Limited contribution of novel Carbon Dioxide Removal and Geological Carbon Storage to reducing peak warming

Um die Tragweite dieser Forschung zu verstehen, muss man zunächst die doppelte Herausforderung begreifen, vor der unser Klima steht: den Fluss von treibhausgasverursachenden Stoffen in die Atmosphäre zu stoppen und – über eine gewisse Zeit hinweg – aktiv das zu entfernen, was bereits dort ist. Die Welt hat sich das Ziel gesetzt, die globale Erwärmung auf 1,5 Grad Celsius über dem vorindustriellen Niveau zu begrenzen, ein Ziel, das nicht nur die Reduzierung von Emissionen aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe erfordert, sondern auch den Einsatz von Technologien, um Kohlendioxid aus der Luft zu ziehen und sicher unter der Erde zu speichern. Diese Entfernungstechnologien, oft als Kohlenstoffentnahme (Carbon Dioxide Removal) bezeichnet, sowie die geologischen Speichersysteme, die das eingefangene Gas halten, werden von vielen als essenzielle Werkzeuge angesehen, um Netto-Null-Emissionen zu erreichen und schließlich den Planeten wieder abzukühlen, falls die Temperaturen zu stark ansteigen. Diese Technologien befinden sich jedoch derzeit noch in den Kinderschuhen und operieren in einem winzigen Maßstab im Vergleich zu dem massiven Volumen an Emissionen, das die Menschheit jedes Jahr produziert. Die entscheidende Frage für politische Entscheidungsträger und Wissenschaftler gleichermaßen ist, ob diese Werkzeuge schnell genug hochgefahren werden können, um in den kommenden Jahrzehnten einen bedeutenden Unterschied zu machen, oder ob sie zu spät kommen werden, um die schlimmsten Auswirkungen des Klimawandels zu verhindern.

Ein Team von Forschern des Potsdam Institute for Climate Impact Research und der University of Strathclyde hat sich dieser Frage gestellt, indem es eine detaillierte Simulation erstellt hat, wie diese Technologien im Laufe der Zeit wachsen könnten. Sie sind nicht einfach davon ausgegangen, dass sich diese Technologien rasant ausweiten würden; stattdessen haben sie ihr Wachstum basierend auf der realistischen Geschichte der tatsächlichen Verbreitung neuer Energietechnologien modelliert, wobei sie den langsamen, schwierigen Prozess des Aufbaus der notwendigen Infrastruktur, der Einholung von Genehmigungen und der Suche nach geeigneten Speicherstätten berücksichtigten. Ihre Analyse konzentrierte sich auf eine spezifische Art der Speicherung, bekannt als geologische Kohlenstoffspeicherung, bei der Kohlendioxid tief unter die Erde in Gesteinsformationen injiziert wird, sowie auf die verschiedenen Methoden, die darauf basieren, wie etwa die Abscheidung von Kohlenstoff aus Biomasse oder direkt aus der Luft. Durch die Durchführung dieser Szenarien in einem komplexen Computermodell der globalen Wirtschaft und der Energiesysteme wollten die Forscher genau sehen, wie viel Erwärmung diese Werkzeuge bis zur Mitte dieses Jahrhunderts verhindern könnten und wie sehr sie bis zum Ende dessen zur Abkühlung des Planeten beitragen könnten.

Die Ergebnisse dieser Simulation bieten eine ernüchternde Realitätsprüfung. Selbst unter den optimistischsten Annahmen – bei denen Regierungen massive Unterstützung leisten, die Ausfallraten neuer Projekte signifikant sinken und Speicherstätten reichlich vorhanden sind – ist der Beitrag dieser Technologien zur Stoppung der globalen Erwärmung in der nahen Zukunft überraschend gering. Bis zum Jahr 2050 wird die Gesamtmenge an Kohlendioxid, die diese Systeme entfernen und speichern könnten, zwischen 32 und 51 Milliarden Tonnen liegen. Um dies in Perspektive zu setzen: Diese kumulierte Menge entspricht in etwa nur einem Jahr der aktuellen weltweiten Kohlenstoffemissionen. Da die Menge des entfernten Kohlenstoffs im Vergleich zu den Gesamtemissionen der letzten Jahrzehnte so gering ist, ist der Effekt auf die maximale Temperatur, die die Welt erfahren wird, vernachledigbar und reduziert die maximale Erwärmung um nur etwa 0,025 Grad Celsius. Dieser winzige Effekt tritt ein, weil diese Technologien von einer so kleinen Basis aus starten; ihr Wachstum folgt einer Kurve, die anfangs langsam verläuft, was bedeutet, dass selbst bei aggressiver Skalierung das gesamte in den ersten zwanzig Jahren gehandelte Volumen an Kohlenstoff im Vergleich zu den Emissionen, die wir derzeit generieren, nur ein Tropfen auf den heißen Stein bleibt.

