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Geoengineering: Was kostet die Welt?

Eine neue Studie kommt zu dem Schluss: Den Klimawandel mit Schwefelteilchen in der Atmosphäre zu bremsen, ist nicht nur technisch durchführbar, sondern sogar recht kostengünstig. Doch politisch ist das Thema ebenso komplex wie die Emissionsreduktion. Es drohen nationale Alleingänge.
Wolken aus dem AllLaden...

Bis zu 20 Prozent der globalen Wirtschaftsleistung, verkündete 2006 der ehemalige Weltbank-Chef Nicholas Stern in seinem viel beachteten Bericht, könnte der Klimawandel die Menschheit kosten, wenn ihm nicht entschieden begegnet werde. Lediglich ein Prozent der Wirtschaftsleistung müsse man dagegen jährlich aufwenden, um den Ausstoß der Treibhausgase auf ein erträgliches Maß zu begrenzen.

Der Rest ist Geschichte. Auch dieses eine Prozent erwies sich als zu viel, als dass ein internationaler Konsens und vor allem gemeinschaftliches Handeln möglich gewesen wäre: Die Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphäre steigen weiterhin ungebremst. Kohlendioxid und Co. sind allerdings nur einer von zwei Parametern, die die große Linie des Weltklimas bestimmen – der andere ist die eingestrahlte Sonnenenergie.

Angesichts der drohenden Schäden durch die Erderwärmung und der hohen Kosten, sie zu verhindern, wächst die Versuchung, an dieser zweiten Stellschraube des Klimas zu drehen: Die Sonnenstrahlung zu regulieren, scheint immer mehr die einzig finanzierbare Möglichkeit zu sein, dem Veränderungsdruck durch die Eingriffe in den Kohlendioxidhaushalt entgegenzuwirken. Künstliche Systeme sollen einen Teil des auf der Erde einfallenden Sonnenlichtes zurückwerfen und so den Planeten kühlen.

Die zweite Stellschraube des Klimas

Das geschieht schon jetzt auf natürliche Weise. Die Eruption des Pinatubo 1991 zum Beispiel schleuderte Aschepartikel in die Stratosphäre, die genug Sonnenlicht zurückwarfen, um die Welt im folgenden Jahr um ein halbes Grad abzukühlen. Auch der Mensch verändert schon die Rückstrahlung der Erde, indem er schwefelhaltige Kohle verbrennt. Dadurch erzeugt er sulfathaltige Aerosole, die Sonnenlicht zurückstrahlen und streuen. Durch die Rauchgasentschwefelung sind diese Partikel weniger geworden – ein Umstand, der die Erderwärmung seit den 1990er Jahren durchaus verstärkt hat.

Rückstrahlende WolkenLaden...
Rückstrahlende Wolken | Schon jetzt reflektieren menschengemachte Wolken Sonnenlicht ins All: Diese Streifen entstanden, weil Ruß aus Schiffsabgasen Kondensationskeime lieferte. Um die ganze Erde in einen weißen Schleier zu hüllen, sind allerdings drastischere Maßnahmen nötig.

Spätestens seit der Nobelpreisträger Paul Crutzen 2006 vorschlug, die Erderwärmung mit künstlich ausgebrachten Schwefelverbindungen in der Stratosphäre zu bekämpfen, ist das Aerosolverfahren die bekannteste Strategie, die Albedo der Erde zu erhöhen – und zugleich nach Ansicht vieler Experten eine der preiswertesten Geoengineering-Varianten. Doch wie preiswert genau, das hängt von vielen unterschiedlichen Faktoren ab. Die Schätzungen reichten in der Vergangenheit von 250 Millionen bis etwa 50 Milliarden Dollar Gesamtkosten.

Im Juli 2011 nun stellte ein Team um Justin McClellan von der Aurora Flight Science Corporation eine im Auftrag der Universität Calgary unternommene Studie vor, in der die Forscher auf der Basis von Erfahrungswerten die Kosten verschiedener Methoden berechneten, bis zu fünf Millionen Tonnen Schwefelaerosole in Höhen von 18 bis etwa 30 Kilometer auszubringen [1].

