Weiterhin Auto fahren, in alle Welt fliegen, Fleisch essen, den Fernseher laufen lassen und trotzdem klimaneutral leben, weil wir die Treibhausgase, die wir in die Luft blasen, einfach von dort wieder entfernen. Einsaugen und wegräumen. Oder im Gegenzug einfach genügend Bäume pflanzen und gut. Wäre das nicht toll?

Das geht. Wir können so viele Bäume pflanzen, dass sie einen großen Teil der menschlichen Kohlendioxid-Emissionen aufnehmen. Wir könnten unsere Energie zukünftig nur aus Biomasse gewinnen und das dabei anfallende CO2 gleich auffangen und tief in den Boden pressen, wo es ursprünglich ja auch war. Wir können sogar Sauger aufstellen, die das CO2 wieder aus der Luft herausfiltern. Ok, es müssten ganz schön viele Sauger sein. Aber das ist nicht der einzige Preis, den wir bei all diesen Varianten von "negativer Emission", der CO2-Entnahme, zahlen müssten.

Negative Emissionen: CO2-Entnahme notwendig für Klimaneutralität

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler setzen sich längst mit den verschiedenen Formen dieser Dekarbonisierung auseinander, erforschen technische Möglichkeiten, ökonomische Machbarkeit und ökologische Folgen. Denn die CO2-Entnahme wird in jedem Fall nötig sein, um irgendwann CO2-neutral zu leben, sagen Forschende: Ganz ohne Kohlendioxid-Emissionen wird die moderne Gesellschaft vermutlich nie auskommen. Um aber trotz dieser Restemissionen zu einer Netto-Null-Emission und damit Klimaneutralität zu kommen, braucht es negative Emissionen - in großer Menge.

Kann man CO2 abbauen?

CO2-Entnahme-Verfahren auf einen Blick

Abbauen im Sinne von endgültig entfernen kann man CO2 nicht. Aber CO2 kann umgewandelt werden, etwa in kohlenstoffhaltige Materialien wie Pflanzenbestandteile. Oder es kann chemisch mit anderen Stoffen reagieren und beispielsweise Kalkstein bilden. Verrotten, verbrennen oder lösen sich diese stabilen Verbindungen, wird der Kohlenstoff wieder frei, als gasförmiges Kohlendioxid. CO2 wird manchmal auch in ganz überraschender Form gespeichert:

Variante #1: Neue Wälder braucht die Welt

Eine Milliarde Hektar zusätzlicher Wald könne angeblich zwei Drittel aller Treibhausgase aufnehmen, die die Menschheit seit Beginn des Industriezeitalters in die Atmosphäre geblasen haben, lautete die frohe Botschaft im Sommer 2019. So viel ist es wohl nicht, aber auch Prof. Julia Pongratz, Geologin an der Ludwig-Maximillian-Universität in München, sieht in der Aufforstung großes Potenzial zur CO2-Entnahme:

8 Millionen Quadratkilometer neuen Waldes (das entspricht 0,8 Milliarden Hektar) wären nach Berechnungen ihres Instituts in der Lage, Jahr für Jahr etwa 8 Milliarden Tonnen Kohlendioxid aufzunehmen und zu speichern.

10 bis 20 Milliarden Tonnen Kohlendioxid (oder Äquivalente) werden wir zukünftig vermutlich jährlich aus der Atmosphäre entnehmen müssen, um die Klimaziele zu erreichen und wirklich CO2-neutral zu leben. So hat es der Bericht des Weltklimarates IPCC von 2021/2022 skizziert. Neue Waldflächen in der Größenordnung von 8 Millionen Quadratkilometern würden davon einen großen Teil übernehmen. Ein weiterer Vorteil dieser Dekarbonisierungsmethode: Aufforstung ist keine neue Technologie und birgt keine unbekannten Risiken, sondern ist etwas, womit wir bereits viel Erfahrung haben, so die Geologin Pongratz.

