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Erderwärmung
Uta Deffke
Klimakiller ins Meer?

CO2 im Ozean zu lagern, stößt bei Forschern auf Bedenken

Blauer Planet - diesen Namen trägt unsere Erde nicht ohne Grund: Mehr als 70 Prozent ihrer Oberfläche sind von Wasser bedeckt. Für das Klima spielen die Weltmeere eine überragende Rolle. Mit der Fähigkeit, Wärme zu speichern, regulieren sie den Temperaturhaushalt. Seit der Mensch mit der Industrialisierung begann, riesige Mengen fossile Rohstoffe zu verbrennen, ist die Temperatur auf der Erdoberfläche um 1,2 Grad gestiegen. "Nur" 1,2 Grad, denn hätten die Meere nicht 93 Prozent der Wärme aufgenommen, wäre das bedeutend mehr.

Um die Folgen des Klimawandels möglichst im Zaum zu halten, hat sich die Staatengemeinschaft 2015 verpflichtet, die Erderwärmung gegenüber vorindustrieller Zeit auf weit unter zwei Grad zu begrenzen, möglichst auf 1,5 Grad. Dafür müssen die CO2-Emissionen nicht nur bis 2070 auf Null sinken. Sie müssen sogar negativ werden - was Maßnahmen erfordert, um CO2 aus der Atmosphäre zu entfernen.

Derartige Ansätze zur gezielten Beeinflussung des Klimasystems in globalem Maßstab werden Geo- oder Climate-Engineering genannt. Zur CO2-Minderung spielt neben einer massiven Aufforstung, Technologien zur direkten Absaugung von CO2 aus der Luft mit anschließender Speicherung in Erdgestein (CCS) und anderem auch das Meer eine wichtige Rolle. Denn es ist der mit Abstand größte Kohlenstoffspeicher der Erde. "Da müsste doch noch ein bisschen mehr CO2 unterzubringen sein, ohne dass es einen großen Unterschied macht", erläutert Dieter Wolf-Gladrow, Professor für Theoretische Marine Ökologie der Uni Bremen und am Alfred-Wegener-Institut (AWI), Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung, den Grundgedanken.

Und wie kriegt man das CO2 ins Meer? Zum einen löst es sich darin von alleine. Das führt aber schon jetzt zu einer Versauerung der Meere mit negativen Auswirkungen auf Ökosystem und Nahrungskette.

Zum anderen setzt man auf die Kraft winziger Algen in Oberflächengewässern. Sie wandeln CO2 per Photosynthese in Biomasse um, die am Lebensende auf den Meeresgrund sinkt. In der nur wenige Grad kalten Tiefsee wäre das darin gebundene CO2 dann über Jahrhunderte gelagert. Günstige Bedingungen dafür herrschen eigentlich im Südpolarmeer: Wichtige Nährstoffe wie Phosphat und Nitrat sind dort ganzjährig in hohen Konzentrationen vorhanden. Doch für eine massenhafte Algenblüte fehlt es an einer entscheidenden Substanz: Eisen. Würde man das Meer also mit Eisen regelrecht düngen, ließe sich der CO2-speichernde Algen-Kreislauf dort in Gang setzen - jedenfalls theoretisch.

Expeditionen Laborexperimente hatten gezeigt, dass sich Eisen positiv auf das Algenwachstum auswirkt. Doch die Wirklichkeit erweist sich oft als wesentlich komplexer als die Theorie. "Deshalb brauchen wir Feldexperimente, um zu sehen, wie das Gesamtsystem reagiert", betont Wolf-Gladrow. Er hat 2004 und 2009 zwei solcher Expeditionen in unterschiedliche Gegenden des Südpolarmeers mitgemacht. Dort wurde die Eisensulfatlösung in einen Wasserstrudel eingebracht, um sicherzustellen, dass das Eisen nicht in die große Weite des Ozeans getragen wurde, sondern auf einen beobachtbaren Radius beschränkt blieb. Sechs Tonnen wurden auf einer Fläche von 300 Quadratkilometern eingebracht, das entspricht ungefähr einer Menge von einem Hundertstel Gramm Eisen pro Quadratmeter Fläche. Dann ließ man der Natur ihren Lauf. Regelmäßig maßen die Forscher die chemische Zusammensetzung des Meerwassers, die Konzentration an Algen und die Vielfalt der entstehenden Biomasse in verschiedenen Wassertiefen.

Die beiden AWI-Kampagnen brachten unterschiedliche Ergebnisse. Während der Algenblüte 2009 bildeten sich kaum Kieselalgen. Die nötige Kieselsäure war im Untersuchungsgebiet offenbar schon vorher von natürlichem Algenwachstum aufgebraucht. Stattdessen wurde die Algenblüte von Arten getragen, die keine siliziumhaltige Schutzhülle hatten und daher leichte Beute von Fressfeinden wurden. Insgesamt sank so nur wenig CO2 in tiefere Wasserschichten.

