Klimaerwärmung stoppen
mit Geoengineering

Interview mit Dirk Messner

Erschienen im SOLARZEITALTER 1-2022

Der Begriff „Geoengineering“, erstmals in den 1960er Jahren diskutiert, scheint in der Wissenschaft eine neue Diskussionsgrundlage zu bekommen. Die berechtigte Befürchtung, die in Paris gesetzten Klimaziele einer Reduzierung der Klimaerwärmung auf 1,5 Grad zu verfehlen, führt in der Wissenschaft zu weitreichenden Diskussionen und Forderungen und stimuliert Akteure als „Krisengewinnler“ zu neuen Geschäftsmodellen. Es ist daher zu begrüßen, dass Sie als Präsident des Umweltbundesamtes (UBA) mit einem Aufruf zusammen mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern vor Plänen zur künstlichen Reduzierung der weltweiten Sonneneinstrahlung warnen. Das UBA veröffentlichte bereits 2011 die kritische Studie „Geo-Engineering: wirksamer Klimaschutz oder Größenwahn“. Die Sonnenstrahlung und damit die Erderwärmung hat ein Leben auf der Erde erst möglich gemacht. Den zusätzlichen Energiebedarf können die heute lebenden Menschen mit der Kraft der Sonne und neuen Nutzungstechniken decken.

Statt der Verbrennung fossiler Energieträger, die seit der Industrialisierung in aus-
ufernder Form die Gesundheit der Menschen, Flora und Fauna schädigen sowie das Klima verändern, ist die Nutzung der Sonne in ihrer vielfältigen Form von der Biomasse und Wasserkraft über die Windkraft bis zur direkten und indirekten Strahlung die einzige sich im Kreislauf mit der Natur befindliche Alternative. Im Rahmen der Diskussion um eine nachhaltige klimaneutrale Energieversorgung werden unterschiedliche Lösungsansätze und Forderungen erhoben.

SOLARZEITALTER: Die Kohle-, Erdgas- und Erdölindustrie begreifen die Abspaltung und Einlagerung von CO₂ bei fortgesetzter Förderung fossiler Ressourcen als klimaneutrale Gestaltung. Die Möglichkeit der Speicherung von CO₂ in den Tiefen der Meere oder in Kavernen im Boden ist dazu die Voraussetzung und verbunden mit erheblichen Kostensteigerungen durch hohen Energieaufwand. Wie bewerten Sie diese Möglichkeit?

Dirk Messner: Wenn wir treibhausgasneutral wirtschaften wollen, ist der Verzicht auf fossile Energie unumgänglich. Das ist völlig klar. Wir müssen aufhören, der Erde fossile Energieträger zu entnehmen, wo wir alternative Erneuerbare Energie nutzen können. Reduzierung der Emissionen ist daher der absolute Königsweg. Dennoch ist ein Sachverhalt wichtig: Wenn wir diesem Pfad folgen, werden dennoch Emissionen übrigbleiben, sogenannte „residuale Emissionen“, z.B. in der Landwirtschaft. Um diese Emissionen zu kompensieren, benötigen wir „negative Emissionen“. Diese können dadurch entstehen, dass die Ökosysteme so geschützt und gestärkt werden, dass sie mehr CO₂ aufnehmen – Renaturierung von Mooren und Waldschutz sind Beispiele. Das wird jedoch mit großer Wahrscheinlichkeit nicht reichen, um unter 2 Grad globaler Erwärmung zu bleiben. Wir werden zukünftig zusätzlich durch technische Anlagen Treibhausgase aus der Atmosphäre entnehmen müssen. Dafür werden wir dann Speichermöglichkeiten (CCS) brauchen. Also müssen wir daran arbeiten, CCS so umwelt- und klimaverträglich wie möglich zu gestalten. Dazu einige Anmerkungen.

Wichtig wäre es, weltweit möglichst präzise Potentialanalysen zu möglichst sicheren Speicherorten zu haben. Ein weiterer Aspekt ist, dass der Energieaufwand für CCS bisher  enorm ist: Um das CO₂ aus drei Kohlekraftwerken zu speichern, brauchen sie so viel Energie, wie ein Kohlekraftwerk erzeugt. Energieeffizienz von CCS ist daher ein wichtiges Thema. Die Speicherung von fossilem Kohlenstoff wird zudem in der Realität vermutlich nie Null-Emissionen erreichen, selbst wenn nur Erneuerbare Energien eingesetzt werden, um die Speicherung zu betreiben. Denn es werden weitere Emissionen auftreten – bei der Herstellung, Wartung oder beim Transport der Komponenten oder wenn es Leckagen gibt.