Ganz schön viel Holz für die CO2-Entnahme

Allerdings nur, wenn dieser große Wald erhalten bleibt und auch in 200 Jahren noch ein "neuer" Wald ist, in dem junge Bäume heranwachsen. Denn Bäume entnehmen nur solange CO2 aus der Luft, wie sie wachsen. Sobald ein Baum verrottet oder verbrannt wird, entlässt er alles Kohlendioxid wieder an die Atmosphäre. Das Holz abgestorbener Bäume des CO2-Waldes müssten also weiter verwendet werden, im Bau oder als Möbel - möglichst dauerhaft.

Klimawald statt umweltschonender Landwirtschaft?

Und dieser Klimaschutz-Wald ist sehr groß. 8 Millionen Quadratmeter entsprechen etwa der Hälfte der landwirtschaftlich genutzten Fläche weltweit. Die Folge von mehr Wäldern für die CO2-Entnahme könnte also sein, dass zukünftig immer mehr Nahrung für eine weiterhin wachsende Weltbevölkerung auf immer kleinerer Fläche angebaut werden muss und dafür der Einsatz von Dünger und Pestiziden zunimmt. Mehr Monokulturen entstehen, weniger Kleinbauern ackern. Und die Artenvielfalt außerhalb des Waldes nimmt weiter ab.

Variante #2: Biomasse zur Energieerzeugung und CO2-Abscheidung

Eine weitere Möglichkeit wäre, statt des Klimawaldes Biomasse anzupflanzen und damit gleich auch unsere Energie zu erzeugen. Solange die Biomasse wächst, bindet sie ebenfalls CO2. Das wird zwar bei der Verbrennung oder Vergasung der Biomasse wieder frei, man könnte es aber gleich auffangen und dafür sorgen, dass es nicht in die Atmosphäre gelangt. Diese Methode wird als BECCS bezeichnet: Bio Energy and Carbon Capture and Storage.

Mehr Wasser und mehr Fläche für weniger CO2

Doch Biomasse wie Mais speichert lange nicht so viel Treibhausgas wie ein Wald. Ob auf diese Weise Kohlendioxid-Mengen von 10 bis 20 Milliarden Tonnen jährlich aus der Atmosphäre entnommen werden könnten, scheint fraglich. Zudem hat Energiegewinnung aus Biomasse gewaltigen Durst: Gigantische Monokulturen wären nötig, die viel Wasser und große Mengen an Ackerfläche benötigen, die dann wieder nicht zur Nahrungsmittelproduktion zur Verfügung steht. Tank oder Teller, heißt das.

Dass Biomasse nicht die beste Alternative zur Energiegewinnung der Zukunft ist, zeigt auch eine Studie des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK), die November 2019 in Nature Communications erschienenen ist und verschiedene Szenarien zur Energiegewinnung der Zukunft vergleicht:

Variante #3: der CO2-Sauger

Sehr viel platzsparender ist ein anderes Verfahren zur CO2-Entnahme: CO2-Saugmaschinen wie die der Schweizer Firma Climeworks. Riesige Ventilatoren saugen - beispielsweise in der unmittelbaren Umgebung eines Kraftwerks - Luft an und filtern das Kohlendioxid aus ihr heraus. Und brauchen dabei viel weniger Platz als Bäume oder Biomassen-Anbau: Auf der Fläche eines Baumes könnten die sogenannten Direct Air Capture-Anlagen (DACCS) tausendmal mehr CO2 auffangen als ein Baum - und verbrauchen auch kein Wasser, so Climeworks.

