommen unvermeidbar.[3]

Es gibt Vorschläge zu biologischen, chemischen und physikalischen Verfahren, wie das CO2 aus der Atmosphäre entfernt werden könnte. Die bislang vorgeschlagenen Verfahren sind langsam, sie bedürften eines großtechnischen Einsatzes von wahrscheinlich mehr als einhundert Jahren, um atmosphärische CO2-Konzentrationen signifikant zu reduzieren:[4]

  • Aufforstung und Wiederaufforstung[3]
  • Bioenergie mit CO2-Abscheidung und Verpressung (BECCS)[3]
  • Ozeandüngung[3]
  • Enhanced Weathering[3]
  • Luftfilter (DAC)[3]
  • Carbon Capture and Storage (CCS) – Kohlenstoff-Abscheidung und -Speicherung[5]
  • Raumnutzung und Kohlenstoffspeicherung im Boden[5]

ANFANG Einarbeitung

Carbon Dioxide Removal

Carbon Dioxide Removal ist das gezielte Entfernen von CO2 aus der Atmosphäre und seine Einlagerung in andere Kohlenstoffreservoirs. Einen durch CDR bewirkten Fluss atmosphärischen Kohlenstoffs in permanente Kohlenstoffsenken bezeichnet man auch als negative Emissionen, die entsprechenden CDR-Technologien nennt man englisch auch negative emissions technologies (NET).[6] Mittlerweile (2016) sind in den meisten Szenarien zur Einhaltung des Zwei-Grad-Ziels negative Emissionen und damit der großtechnische Einsatz von CDR erforderlich.[7][8]

Es gibt Vorschläge zu biologischen, chemischen und physikalischen Verfahren, wie das CO2 aus der Atmosphäre entfernt werden könnte. Die bislang vorgeschlagenen Verfahren sind langsam, sie bedürften eines großtechnischen Einsatzes von wahrscheinlich mehr als einhundert Jahren, um atmosphärische CO2-Konzentrationen signifikant zu reduzieren.[9]

Je nach CDR-Technologie dienen verschiedene Reservoirs als Speicher des aus der Atmosphäre entfernten Kohlenstoffs. Reservoirs unterscheiden sich in ihrer Speicherkapazität und der Dauer, mit der sie Kohlenstoff speichern. Reservoirs, in denen Kohlenstoff mindestens über zehntausende Jahre eingeschlossen ist, bezeichnet man als permanent. Das Speichern von Kohlenstoff in nicht-permanenten Reservoirs wirkt eher verzögernd als verhindernd auf die Erderwärmung. Geologische Reservoirs könnten den Kohlenstoff permanent speichern, während land- oder ozeanbasierte Reservoirs nicht als permanent gelten. Besonders bei landbasierten Reservoirs (Böden, Biosphäre) besteht zudem das Risiko, dass bei einem weiteren Klimawandel CO2 wieder schneller freigesetzt wird.[9][10] Geologische und ozeanische Reservoirs könnten mehrere tausend Gigatonnen (Gt) Kohlenstoff aufnehmen, landbasierte grob 200 Gt.[10] Zum Vergleich: Die energiebedingten CO2-Emissionen – also ohne Zementproduktion, Landnutzungsänderungen und ohne andere Treibhausgase – betrugen 2017 etwa 32,5 Gt.[11]

Gegenwärtig nehmen die Meere und die Biosphäre etwa die Hälfte der menschlichen CO2-Emissionen rasch wieder aus der Atmosphäre auf. Dadurch dämpfen sie einerseits den Anstieg der atmosphärischen CO2-Konzentrationen, andererseits kommt es zur Versauerung der Meere und zu Wirkungen auf das Pflanzenwachstum. Carbon Dioxide Removal wirkt, anders als das Solar Radiation Management, auch diesen beiden Effekten entgegen: Bei einer Abnahme der CO2-Konzentrationen würden Meere und Biosphäre einen Teil des gespeicherten CO2 wieder in die Atmosphäre abgeben. Wegen dieses Rebound-Effektes muss mit CDR aber für eine gewünschte CO2-Reduzierung in der Atmosphäre in etwa das Doppelte an CO2 entfernt werden.[9][10]

Die Sequestrierung von Kohlendioxid, bei der das Treibhausgas bereits bei der Verbrennung von fossilen Kraftstoffen abgefangen und anschließend unter der Erdoberfläche versenkt wird, wird nur selten zum Carbon Dioxide Removal gezählt, meist wird sie als mögliche Klimaschutzmaßnahme genannt.[9]

Vermehrte Produktion von Biomasse und Einlagerung an Land

Hierbei handelt es sich um biologische Verfahren, die die Produktion von Biomasse erhöhen sollen und den so gebundenen Kohlenstoff in die Biosphäre oder Böden einlagern. Um den Kohlenstoff für längere Zeit zu binden, muss er, zum Beispiel in Form von Holz, dem Kohlenstoffkreislauf entzogen werden. Es gibt eine Reihe von limitierenden Faktoren für diese Verfahren: begrenzte Agrarflächen, knappe Nährstoffe oder die Verfügbarkeit von Wasser.

