Geoengineering ist erschreckend günstig

Apr 26, 2023

Trotz jahrzehntelanger Warnungen und internationaler Klimaabkommen steigen die globalen Kohlenstoffemissionen immer noch. Die Kohlenstoffemissionen scheinen ein unaufhaltsamer Moloch zu sein, da energiehungrige Menschen sich weiter fortpflanzen und einen wohlhabenderen Lebensstil verfolgen. Die Reduzierung der Emissionen wird nicht ausreichen, um der Klimakrise zu begegnen. Wir brauchen zusätzliche Lösungen.

Geoengineering, auch Climate Engineering genannt, könnte die Lösung sein, die wir suchen. Aber ist es finanziell machbar?

Geoengineering umfasst zwei große Kategorien von Methoden zur Bewältigung des Klimawandels. Das eine ist die Entfernung von Kohlendioxid und das andere die Steuerung der Sonneneinstrahlung. Kohlenstoffabscheidung, direkte Luftabscheidung und beschleunigte Verwitterung entfernen Kohlendioxid. Wolkenaufhellung, das Injizieren von Aerosolen in die Wolken und Sonnenschutz sind Methoden zur Steuerung der Sonneneinstrahlung.

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Geoengineering ist ein umstrittenes Thema. Viele Menschen haben Angst, auf diese Weise mit der Natur zu kollidieren. Die Möglichkeit unvorhersehbarer Folgen bereitet vielen Menschen Sorgen. Sie erscheinen vielen extrem.

Aber ob sie möglicherweise extrem sind oder nicht, es gibt möglicherweise keine Möglichkeit, sie ganz zu vermeiden. Denn selbst wenn verschiedene Lösungen gefunden werden und wir unsere Kohlenstoffemissionen deutlich senken, ändert das nichts an der Tatsache, dass die Atmosphäre noch Teratonen Kohlenstoff enthält, der noch lange nach der Reduzierung unserer Emissionen vorhanden sein wird. Die Erde wird sich weiter erwärmen. Wir brauchen einen Weg, mit der anhaltenden Erwärmung der Erde umzugehen, selbst nachdem wir unsere Emissionen gesenkt haben.

Die Menschen im Osten Kanadas oder im Nordosten der USA sind derzeit mit der Realität der Klimakrise konfrontiert. Der Rauch einer intensiven und frühen Waldbrandsaison in Kanada bedeckt einige der größten Städte Amerikas mit dichtem, gefährlichem Rauch. Flüge wurden verschoben, Sportveranstaltungen abgesagt, Schulen haben Probleme und die Behörden fordern die Menschen auf, zu Hause zu bleiben, um ihre Gesundheit zu schützen. Wir durchleben die Vorhersagen, die Wissenschaftler vor Jahrzehnten gemacht haben.

Also was können wir tun?

Casey Handmer ist der Gründer von Terraform Industries, einem Unternehmen, das sich auf die Nutzung von Solarenergie konzentriert, um Kohlenstoff aus der Atmosphäre zu extrahieren und ihn als Treibstoff zu nutzen. Sie nennen es „Kohlenwasserstoffsynthese im gigantischen atmosphärischen Maßstab“.

„Terraform Industries skaliert die Technologie, um mit Sonnenlicht und Luft billiges Erdgas zu produzieren“, heißt es auf ihrer Website und stellt sich vor. „Wir sind bestrebt, den Netto-CO2-Fluss von der Erdkruste in die Atmosphäre so schnell wie möglich zu reduzieren. Da Solarenergie immer billiger wird, wird es eine Zeit geben, in der es billiger ist, Kohlenstoff aus der Atmosphäre zu gewinnen als aus einer Ölquelle. Diese Zeit ist jetzt gekommen.“ "

Handmer hat einen Ph.D. Er hat einen Abschluss in Astrophysik vom CalTech und hat Aufsätze und Artikel zu verschiedenen Themen veröffentlicht. In seinem Blog schreibt Handmer über die Erforschung des Weltraums und verschiedene Aspekte der Technologie. Ein Großteil seiner Schriften dreht sich um Technologien, die sich auf die eine oder andere Weise auf den Kohlenstoffausstoß auswirken. Kürzlich schrieb er in einem Beitrag mit dem Titel „Wir sollten nicht zulassen, dass die Erde überhitzt!“ über Klimatechnik.

Handmer unterscheidet in seinem Artikel entscheidend zwischen Alt-CO2 und neuen Emissionen. Er ist optimistisch, dass wir die Emissionen durch die Dekarbonisierung unserer Energiesysteme reduzieren können. Die Technologie, die er bei Terraform Industries entwickelt, ist eine Möglichkeit, unsere Emissionen zu senken. Sein System erzeugt kohlenstoffbasierte Kraftstoffe aus atmosphärischem CO2 und nicht aus fossilen Brennstoffen in der Erdkruste.