Zwischen realistisch und futuristisch

Die Forscher kommen zum Schluss, dass es nur etwa 0,6 bis 2,6 Milliarden Dollar pro Million Tonnen kosten würde, die Aerosole mit neu entwickelten Spezialflugzeugen zu verteilen – darin inbegriffen sind schon die Entwicklungs- und Baukosten der gesamten Flotte. Um die globale Erwärmung bis Ende des Jahrhunderts auszugleichen, müsste man die Sonneneinstrahlung um 2,3 Watt pro Quadratmeter reduzieren – dafür müsste man nach den aktuellen Klimamodellen etwa vier Millionen Tonnen Aerosole pro Jahr in die Luft bringen, was je nach Höhe über der Erdoberfläche etwa zweieinhalb bis zehn Milliarden Dollar kosten würde.

Die anderen von McClellan und Kollegen untersuchten Varianten schnitten allesamt schlechter ab. Am teuersten wäre es, den Schwefel mit militärischen Kanonen oder Raketen in die gewünschten Höhen zu bringen. Zwar wären Kanonen leicht verfügbar, erprobt und nicht allzu teuer, doch die enormen Mengen Munition machen dieses Verfahren unrentabel: Nur ein Zehntel der Masse jedes Projektils bestünde aus den Aerosolen. Mit heute verfügbaren Kanonen kostete das Verfahren etwa 140 Milliarden Dollar pro Million Tonnen und Jahr, mit militärischen Raketen sogar 400 Milliarden Dollar – womit Letzteres immerhin fast so teuer käme wie der Klimawandel selbst. Was die Anwohner zu permanent aus der Stratosphäre regnenden Schrapnellen sagen würden, ist dabei noch nicht einmal berücksichtigt.

Aktuelle Flugzeuge hingegen müssten nicht erst entwickelt werden, sind aber nicht darauf ausgelegt, in der nötigen Höhe zu operieren, so dass sie aufwändig umgerüstet werden müssten – was die Kosten mit jedem zusätzlichen Kilometer Flughöhe drastisch steigert. Außerdem könnten umgerüstete Fracht- und Passagierjets wohl nicht voll beladen werden. Moderne Überschallbomber hätten sowohl die Tragkraft als auch die Flughöhe für derartige Operationen, sind aber abschreckend teuer im Betrieb und, vermuten die Forscher, nur schwer zu bekommen. Insgesamt ermittelten die Forscher hierfür eine Preisspanne von drei bis neun Milliarden Dollar pro Million Tonnen – etwa fünfmal so viel wie ein speziell entwickeltes System.

Zusätzlich zu diesem auf derzeitiger Technik basierenden Konzept untersuchten McClellan und Kollegen zwei weitere Verfahren, die zwar noch nicht existieren, technisch jedoch in Reichweite scheinen. Zum einen schlagen sie Hybridluftschiffe vor, die mit ihrer enormen Nutzlast und langen Flugdauer eine attraktive Lösung darstellen würden, wären sie nicht so anfällig gegenüber den starken Winden der Stratosphäre. Nach den Kalkulationen der Forscher würden die modernen Zeppeline etwa ein bis zwei Milliarden Dollar pro Million Tonnen Schwefel kosten – etwa so viel wie neu entwickelte Flugzeuge. Allerdings weiß keiner, ob und wie Luftschiffe in so großen Höhen funktionieren.

Die letzte Möglichkeit wären gigantische Schläuche, mit denen die Gase oder Flüssigkeiten direkt in die gewünschten Höhen gebracht werden. Die Forscher weisen darauf hin, dass ein 20 Kilometer langer vertikaler Schlauch zwar theoretisch machbar ist, die Anforderungen an Technik und Material jedoch an der Grenze des heute Verfügbaren liegen. Sollte sich das Konzept als umsetzbar erweisen, schätzen die Autoren, dass es zwischen vier und zehn Milliarden Dollar pro Jahr und Million Tonnen liegen würden. Weshalb für die schwebenden Plattformen, die einen derartigen Schlauch aufrecht halten sollen, das Problem der stratosphärischen Höhenwinde nicht gilt, lassen die Autoren jedoch offen.