Allerdings ist dieses Verfahren sehr teuer: Eine Tonne CO2 aus der Luft zu filtern kostet etwa 600 US-Dollar. Und man bräuchte sehr viele dieser CO2-Sauger, wie Unternehmensgründer Christoph Gebald selbst klarstellt:

Als Unternehmensziel erstrebenswert, aber eine globale Lösung für die Kohlendioxid-Problematik? Ein weiterer Nachteil der Sauger: Sie brauchen selbst viel Energie. So viel, dass sich der globale Strombedarf verdoppeln würde, auch wenn nur CO2-Reste entfernt werden müssten, weil wir größtenteils schon klimaneutral lebten. Vielleicht steht dann in der Zukunft neben jedem Windrad ein großer saugender Ventilator und neben diesem nochmal ein Windrad, um ihn zu betreiben?

CO2-Speicherung im Boden: Wie CCS funktioniert

Und wohin mit dem Kohlendioxid, das man der Atmosphäre entnimmt? 10 bis 20 Milliarden Tonnen CO2 pro Jahr kann man ja nicht in Sprudelflaschen pressen, aus denen sie letztendlich doch wieder in die Atmosphäre zurück gelangen.

Aber man kann das Kohlendioxid in den Boden pressen. Da ist viel Platz, nämlich genau dort, wo wir die CO2-haltigen Energieträger Kohle, Öl und Gas abgebaut hatten, die als so viel CO2 in unserer Erdatmosphäre gelandet sind.

CCS - verantwortungsvolle Müllentsorgung?

Das Verfahren der Carbon Capture and Storage (CCS) gilt unter Wissenschaftlern als ungefährlich, Norwegen erprobt die Kohlendioxid-Speicherung unter dem Meeresboden schon seit rund 20 Jahren. Vor seiner Haustüre haben möchte es dennoch niemand, CCS weckt große Skepsis in der Bevölkerung.

Andreas Oschlies von GEOMAR, dem Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung in Kiel, betrachtet die CCS-Frage unter einem anderen Blickwinkel, dem der Müllentsorgung:

Ein Vorteil der CO2-Speicherung im Boden: Selbst der große Berg an Kohlendioxid, den wir produziert haben, würde keinen großen Müllberg ergeben. CCS braucht wenig Platz - zumindest oberhalb der Erdoberfläche.

CCS - eine neue Müllhalde der Menschheit?

Doch der große Nachteil ist: CCS ist sehr teuer. So teuer, dass es nicht rentabel ist - außer, man nutzt das Verfahren, um damit die letzten Reste Erdöl aus dem Boden zu drücken (eine Alternative zur Erdölförderung durch Fracking). Deswegen wird CCS derzeit eigentlich auch nur von Öl- und Gasfirmen betrieben. Und ist nicht zuletzt deshalb sehr umstritten. In Deutschland gibt es nur wenig Akzeptanz in der Bevölkerung.

Umweltorganisationen wie der BUND fürchten zudem, dass die Industrie CCS als kostengünstigere Alternative zur Einsparung von Treibhausgas-Emissionen nutzt und sich dabei wenig Gedanken um die Sicherheit der CO2-Einlagerung machen wird. "Meere sind nicht die Müllhalde der Menschheit oder eine Deponie für Klimamüll," kritisiert der BUND-Vorsitzende Olaf Bandt in einer Presseerklärung.

Klimaneutralität - ein Rechenspiel mit Unbekannten?

Die Idee, mit negativen Emissionen, also der Entnahme von CO2 aus der Atmosphäre, Klimaneutralität zu erreichen, ist verführerisch. Doch es ist eine Rechnung mit vielen Unbekannten, denn die Techniken, deren Ergebnis schon in die Klima-Kalkulationen einfließt, sind noch kaum erprobt und zum Teil noch nicht einmal erfunden.