Sobald wir an einem Punkt angelangt sind, an dem unsere Emissionen nicht mehr steigen, sondern zu sinken beginnen, werden wir uns in einer deutlich verbesserten Situation befinden. Wir können einen Moment innehalten und unsere kollektive Fähigkeit erkennen, mit dem Klimawandel umzugehen. Aber es gibt immer noch das Problem des vielen Kohlenstoffs in der Atmosphäre und der Schäden, die er anrichten wird. Pflanzen können einen Teil davon aufnehmen und durch Witterungseinflüsse kann ein Teil davon entfernt werden, aber diese Prozesse brauchen Zeit und unterliegen Einschränkungen.

In seinem Blogbeitrag stellt Handmer die Frage, die wir uns alle stellen sollten.

„Wie können wir die Welt in den nächsten Jahrzehnten kühl halten, während wir unsere Industrie auf eine Post-Kohlenstoff-Welt umrüsten und die CO2-Entfernung steigern?“

Hier bringt Handmer seinen Standpunkt zum Klima-Engineering zum Ausdruck. Die Erde wird sich auch dann weiter erwärmen, wenn wir unsere Emissionen senken, und wir müssen etwas tun. Handmer lässt die Debatte darüber, ob wir Climate Engineering nutzen sollten oder nicht, vorerst beiseite und geht auf die Kosten von Climate Engineering ein.

„Synthetischer Treibstoff kümmert sich um neue CO2-Emissionen, und zwei spezielle Arten von Geoengineering können die bestehende Erwärmung auf eine Weise beseitigen, die das Wohlergehen unseres Planeten für künftige Generationen sichert und die Blutung für die nächsten paar entscheidenden Jahrzehnte stillt, während wir unsere Arbeit erledigen.“ “, schreibt Handmer.

Die beiden Arten, auf die er sich bezieht, sind verbesserte Verwitterung und Sonneneinstrahlungsmanagement.

Bei der verbesserten Bewitterung wird etwas, das auf natürliche Weise geschieht, so verändert, dass es effektiver ist. Es wird manchmal auch als beschleunigte Bewitterung bezeichnet, aber das ist verwirrend, da es sich bei der beschleunigten Bewitterung um eine Testart handelt, die mit Technik und Industrie in Verbindung gebracht wird.

Auf der Erde bilden Karbonat- und Silikatmineralien mit Regen- und Grundwasser Kohlensäure. Kohlensäure ist für Pflanzen und Tiere ungefährlich. Aber es hat eine schädliche Wirkung auf Gesteine. Die Säure kontaktiert Mineralien und bildet Karbonationen im Wasser. Dann rekombinieren Mineralien, Ionen und Wasser. Das Endergebnis sind veränderte Mineralien, die nun mehr atmosphärischen Kohlenstoff enthalten. Dieser Vorgang ist ein wichtiger Teil des Kohlenstoffkreislaufs der Erde, da er atmosphärischen Kohlenstoff aus dem Kreislauf entnimmt und ihn in Gestein bindet, das schließlich auf dem Meeresboden vergraben und in den Erdmantel abgesenkt wird.

Durch verstärkte Verwitterung vergrößert sich die Oberfläche zwischen Kohlensäure und Gestein, sodass die natürliche Chemie, die Kohlenstoff aus der Atmosphäre entfernt, über einen größeren Wirkungsbereich verfügt. Bestimmte Mineralien sind anfälliger für diese Verwitterung und entfernen daher schneller mehr atmosphärischen Kohlenstoff. Bei verstärkter Verwitterung werden diese Mineralien abgebaut, zerkleinert, um ihre Oberfläche zu vergrößern, und dann freigelegt. Die natürliche chemische Aktivität der Erde erledigt den Rest.

Die gewünschten Gesteine ​​werden mafische Gesteine ​​genannt, die erhebliche Mengen an Magnesium und Eisen enthalten. Basalt ist ein häufiges und weit verbreitetes mafisches Gestein.

„Es gibt viele Möglichkeiten, dies zu tun, aber die einfachste und kostengünstigste scheint darin zu bestehen, ein paar tropische Vulkanberge zu zerkleinern und das resultierende Gesteinsmehl in die warmen, flachen Ozeane zu schleusen“, schreibt Handmer. „Der Gesteinsstaub schwimmt einige Wochen lang herum und absorbiert CO2, bevor er sinkt und das CO2 dauerhaft bindet.“

Andere Methoden umfassen den Abbau, das Zerkleinern und das Ausbringen auf landwirtschaftlichen Feldern. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, dass der Boden verbessert wird. Da wir auf unseren Feldern bereits Kali und Phosphor abbauen, zerkleinern und ausbringen, ist dies kein großer Schritt.

Auf der Bowles-Farm werden 6 Acres Gesteinsstaub (Meta-Basalt) zum Ackerboden hinzugefügt, ein groß angelegtes CO2-Abscheidungsprojekt ist im Gange, 40 weitere Acres stehen noch zur Verfügung!!!! @ucdavis @UCDavisJMIE pic.twitter.com/Ub2WoCiLfJ

Ein entscheidender Faktor bei der Bekämpfung des Klimawandels sind jedoch die Kosten.

In seinem Blog bezieht sich Handmer auf Arbeiten von Campbell Nilsen, einem unabhängigen Forscher in den USA. Nach Nilsens Berechnungen belaufen sich die Kosten für die Implementierung einer verbesserten Verwitterung auf etwa 20 US-Dollar pro Tonne CO2. