Expanding seaweed farming poses new risks to the ozone layer

Seit Jahrzehnten beobachtet die Welt, wie sich die Ozonschicht erholt. Dieser unsichtbare Schutzschild hoch in der Atmosphäre schützt das Leben auf der Erde, indem er die gefährlichsten ultravioletten Strahlen der Sonne absorbiert. Ihre Erholung folgte einer globalen Vereinbarung, die Produktion bestimmter Industriechemikalien zu stoppen, die sie zerstörten. Nun, da der Planet nach neuen Wegen zur Bekämpfung des Klimawandels sucht, steigt eine andere Lösung aus dem Meer empor: riesige Algenfarmen. Diese Unterwasser-Nutzpflanzen werden für ihre Fähigkeit gefeiert, Kohlenstoff aus der Luft zu ziehen und Nahrung sowie Materialien für eine wachsende Bevölkerung bereitzustellen. Doch während Wissenschaftler genauer auf diese grüne Lösung blicken, entdecken sie einen verborgenen Preis, der den Fortschritt bei der Heilung der Ozonschicht zunichtemachen könnte. Die Sorge konzentriert sich auf winzige, kurzlebige Gase, die Algen natürlich freisetzen. Während diese Gase schnell verschwinden, sind sie unglaublich effizient darin, Ozon zu zerstören, wenn sie die obere Atmosphäre erreichen.

Eine neue Studie rückt dieses verborgene Risiko in ein scharfes Licht und stellt die Frage, was passiert, wenn wir die Algenzucht auf die derzeit für die globale Nachhaltigkeit vorgeschlagenen massiven Skalen ausweiten. Die Forscher haben nicht nur geraten; sie bauten ein detailliertes Computermodell der Erdatmosphäre und fütterten es mit neuen Daten darüber, wie viel Gas Algenfarmen in den kommenden Jahrzehnten freisetzen könnten. Sie testeten drei verschiedene Pfade für die Zukunft: ein stetiges, moderates Wachstum, das den aktuellen Trends entspricht, eine schnellere Expansion, die durch Ambitionen der „Blue Economy“ vorangetrieben wird, und ein maximales, hochgradig aggressives Wachstumsszenario. Die Ergebnisse waren bemerkenswert. Unter dem moderaten Pfad würde sich die Erholung der Ozonschicht bis zum Ende des Jahrhunderts signifikant verlangsamen. Unter den schnelleren Szenarien wäre der Schaden schwerwiegend und rapide. Im aggressivsten Fall könnte die Ozonschicht über der Antarktis bis in die 2060er Jahre wieder auf ein Niveau schrumpfen, das schlechter ist als das historische „Ozonloch“ der frühen 2000er Jahre. Im Gegensatz zum alten Ozonloch, das ein saisonales Ereignis war, das auf die Polarregionen beschränkt war, würde dieser neue Abbau sich global ausbreiten und das ganze Jahr über anhalten, wodurch mehr Menschen und Ökosysteme einer gefährlichen ultravioletten Strahlung ausgesetzt würden.

Die Geschichte beginnt mit der Alge selbst. Eine Alge ist nicht nur eine passive Pflanze; sie ist eine lebende Fabrik, die eine Vielzahl von Gasen produziert. Wenn die Algen durch helles Sonnenlicht, Änderungen der Wassertemperatur oder durch das Gefressenwerden von kleinen Meereskreaturen gestresst werden, setzen sie kurzlebige Halogene frei. Dies sind Gase, die Brom und Chlor enthalten, die natürlich im Ozean vorkommen, aber normalerweise nur in geringen Mengen freigesetzt werden. Zwei dieser Gase, Bromoform und Dibrommethan, sind besonders potent. Sobald sie in die Stratosphäre driften, bauen sie sich ab und setzen Bromatome frei. Ein einzelnes Bromatom kann tausende Ozonmoleküle zerstören und wirkt dabei wie ein winziger, unerbittlicher Radiergummi. Jahrelang wussten Wissenschaftler, dass wilde Algen diese Gase freisetzen, aber die Mengen waren gering im Vergleich zu den Industriechemikalien, die vor Jahrzehnten verboten wurden. Die Frage war, ob die Umwandlung des Ozeans in eine massive Agrarlandschaft das Gleichgewicht kippen würde.

Um dies zu beantworten, sammelte das Team Daten darüber, wie viel Gas verschiedene Arten von Algen freisetzen. Sie untersuchten Messungen aus Dutzenden von Studien, die viele Arten und Bedingungen abdeckten. Sie fanden heraus, dass die Menge des freigesetzten Gases je nach Art und Umgebung stark variiert. Einige Algen sind viel produktivere Emittenten als andere. Unter Verwendung dieser Daten berechneten sie, wie viel Gas freigesetzt würde, wenn die Algenzucht in dem von politischen Entscheidungsträgern derzeit diskutierten Tempo wachsen würde. Sie begannen mit der historischen Wachstumsrate von etwa sechs Prozent pro Jahr, die in den letzten zwei Jahrzehnten der Trend war. Dann stellten sie sich ein Szenario vor, in dem sich diese Rate auf zwölf Prozent verdoppelt, und ein drittes Szenario, in dem sie auf zwanzig Prozent sprang – ein Tempo, das die Algenzucht an die Grenzen dessen führen würde, was der Ozean unterstützen kann.