Die Forscher fanden heraus, dass der primäre Treiber zur Begrenzung der Spitzenerwärmung die unmittelbare und tiefgreifende Reduzierung der Emissionen aus fossilen Brennstoffen und Landnutzungsänderungen bleibt, nicht das zukünftige Versprechen der Kohlenstoffentnahme. In ihren Simulationen konnte die Senkung konventioneller Emissionen bis zum Jahr 2050 etwa 365 Milliarden Tonnen Kohlendioxid daran hindern, in die Atmosphäre zu gelangen, eine Reduktion, die die Spitzenwerte der Temperatur um 0,16 Grad Celsius senken würde. Dies ist ein weita viel signifikanterer Einfluss als das, was die neuen Entfernungstechnologien im gleichen Zeitraum erreichen können. Die Studie argumentiert explizit gegen die Vorstellung, dass wir uns darauf verlassen können, dass diese aufkommenden Technologien den langsamen Übergang weg von fossilen Brennstoffen kompensieren. Die Zeit, die benötigt wird, um die komplexen Ketten von Erfassung, Transport und Lagerung aufzubauen, bedeutet, dass diese Systeme schlichtweg nicht schnell genug bereitgestellt werden können, um den Ersatz für die dringende Notwendigkeit, heute mit der Verbrennung von Kohle, Öl und Gas aufzuhören, zu übernehmen.

Die Geschichte ändert sich jedoch, wenn man weiter in die Zukunft blickt. Während der kurzfristige Beitrag begrenzt ist, wächst das Potenzial dieser Technologien bis zum Ende des Jahrhunderts erheblich an. Bis zum Jahr 2100 könnte die kumulierte Menge an entferntem und gespeichertem Kohlendioxid auf zwischen 300 und 875 Milliarden Tonnen ansteigen. Dieses größere Volumen wäre in der Lage, die globalen Temperaturen nach Erreichen der Spitzenerwärmung um zusätzliche 0,14 bis 0,39 Grad Celsius zu senken. Dies deutet darauf hin, dass diese Werkzeuge zwar die anfängliche Temperaturerhöhung nicht verhindern können, aber für die zweite Hälfte des Jahrhunderts unerlässlich sind, da sie einen Weg bieten, die Temperaturen zu senken und den Planeten wieder auf sicherere Werte zu bringen, falls wir unsere Ziele überschreiten. Die Studie hebt hervor, dass die Fähigkeit, diese langfristige Abkühlung zu erreichen, stark davon abhängt, wie schnell wir mit dem Aufbau dieser Systeme beginnen. Wenn die Bereitstellung langsam bleibt, wird der kumulierte Nutzen bis 2100 viel kleiner sein, aber mit ambitionierter Unterstützung wird das Potenzial, die Erwärmung umzukehren, real.

Die Forscher entdeckten auch, dass die spezifische Art der Kohlenstoffentfernungstechnologie je nach Geschwindigkeit der Bereitstellung eine große Rolle spielt. In Szenarien, in denen das Wachstum langsam verläuft, dominieren Methoden, die keine unterirdische Speicherung erfordern, wie etwa die Verbesserung der Gesteinsverwitterung oder die Produktion von Biochar (Pflanzenkohle), da sie den Engpass der Suche nach Speicherstätten vermeiden. Im Gegensatz dazu werden in den aggressivsten Szenarien, in denen sich die Speicherkapazität schnell ausweitet, Technologien, die auf geologischer Speicherung basieren, wie die Abscheidung von Kohlenstoff aus Biomasse, zur primären Methode der Entfernung. Diese Dynamik verdeutlicht eine entscheidende Einschränkung: Die Verfügbarkeit von unterirdischen Speicherstätten ist ein limitierender Faktor, der das Wachstum vieler vielversprechender Technologien einschränkt. Derzeit konzentriert sich die überwältigende Mehrheit der angekündigten Kohlenstoffabscheidungsprojekte auf die Erfassung von Kohlenstoff aus fossilen Quellen, doch die Studie legt nahe, dass diese Speicherressourcen priorisiert werden müssen, um Kohlenstoff aus der Atmosphäre und aus biologischen Quellen zu entfernen, damit die Klimaziele erreicht werden können.

Letztendlich klärt diese Forschung die Rolle der Kohlenstoffdioxidentfernung und der geologischen Speicherung im Kampf gegen den Klimawandel. Sie bestätigt, dass diese Technologien keine schnelle Lösung für die unmittelbare Krise steigender Temperaturen sind. Das Zeitfenster zur Verhinderung der schlimmsten Spitzenerwärmung wird dadurch bestimmt, wie schnell wir heute Emissionen senken, nicht dadurch, wie schnell wir morgen neue Entfernungsanlagen bauen können. Dennoch bekräftigt die Studie auch, dass diese Technologien für die langfristige Perspektive unverzichtbar sind. Sie stellen den einzigen bekannten Weg dar, um die globalen Temperaturen zu senken, nachdem sie gestiegen sind, und fungieren als notwendiges Werkzeug, um das Klima in der zweiten Hälfte des Jahrhunderts wieder zu heilen. Der Weg nach vorn erfordert eine duale Strategie: eine sofortige, drastische Reduzierung der Nutzung fossiler Brennstoffe, um den Schaden zu begrenzen, gefolgt von einer schnellen und nachhaltigen Skalierung der Entfernungstechnologien, um die Atmosphäre zu reparieren, sobald das Schlimmste überstanden ist. Ohweg beides, bleibt das Ziel eines stabilen Klimas außer Reichweite.