Zu den Verfahren zählen eine veränderte Bodenbearbeitung in der Landwirtschaft, die Produktion von Bioenergie verbunden mit CO2-Abscheidung und -Speicherung (BECCS), Aufforstung oder die Wiedervernässung von Mooren.[9]

Viele Modellrechnungen, die darlegen, wie die Erderwärmung auf unter 2° C begrenzt werden kann, gehen schon von der Verfügbarkeit von BECCS-Technologien in der zweiten Hälfte dieses Jahrhunderts aus.[9]

Vermehrte Produktion von Biomasse und Einlagerung in den Ozeanen

Diese biologischen Verfahren sollen die Biomasseproduktion in den Ozeanen anregen. Das Wachstum von Phytoplankton wird angeregt, ein Teil des so gebundenen Kohlenstoff wird mit dem abgestorbenen Plankton in die Tiefsee transportiert.

Der Geochemiker James Lovelock schlug vor, die oberen Ozeanschichten aufzuwirbeln. Dadurch gelangten Nährstoffe an die Meeresoberfläche und das Algenwachstum werde stimuliert. Die Algen wiederum nähmen Kohlendioxid aus der Atmosphäre auf und würden so den Treibhauseffekt reduzieren.[12] Auch mit Hilfe von Meeresdüngung könnte das Algenwachstum angeregt werden; absterbende Algen sinken zum Meeresboden und entziehen damit das gebundene CO2 dem Meer und damit indirekt auch der Atmosphäre. Versuche des Alfred-Wegener-Instituts in den Jahren 2000 (Experiment EisenEx) und im Frühjahr 2009 (Experiment LOHAFEX) haben allerdings ergeben, dass der Effekt nur sehr gering ist, da die Algen vor dem Absterben fast vollständig von tierischen Organismen gefressen werden, die das CO2 dann wieder ausatmen.[13]

Diese Experimente bergen das Risiko unerwünschter Nebeneffekte auf die Meeresfauna.[14] Darüber hinaus könnten sie gegen das auf der 9. Vertragsstaatenkonferenz der Biodiversitätskonvention beschlossene Moratorium zur Ozeandüngung verstoßen.[15] Auf die in dieser Stellungnahme erwähnte Gefahr der Erzeugung großer sauerstoffarmer Meeresregionen wurde jedoch bereits Anfang der 1990er Jahre hingewiesen.[16]

Beschleunigte Verwitterung

Bei der Verwitterung von Silikat- und Karbonat-Gesteinen wird Kohlenstoff gebunden. Diese Prozesse verlaufen extrem langsam. Es gibt Vorschläge, den Verwitterungsprozess an Land zu beschleunigen, indem zum Beispiel künstlich erzeugtes Gesteinsmehl aus Silikatmineralen weiträumig ausgebracht wird.[9]

Von den Ozeanen aufgenommenes CO2 reagiert – über sehr lange Zeiträume – mit Karbonatsedimenten am Meeresboden. Durch eine künstliche Kalkung der Meere könnte dieser Prozess verstärkt werden.[9]

Sonstige CDR-Methoden

Überlegungen des Direct Air Capture bestehen darin, CO2 mit chemischen Prozessen direkt der Umgebungsluft zu entnehmen. Dieses CO2 würde in geologischen oder ozeanischen Reservoirs gelagert werden. Die Entnahme würde über die Absorption mit Feststoffen, mit hochalkalischen Lösungen oder mit alkalischen Lösungen unter Einsatz eines Katalysators erfolgen. Die Leistungsfähigkeit dieser Verfahren ist durch die geringe Konzentration von CO2 in der Luft begrenzt.[9] Wegen der höheren Konzentration gilt die CO2-Abscheidung und -Speicherung direkt an der Emissionsquelle als vielversprechender.