Die Auswertung und Publikation der Ergebnisse von 2004 dauerten bis 2012. Dann konstatierten die Forscher, "dass über 50 Prozent der Planktonblüte mehr als 1.000 Meter tief absanken." Somit könne ein Teil des Kohlenstoffs über mehr als hundert Jahre in der Tiefsee und am Meeresgrund gespeichert werden. Diese unterschiedlichen Ergebnisse zeigen, wie sehr die Auswirkungen solcher künstlicher Maßnahmen von den sehr variablen Bedingungen abhängen. Bislang gab es 13 solcher Ozean-Düngungs-Experimente - mit insgesamt nur bescheidenem Erfolg hinsichtlich der Potenziale zur CO2-Minderung. Die meisten Experimente waren nicht einmal lange genug angelegt, um nach der Algenblüte auch noch das Absinken der Biomasse beobachten zu können, kritisiert Gerhard Herndl, Professor für Meeresbiologie an der Uni Wien, der auch an den AWI-Expeditionen teilgenommen hat. Von den mittelfristigen Entwicklungen über mehrere Jahre oder länger ganz zu schweigen. Ein kritischer Nebeneffekt ließ sich laut Herndl bereits beobachten: Auch die Algenschale sinkt ab und damit schichte man auch Silikat aus den Oberflächengewässern in die Tiefe, mit problematischen Auswirkungen auf die Artenvielfalt im Ozean.

Solche bisher unabschätzbaren Folgen für das Ökosystem führen zu ernsthaften Vorbehalten gegen derartige Geoengineering-Maßnahmen. Wolf-Gladrow gibt allerdings zu bedenken: "Die meisten Menschen glauben, der Südpolarozean sei noch unberührte Natur. Das ist weit gefehlt. Mit Fischerei in großem Ausmaß und nicht zuletzt dem CO2- und Temperatureintrag greift der Mensch bereits jetzt massiv in dieses Ökosystem ein."

Das Mercator Research Institute on Global Commons and Climate Change (MCC) in Berlin hat im Mai federführend drei Studien über Technologien für negative CO2-Emissionen veröffentlicht. Fazit: Alle Technologien haben relevante Potenziale - außer der Meeresdüngung. Auch Gerhard Herndl konstatiert: "Der weite Ozean bietet wenig Möglichkeiten, mit Klimamanagement die Konzentration an Kohlendioxid im System Erde zu reduzieren, ohne ihn gleichzeitig fundamental zu verändern. Darüber herrscht mittlerweile breiter internationaler Konsens."

Warum hält sich diese Methode dennoch so hartnäckig im Portfolio einiger Klima-Ingenieure? Vielleicht, weil es im Fall der Fälle auf jeden Strohhalm ankommt, an den man sich noch klammern kann. Auch die Bundesregierung sieht, wie sie in ihrer Antwort (19/1241) auf eine Grünen-Frage vom März dieses Jahres ausführt, "nach wie vor Forschungsbedarf zu den Wirkungen, Folgen und Risiken von marinem Geoengineering". Sie arbeitet nun Regeln "für das Einbringen von Stoffen in die Hohe See" aus, die mit den internationalen Vorgaben aus der "London Convention" und dem "London Protocol" konform gehen.

Forschungsbedarf Wolf-Gladrow würde es freuen, käme von der Politik wieder etwas Wind in diese Forschung. Seit der Expedition von 2009 liege dieser Zweig der Forschung am AWI brach. "Im Fall der Fälle wollen wir doch sagen können, welche der angedachten Methoden unter welchen Umständen mit weniger negativen Folgen verbunden wäre." Eine Alternative, an der er zurzeit auf theoretischer Ebene forscht, ist das Ausbringen von Olivin, einem Magnesiumsilikat, das die CO2-Kapazität der Meere erhöhen und gegen ihre Versauerung wirken soll. Das Potenzial schätzt er hoch ein, allerdings müsse man sich im Klaren sein, dass das Mineral für einen ernsthaften Beitrag zur CO2-Minderung mit dem Aufwand des heutigen Kohlebergbaus gewonnen werden müsste.

Großen Forschungsbedarf sehen auch die Mercator-Studien - für alle betrachteten Technologien. "Der tatsächliche Einsatz neuer Technologien braucht sehr viel Zeit. Umso wichtiger ist es, bereits jetzt diese Schritte - wo möglich - durch Forschung zu begleiten", sagt Sabine Fuss vom MCC.

Geoengineering jeder Art sollte allerdings stets nur die äußerste Notfalloption sein, darin sind sich die meisten Experten einig. Jan Minx vom MCC hält es für dringend geboten, "dass die Staatengemeinschaft die Abhängigkeit von Technologien zum CO2-Entzug aus der Atmosphäre verringert, anstatt sie weiter zu vergrößern. Dafür müssen wir heute mit beherztem Klimaschutz beginnen und auch in Deutschland kräftig nachlegen".

Damit sich die Rolle des Meeres als Klimaretter vielleicht auf das beschränken kann, was es bislang schon gut geleistet hat: Thermostat der Erde.

Die Autorin arbeitet als Wissenschaftsjournalistin in Berlin.

Aus Politik und Zeitgeschichte

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