Für die Speicher brauchen wir daher ein strenges Monitoring, das Leckagen zuverlässig identifiziert. Bislang ist das nur schwer umsetzbar. CCS ist also eine Notlösung, an deren Umwelt- und Klimaverträglichkeit gearbeitet werden muss. Eine letzte Bemerkung hierzu: CO₂ einfach in die Meere zu pumpen, ist – mit guten Gründen – nach den internationalen Vorgaben verboten. Darauf hat sich die Staatengemeinschaft in globalen Vereinbarungen Ende der ersten Dekade dieses Jahrhunderts zu Recht verständigt, weil die ökologischen Folgen nicht absehbar sind.

SOLARZEITALTER: Neben der Fortführung des fossilen Energiesystems mit CO₂-Abspaltung und -Lagerung spielt im Rahmen des Geoengineering die Rückholung des schon vorhandenen CO₂ aus der Atmosphäre eine Rolle. Aufforstungs- und Renaturierungsprojekte sind dabei erfolgreich. Über neue technische Entwicklungen zur Luftfilterung und Abscheidung von CO₂ direkt aus der Atmosphäre werden weitere Potenziale erwartet. Auch hier wäre eine Lagerung als Verpressung in Meere oder Böden möglich. Wie sehen Sie diese Entwicklungen neben dem Energieeinsatz auch unter dem Gesichtspunkt einer sicheren Einlagerung?

Dirk Messner: Wir werden nur dann dauerhaft – und nachhaltig – treibhausgasneutral, wenn wir die unvermeidbaren Treibhausgasemissionen aus der Landwirtschaft, Zement-, Kalk- und Glasindustrie oder der Abwasserwirtschaft erstens so gering wie möglich halten und zweitens durch „negative Emissionen“ oder „Senken“ kompensieren. Solche „Rettungsschirme“ sind aber der zweite Schritt – sie dürfen ambitionierte Reduktionen nicht unterlaufen, sondern nur ergänzen. Für Klimaneutralität brauchen wir jedoch beide Komponenten. Für die negativen Emissionen sollten wir drei Ansatzpunkte deutlich unterscheiden.

Erstens: naturbasierte Senken, also etwa nachhaltige Land- und Forstwirtschaft, Renaturierung von degenerierten Ökosystemen oder auch Wiedervernässung von Mooren. Mit ihnen können wir die Fähigkeit von Ökosystemen stärken, Treibhausgase aufzunehmen und einzuspeichern. Hier gehen Biodiversitätsschutz und Klimaschutz gut zusammen. Wir müssen jedoch feststellen, dass naturbasierter Klimaschutz mit großer Wahrscheinlichkeit nicht ausreichen wird, um die Klimaziele zu erreichen.

Daher sind zweitens Forschungen zu Techniken zu fördern, mit denen Kohlenstoff direkt der Atmosphäre entzogen wird, also Direct Air Capture-Anlagen (DAC). Sie sind heute noch sehr teuer und energieintensiv, so dass man auf Skaleneffekte setzen muss. Diese Techniken müssen einerseits helfen, negative Emissionen zu erzeugen. Andererseits wäre ohne diese Techniken ein treibhausgasneutrales Wirtschaftssystem für Kohlenwasserstoffe im Bereich Luft- und Seeverkehr und für die chemische Industrie vermutlich nicht möglich. Wir brauchen DAC also aus diesen beiden Gründen. Sollte das durch Direct Air Capture-Anlagen entzogene CO₂ allerdings im Meeresuntergrund oder in Böden gespeichert werden müssen, ergeben sich Fragen, die wir bereits diskutiert hatten: Monitoringsysteme, weitgehende Reduzierung von Leckagen u.a.

Die dritte theoretische Option sind großskalige Eingriffe und Manipulationen in das Erdsystem, um globale Temperaturerhöhungen einzugrenzen – jetzt reden wir über Geoengineering. Gegen Solar Radiation Management habe ich mich, mit internationalen Kolleg:innen, deutlich ausgesprochen. Diskutiert werden auch Lösungen wie Meeresdüngung oder der Eintrag von zermahlenem Gestein in Meere, die auch CO₂ binden können. Das sind problematische Ansätze: Menschengemachten Erdsystemwandel (über Treibhausgasemissionen) mit der nächsten Runde von Erdsystemwandel (über Geoengineering) zu bekämpfen, überzeugt mich nicht. Die Folgen und Risiken dieser Eingriffe ins Erdsystem sind schwer abzuschätzen, z.T. irreversibel. Kontrollverlust könnte das Ergebnis sein. Wer steuert so etwas? Die Großmächte, private Investoren, die G 7/ 20?