Eine weitere Idee, die verschiedene Ansätze kombiniert, wird als ISA-Verfahren bezeichnet. Es wird beschrieben als naturidentische Methode (siehe Lössstaub in der Eiszeit) zur Klimakühlung über die Einbringung von Schwebstaubpartikeln in die Troposphäre, welche aus Eisenoxid oder wahlweise Eisenchlorid bestehen. Dadurch sollen in der Lufthülle der Erde der Abbau von klimawirksamen Stoffen – Methan, Ruß, Ozon und flüchtige organische Verbindungen – sowie eine Zunahme der Wolkendeckenreflektion bewirkt werden. Der Niederschlag des Mineralstaubs soll, so die Vorstellung, die Biomasseproduktion und Einlagerung an Land und in den Meeren beschleunigen. Für den Transport der Partikel in die Atmosphäre können etablierte Klimagas-Emittenten (primär Flugzeuge, aber auch Kraftwerke und Schiffe) genutzt werden. Dabei werden den Verbrennungsprozessen eisenhaltige Treibstoffadditive mit minimalem Aufwand technisch zugeführt.[17]

ENDE Einarbeitung

Literatur

Einzelnachweise

  1. ↑ National Research Council, Division on Earth and Life Studies, Ocean Studies Board, Board on Atmospheric Sciences and Climate, Committee on Geoengineering Climate: Technical Evaluation and Discussion of Impacts: Climate Intervention: Carbon Dioxide Removal and Reliable Sequestration. National Academies Press, 2015, S. 154 (Volltext in der Google-Buchsuche).
  2. ↑ Joeri Rogelj et al.: Scenarios towards limiting global mean temperature increase below 1.5 °C. In: Nature Climate Change. Band 8, 2018, S. 325–332, doi:10.1038/s41558-018-0091-3.
  3. ↑ a b c d e f g CO2-Entzug aus Atmosphäre für 1,5-Grad-Ziel unvermeidbar. Mehrere neue MCC-Studien entdecken erhebliche Unterschiede beim Potential und den Risiken von Negativen Emissionen. Mercator Research Institute on Global Commons and Climate Change (MCC) gGmbH, 22. Mai 2018, abgerufen am 24. Mai 2018.
  4. ↑ Philippe Ciais, Christopher Sabine u. a.: Carbon and Other Biogeochemical Cycles. In: T. F. Stocker u. a. (Hrsg.): Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. 2013, S. 469 und 546–552 (ipcc.ch [PDF; 24,4 MB]).
  5. ↑ a b Kim Josephine Schirrmacher: Fünf negative Emissionstechnologien – Rettung für Pariser Klimaabkommen? www.cleanenergy-project.de, 4. Februar 2018, abgerufen am 24. Mai 2018.
  6. ↑ Leon Clarke, Kejun Jiang u. a.: Assessing Transformation Pathways. In: Otmar Edenhofer u. a. (Hrsg.): Climate Change 2014: Mitigation of Climate Change. Contribution of Working Group III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. 2014, S. 433, 485.
  7. ↑ Pete Smith u. a.: Biophysical and economic limits to negative CO2 emissions. In: Nature Climate Change. Band 6, 2016, S. 42–50, doi:10.1038/nclimate2870.
  8. ↑ Vorsicht beim Wetten auf Negative Emissionen. Mercator Research Institute on Global Commons and Climate Change, abgerufen am 3. April 2018.
  9. ↑ a b c d e f g h i Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen ipccAR5WGICh6.
  10. ↑ a b c Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen ipccAR5WGIIICh6.9.
  11. ↑ International Energy Agency (Hrsg.): Global Energy & CO2 Status Report 2017. März 2018 (iea.org [PDF; 389 kB]).
  12. ↑ Sven Titz: Algen sollen das Klima retten. In: Berliner Zeitung. 27. September 2007, abgerufen am 12. Juni 2015.
  13. ↑ Die Zeit, 23. März 09: Eisendüngung hilft nicht gegen Treibhausgase
  14. ↑ Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen schmidt2015.
  15. ↑ Stellungnahme des Bundesamtes für Naturschutz zum AWI-Projekt LOHAFEX (PDF)
  16. ↑ Tsung-Hung Peng und Wallace S. Broecker: Factors limiting the reduction of atmospheric CO2 by iron fertilization. In: Limnology and Oceanography. 36, Nr. 8, 1991, S. 1919. doi:10.4319/lo.1991.36.8.1919.
  17. ↑ Franz Dietrich Oeste et al.: Climate engineering by mimicking natural dust climate control: the iron salt aerosol method. In: Earth System Dynamics. Band 8, 2017, S. 1–54, doi:10.5194/esd-8-1-2017.

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