Die Forscher spielten diese Emissionszahlen dann in ein hochmodernes Erdsystemmodell ein, eine leistungsstarke Computersimulation, die die komplexen Wechselwirkungen zwischen dem Ozean, der Atmosphäre und chemischen Reaktionen nachbildet. Sie ließen die Simulation vom heutigen Tag bis zum Ende des Jahrhunderts laufen. Das Modell zeigte, dass selbst das moderate Wachstumsszenario eine messbare Auswirkung hätte. Bis Ende der 2090er Jahre würde sich die Erholung der Ozonschicht signifikant verzögern, wobei die Ozonwerte über der Antarktis nicht mehr ihren Zustand vor der Schädigung erreichen würden. Die schnelleren Wachstumsszenarien zeichneten jedoch ein viel düstereres Bild. Wenn die Zucht mit zwölf Prozent pro Jahr expandierte, würde die Ozonschicht wieder zu sinken beginnen und bereits in den 2090er Jahren unter die historischen Tiefstwerte fallen. Wenn die Wachstumsrate von zwanzig Prozent erreicht würde, wäre der Schaden schnell und katastrophal. Das Modell zeigte, dass die Ozonschicht über der Antarktis bis in die 2060er Jahre unter die jemals aufgezeichneten historischen Tiefstwerte fallen würde.

Was diesen Befund besonders alarmierend macht, ist das Ausmaß des Schadens. Das historische Ozonloch war ein saisonales Phänomen, das hauptsächlich im Frühling über dem Südpol auftrat. Der durch diese neuen Algenemissionen verursachte Abbau wäre anders. Er wäre nicht auf die Pole oder eine bestimmte Jahreszeit beschränkt. Das Modell zeigte, dass sich die Ausdünnung der Ozonschicht in die mittleren Breiten ausbreiten würde, wo Milliarden von Menschen leben, und das ganze Jahr über anhalten würde. Dies würde zu einem signifikanten Anstieg der ultravioletten Strahlung führen, die die Erdoberfläche erreicht. Die Studie berechnete, dass unter dem höchsten Wachstumsszenario die zusätzliche Strahlung, die den Boden erreicht, vergleichbar mit oder sogar größer als die Werte während des Höhepunkts des antarktischen Ozonlochs wäre. Dieser Anstieg wäre nicht nur eine Zahl in einer Tabelle; er würde sich in einem höheren Risiko für Hautkrebs, Katarakte (Grauen Star) sowie Schäden an Meereslebewesen und Nutzpflanzen in Regionen übersetzen, die weitgehend vor einer solch intensiven Exposition verschont geblieben sind.

Die Forscher merkten vorsichtig an, dass ihre Schätzungen tatsächlich eher konservativ sein könnten. Sie konzentrierten sich nur auf die zwei häufigsten Gase, Bromoform und Dibrommethan, aber Algen setzen auch andere ozonabbauende Gase frei, die in der Berechnung nicht enthalten waren. Zudem gingen sie davon aus, dass die Arten der gezüchteten Algen ähnlich bleiben würden wie die, die heute angebaut werden. Sollte sich die Industrie jedoch hin zu Arten verschieben, die bekanntlich noch mehr Gase freisetzen, oder sollte der Klimawandel die Algen stressen und sie dazu bringen, mehr Gase freizusetzen, könnte das Problem schlimmer sein als vorhergesagt. Darüber hinaus nahm die Studie an, dass die Zucht in spezifischen Zonen stattfinden würde, aber wenn sie in neue Gebiete expandiert oder wenn sich die Artenzusammensetzung hin zu Arten mit hoher Emission wie Asparagopsis verändert, könnten die Emissionen massiv ansteigen.

Das Paper kommt zu dem Schluss, dass die Algenzucht zwar großes Versprechen für die Klimaminderung und Ernährungssicherheit bietet, aber ein ernstes, unbeabsichtigtes Risiko für die Ozonschicht birgt. Das Ausmaß der geplanten Expansion ist groß genug, um die hart erkämpfte Erholung des Schutzschildes zu bedrohen. Die Studie legt nahe, dass es eine Grenze gibt, wie viel Algen gezüchtet werden können, ohne globalen Schaden anzurichten. Wenn die Emissionen aus der Algenzucht das zweifache bis dreifache des derzeitigen natürlichen Hintergrundniveaus überschreiten, könnte die Ozonschicht wieder zu degradieren beginnen. Dies bedeutet nicht, dass die Algenzucht aufhören muss, aber es bedeutet, dass die Industrie nicht ungeprüft wachsen darf. Strategische Entscheidungen darüber, welche Arten gezüchtet werden, wo die Farmen platziert werden und wie schnell sie expandieren, werden entscheidend sein. Die Forscher fordern eine sorgfältige Überwachung und proaktive Planung, um sicherzustellen, dass die Lösung für eine Umweltkrise nicht die Ursache einer anderen wird. Die grünen Ernten des Ozeans könnten die Welt ernähren, aber nur, wenn wir sie mit einem klaren Verständnis für das empfindliche chemische Gleichgewicht bewirtschaften, mit dem sie interagieren.