SOLARZEITALTER: Sprechen wir über die Möglichkeit der Rückholung und Abspaltung von CO₂ aus der Luft zur Produktion von chemischen Grundstoffen (CCU) für die chemische Industrie. Über den Einsatz verschiedener Methoden könnte dabei auch die Produktion von Treibstoffen wie Methanol gesehen werden. Ob in der Chemischen Industrie oder bei der Produktion von Treibstoffen ist ein hoher Energieeinsatz nötig, dabei bleibt die Frage: Wie wird diese Energie erzeugt?

Dirk Messner: Eine vollständige Dekarbonisierung ist nach heutigem Kenntnisstand nicht möglich. Für das Umweltbundesamt steht daher schon seit langem fest, dass wir unsere Brenn- und Kraftstoffbedarfe und Bedarfe der Chemie nur durch treibhausgasneutrale, strombasierte Kohlenwasserstoffe substituieren können. Dies haben wir in unseren Studien zum „Treibhausgasneutralen Deutschland“ 2013 und „RESCUE“ 2019 gezeigt. Und ja, das benötigt viel Energie. Umso wichtiger ist es, den Ausbau der Erneuerbaren Energien voranzutreiben. Auch der energetische Bedarf für CCU ist hoch. Daher sollten wir, wo immer dies technisch möglich ist, Erneuerbare Energien und erneuerbaren Strom direkt einsetzen. Kohlenstoffhaltige Brennstoffe sollten nur dort zum Einsatz kommen, wo dies wirklich technisch erforderlich ist. Unsere Studien zeigen, dass wir dafür mindestens eine erneuerbare Nettostromerzeugung von rund 850 TWh benötigen. Wenn wir nicht effizient erneuerbaren Strom direkt nutzen, dann steigt der Bedarf für die Versorgung mit Kohlenwasserstoffen schnell auf das dreifache oder gar mehr erneuerbarer Stromproduktion pro Jahr.

SOLARZEITALTER: Die Befürchtungen der Wissenschaft und Politik, das 1,5 Grad-Ziel der Erderwärmung nicht einhalten zu können, führt zu der Diskussion und Forderung, die Erderwärmung durch Regulierung der Sonnen-
einstrahlung zu begrenzen. Unter dem Begriff „Sonnen-Engineering“ ist das Management der Sonnenstrahlung auf die Erde zu verstehen. Bei einer Non-Profit-Organisation ist die Diskussion um diese Aktivitäten mit Projekten weit fortgeschritten und hat einen Fonds ins Leben gerufen. Dabei wird die Sonnenstrahlung „gedimmt und gemanagt“, um die Erderwärmung zu mindern. Noch ist die Diskussion sehr kontrovers. Die von Ihnen mitgestaltete Initiative stellt die Gefahren in den Fokus und spricht sich für ein Verbot aus. Wer könnte dies weltweit sicherstellen?

Für die bisher weltweit erfolgreiche dezentrale Anwendung der Sonnenenergienutzung mit regionalen Akteuren, Arbeitsplätzen, Geschäftsfeldern und Wertschöpfungsketten wäre bei dieser Zukunft die Grundlage entzogen.

Dirk Messner: Was Sie beschreiben, ist auch als „Solar Radiation Management“ (SRM) oder „Solar Geoengineering“ bekannt: Die auf die Erde eintreffende Sonneneinstrahlung soll verringert, die globale Durchschnittstemperatur in der Folge sinken. Die meistdiskutierte Methode ist die Einbringung von Gasen mit Schwebeteilchen (Aerosolen) in die Stratosphäre. Diese streuen das Sonnenlicht und bewirken eine geringere Sonneneinstrahlung an der Erdoberfläche. Eine solche „Dämmung des Sonnenlichts“ könnte den Ertrag der Solarenergie um 1 bis 2 Prozent verringern, hat aber auch viele unbekannte und potentiell gefährliche Folgen für die Ökosysteme, weil die Photosynthese nicht wie gewohnt stattfinden kann. Die Diskussion dreht sich derzeit um die Erforschung von SRM – noch nicht um dessen Anwendung.