Die große Versuchung

Die Botschaft von McClellan und Kollegen ist eine durchaus zweischneidige. Verglichen mit den Kosten des Klimawandels sind die projizierten Aufwendungen für das Strahlungsmanagement winzig – und die nötigen Techniken sind schon heute verfügbar. Tatsächlich sind mehrere dieser Konzepte ohne Weiteres möglich und finanzierbar, auch wenn man die Entwicklungskosten potenzieller Trägersysteme einrechnet.

Auf der anderen, der politischen Seite fangen die Probleme damit jedoch erst an. Wie beim Klimawandel selbst bringen auch die Abkühlungsverfahren Gewinner und Verlierer hervor, und wie Nutzen und Risiken gleichmäßig auf alle Schultern verteilt werden, muss beim Geoengineering genauso mühselig ausgehandelt werden, wie es bei der gescheiterten Emissionsreduktion versucht wurde. Und nicht nur das, angesichts der niedrigeren Kosten besteht zudem die sehr reelle Gefahr, dass ein einzelnes Land oder eine Koalition der Willigen sich entschließt, ein solches Projekt auf eigene Faust durchzuführen, ohne einen globalen Konsens abzuwarten. Die technischen und finanziellen Mittel dazu stehen einer ganzen Reihe Staaten und sogar nichtstaatlichen Akteuren zur Verfügung.

Die meisten Wissenschaftler sehen in diesen Verfahren nicht mehr als eine vorübergehende Notmaßnahme. Die Aerosolwolken werden die Menschheit keineswegs von der Aufgabe entbinden, ihren Kohlendioxidhaushalt langfristig unter Kontrolle zu bringen.

Viele Klimaforscher sind sich einig, dass die globale Mitteltemperatur um nicht mehr als zwei Grad steigen darf, um wirklich dramatische Auswirkungen zu vermeiden. Dazu müsste nach dem derzeitigen Wissensstand die Kohlendioxidkonzentration bei 380 ppm (parts per million) gedeckelt werden. Um das noch zu schaffen, dürften wir kein weiteres Kohlendioxid mehr ausstoßen, und das ist realistischerweise unerreichbar. Was Geoengineering jedoch leisten kann, ist, binnen kurzer Zeit dramatische Klimaveränderungen aufzuhalten und der Welt Zeit zu geben, das eigentliche Problem der Treibhausgase dauerhaft zu lösen.

Durch konsequentes Strahlungsmanagement ließe sich der unkontrollierte Anstieg der Temperatur unabhängig von den Treibhausgasen binnen kurzer Zeit begrenzen. Anschließend würde man CCS-Techniken und womöglich eine kohlendioxidneutrale Energieversorgung entwerfen und so über Jahrzehnte hinweg hinter einem Aerosolschild das eigentliche Problem angehen.

Viele Wissenschaftler sehen Geoengineering jedoch aus grundsätzlichen Erwägungen skeptisch. Die künstliche Abkühlung steht in Konkurrenz zur Treibhausgasreduktion. Politik und Wirtschaft könnten versucht sein, Geoengineering als Lösung zu propagieren, um die Emissionen unangetastet zu lassen. Doch dieser Weg ist selbst nach Ansicht der wenigen Geoengineering-Befürworter extrem riskant – zum einen ändern die Aerosole nichts an der Versauerung der Weltmeere durch das zusätzliche Kohlendioxid und anderer, nicht direkt mit der Energiebilanz zusammenhängender Probleme. Vor allem aber muss die Welt dann permanent künstlich gekühlt werden, womöglich für immer. Und wenn die Menschheit irgendwann das System nicht mehr aufrechterhalten kann oder will, passt sich das Klima doch noch den hohen Treibhausgaskonzentrationen an – womöglich binnen weniger Jahre.

39. KW 2012

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 39. KW 2012

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