Auch für Andreas Oschlies (GEOMAR) bergen die verschiedenen Szenarien und Technologien zur Dekarbonisierung noch viele Unbekannte und Risiken. Dennoch sieht er es als zwingend, auf diesem Feld weiterzuentwickeln. Es gebe keine andere Möglichkeit, denn ohne CO2-Entnahme könnten wir niemals CO2-neutral werden:

Verschiedene Verfahren zur CO2-Entnahme entwickeln

Um das Risiko, das einzelne Verfahren zur CO2-Entnahme mit sich bringen, überschaubar zu halten, rät Jan Minx vom Mercator Research Institute on Global Commons and Climate Change (MCC) dazu, ein ganzes Portfolio unterschiedlicher Methoden parallel zu entwickeln, um Kohlendioxid aus der Luft aufzufangen. Außerdem müsste die CO2-Entnahme weltweit in großem Stil vervielfacht werden, die derzeitige Menge an CO2-Entnahme reicht nicht mal ansatzweise, zeigt eine Studie vom Januar 2023, an der Minx beteiligt war.

Andere Methoden, Kohlendioxid aus der Luft zu holen

Neben den drei ausführlich vorgestellten CO2-Entnahme-Verfahren gibt es noch viele andere Ansätze, die erprobt und erforscht werden. Um nur ein paar zu nennen: Man kann Gesteinsarten, die mit CO2 reagieren, zermahlen und in die Böden oder ins Meer eintragen. Das Gesteinspulver nimmt das CO2 auf und speichert es langfristig. Dieses Verfahren wird als beschleunigte Verwitterung bezeichnet. Es gibt auch Studien dazu, ob vermehrtes Plankton-Wachstum in den Ozeanen eine gute CO2-Senke wäre und man daher das Plankton gezielt düngen sollte. Oder den Versuch, CO2 als Pflanzenkohle sehr langfristig zu binden. Diese könnte auf Äckern die Bodenqualität verbessern oder vielleicht ein Baumaterial der Zukunft sein. Auch das CO2-Speicher-Potenzial von Mangrovenwäldern und Seegraswiesen wird erkundet.

Um wie viel CO2 geht es überhaupt?

Bis 2050 will Deutschland klimaneutral werden, also möglichst kein zusätzliches Treibhausgas mehr in die Atmosphäre entlassen. Das fordern Klimaforscher seit Langem von allen Staaten weltweit, um die Erderwärmung durch den Klimawandel zumindest auf zwei Grad zu beschränken. Denn Treibhausgase wie Kohlendioxid (CO2) sind Hauptursache der globalen Erwärmung.

Seit wir mit Beginn des Industriezeitalters angefangen haben, im großen Stil Kohle, Öl und Gas zu verbrennen, haben wir - weltweit und über den gesamten Zeitraum gerechnet - über zwei Billionen Tonnen CO2 (oder seine Äquivalente an Methan oder anderen Treibhausgasen) in die Luft geblasen. Jahr für Jahr kommen rund 40 Milliarden Tonnen CO2 dazu. Die Konzentration von CO2 in der Atmosphäre ist seit der Industrialisierung um 44 Prozent gestiegen (Umweltbundesamt, Mai 2021).

Der wichtigste Schritt auf dem Weg zur Klimaneutralität ist also zunächst, die jährlichen CO2-Emissionen zu vermindern, so weit als nur irgend möglich.

Der Treibhausgas-Ausstoß wird aber vermutlich nie ganz auf Null zurückgehen. Selbst wenn alle Welt nur noch in Elektroautos unterwegs ist, aller Strom nur noch aus alternativen Energien erzeugt wird und keine Kuh mehr Methan rülpst oder pupst: Treibhausgase entstehen in der modernen Gesellschaft trotzdem, schon bei chemischen Prozessen wie etwa in der Zementherstellung.

Fazit

Eines ist klar: Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu entfernen, hat seinen Preis. Es kostet Land, das wir für Nahrungsmittel brauchen, es kostet Energie, die wir ohne Kohle, Öl und Gas erstmal nicht im Überfluss haben, es kostet Wasser, es kostet Geld. Welchen Preis die Gesellschaft zu zahlen bereit ist, muss sie offen und transparent diskutieren. Je entschlossener sie jetzt das Klima schützt und je weniger CO2 entsteht, desto weniger muss sie für die negativen Emissionen zahlen.