Aber auch umfangreiche Feldexperimente bergen erhebliche Risiken. Wenn dabei Aerosole in die Stratosphäre gelangen, wäre das ein globales Großexperiment mit unbekanntem Ausgang, das wir nicht mehr einfangen können. Und die Risiken sind potentiell sehr groß. Ökosysteme könnten erheblich gestört, Wettersysteme beeinflusst werden und ggf. wären neue Niederschlagsmuster die Folge. Diese potentiellen Nebeneffekte sind in ungefährlichen Laborversuchen oder Computermodellen kaum real abzuschätzen. Dafür sind die atmosphärischen Prozesse zu komplex. Und selbst wenn die Technik ohne Nebenwirkungen funktionierte, wäre der Nutzen sehr zweifelhaft. Denn bei steigenden Treibhausgasemissionen müssten die Aerosole ja kontinuierlich eingebracht werden, um den Temperaturanstieg dauerhaft zu begrenzen. Hört man damit auf, würden die Temperaturen wieder rasant ansteigen. Mit sehr viel drastischeren Folgen für Mensch und Umwelt als beim derzeitigen Klimawandel. Kurz gesagt: Wenn wir einmal in das SRM einsteigen, könnten wir nur schwerlich wieder aussteigen, selbst wenn sich zeigt, dass das erhebliche Schäden verursachte. Wie die 15 anderen initiierenden Wissenschaftler der Non-Use Initiative für SRM bin ich überzeugt, dass es derzeit nicht möglich ist, SRM den Risiken entsprechend angemessen zu regulieren. Das gilt auch für die weiteren ca. 60 Wissenschaftler:innen, die die Initiative bis dato unterschrieben haben. In dem offenen Brief fordern wir, dass keine öffentlichen Gelder mehr für die Erforschung dieser Technologien eingesetzt werden, keine Feldexperimente durchgeführt werden, keine Patente erteilt werden und die Techniken nicht angewendet werden sowie keine Unterstützung durch internationale Institutionen erfolgt.

Unsere Initiative ruft zu einer internationalen Vereinbarung zur Nichtanwendung von SRM und Einhaltung der genannten Regeln auf. Die unmittelbare „Durchsetzung“ solcher Regeln bleibt, wie immer im internationalen Recht, schwierig. Wenn ein solches internationales Abkommen aber auch Haftungsansprüche eines Staates gegen einen anderen Staat begründet, wenn durch einen völkerrechtswidrigen Einsatz von SRM Schäden, etwa durch Ernteausfälle, entstanden sind, dann ist das ein schneidiges Schwert.

SOLARZEITALTER: Die fossile Energienutzung führt zu einer Erderwärmung mit dramatischen Klimafolgen. Nicht nur seit der ersten Klimakonferenz 1992 in Rio wird von der Wissenschaft und Politik und in den letzten Jahren besonders von der Jugend das Ende des atomar-fossilen Zeitalters gefordert. Dabei konzentriert man sich auf die Eindämmung klimarelevanter Emissionen – vorrangig auf die Einsparung von CO₂. Im Rahmen des fossilen Energiesystems wird mithilfe eines komplizierten Regelwerks von dem Emissionshandel als Handel mit Verschmutzungsrechten die Reduzierung klimarelevanter Emissionen (CO₂) erwartet. Der Emissionshandel hat diese Erwartungen nicht erfüllt – im Gegenteil. Der dringend gebotene Umstieg als Energiesystemwechsel mit Erneuerbaren Energien wurde behindert. Obwohl die Kosten für die Energiewirtschaft steigen, hat sich der Einsatz von Kohle und Öl weltweit nicht verringert, sondern er wird ausgebaut. Die Folge sind Preissteigerungen für die Verbraucher. Trotzdem wird das Emissionshandelssystem als „wirksam“ bezeichnet und soll auch in Deutschland auf den Bereich Wärme und Verkehr ausgeweitet werden. Ein intransparentes Emissionshandelssystem, das – außer einer Geldeinnahme – kaum messbare Erfolge generiert, muss sich jedoch an der Alternative – Transformation des Energiesystems durch den Umstieg auf 100% Erneuerbare Energien – messen lassen. Was erwarten Sie weiterhin von dieser Regelung?

Dirk Messner: Die Idee des Emissionshandels (ETS) als marktwirtschaftliches Instrument ist einfach und im Übrigen auch sehr transparent, auch wenn die Ausgestaltung komplex ist. Der Staat definiert die maximal zulässige Emissionsmenge (Cap) und gibt handelbare Emissionsberechtigungen aus. Der CO₂-Preis bildet sich am Markt und sorgt idealerweise dafür, dass CO₂ dort reduziert wird, wo es am günstigsten zu vermeiden ist. Die Preise spiegeln die Knappheit am Markt und die langfristigen Klimaschutzziele wider.

Der EU-ETS unterstützt den Wandel zu einer klimaneutralen Wirtschaft mit drei Hebeln: Erstens schafft er Kohlenstoffpreise, die Anreize für umfassende Minderungen bieten und die Wettbewerbsfähigkeit Erneuerbarer Energien im Vergleich stärken. Zweitens schafft das absinkende Cap Planungssicherheit, sodass sich Unternehmen rechtzeitig auf den vorgegebenen Minderungspfad einstellen können. Drittens generiert es beträchtliche Einnahmen, die die Emissionsreduzierung beschleunigen können. Ein beträchtlicher Anteil der Einnahmen kann und sollte direkt an die BürgerInnen zurückgegeben werden. Aus den Auktionseinnahmen werden der deutsche Energie- und Klimafonds (EKF) und die EU-Innovations- und Modernisierungsfonds finanziert. Auch die Einnahmen aus dem nationalen Brennstoffemissionshandel (nEHS) fließen in den EKF. Gleichwohl kann der EU-ETS die Transformation unserer Wirtschaft nicht allein bewirken. Das UBA hat sich deshalb seit Einführung des EU-ETS klar für einen Instrumentenmix, darunter die EEG Förderung und andere Sektorpolitiken, z. B. zum Umbau der Verkehrsinfrastruktur oder Energieeffizienzstandards für Gebäude, ausgesprochen.

In der Vergangenheit gab es Perioden, in denen der EU-ETS in seiner Wirkung eingeschränkt war. Die Finanzkrise 2008/09 in Verbindung mit der extensiven Möglichkeit zur Nutzung internationaler Kompensationen hat im EU-ETS zu großen Marktüberschüssen und niedrigen Preisen geführt. Darauf hat die EU schließlich 2018 mit einer sehr wirkungsvollen Reform des EU-ETS reagiert. Ein wesentliches Element war die Einführung der sogenannten Marktstabilitätsreserve (MSR), die die Marküberschüsse schrittweise abbaut. Der seit Mitte 2017 zu beobachtende starke Preisanstieg zeigt, dass mit dieser Reform das Vertrauen in den Emissionshandel zurückgekehrt ist. Das Preisniveau liegt seit 2021 bei über 40 Euro pro EU-Zertifikat, derzeit um die 80 Euro, auch als Reaktion auf die verschärften Klimaziele der EU. Der EU-ETS hat so in den letzten Jahren zur Dekarbonisierung des deutschen Stromsektors beigetragen, indem die Produktion aus Kohlekraftwerken durch viel höhere CO₂-Kosten in der „Merit Order“ deutlich zurückging und durch Gaskraftwerke und zunehmend durch Erneuerbare ersetzt wurde. Leider ging mit den stark gestiegenen Gaspreisen seit Herbst 2021 der wirtschaftliche Vorteil der Gaskraftwerke wieder verloren. Mit dem Ukraine-Krieg stellt sich nun die Lage völlig anders dar. Wir müssen aus der Verstromung von Gas aussteigen. Das bedeutet, dass zunächst kurzfristig die Kohleverstromung, neben nochmals deutlich schneller wachsenden Kapazitäten der Erneuerbaren Energien, zunehmen muss. Der ETS sorgt jedoch mit dafür, dass der Umstieg aus der Kohle auf Erneuerbare Energien wirtschaftlich attraktiv bleibt und die europäischen Treibhausgasminderungsziele erreicht werden.

Die erheblichen Kraftwerks-Neubauten weltweit sind tatsächlich Ausdruck eines fehlenden oder unzureichenden Carbon Pricing und lassen sich eben nicht auf die unterstellten Fehlanreize von ETS zurückführen: Für die Lösung des Klimaproblems im globalen Maßstab ist eine entsprechend wirksame Bepreisung von Treibhausgasen unerlässlich.

SOLARZEITALTER: Prof. Dirk Messner, wir danken Ihnen für dieses Gespräch.

Das Interview führte Irm Scheer-Pontenagel, Herausgeberin SOLARZEITALTER.

Im Jahr 2011 veröffentlichte das Umweltbundesamt die umfangreiche Publikation „Geo-Engineering – wirksamer Klimaschutz oder Größenwahn?“. Die Veröffentlichung beleuchtet Nutzen und Risiken von Eingriffen in das Klimasystem. Betont werden die Risiken menschlicher Eingriffe sowie die Gefahr, dass Geo-Engineering-Maßnahmen Emissionsminderungen ersetzen sollen. Zudem würden Forschung, Entwicklung und Erprobung noch lange Zeit in Anspruch nehmen.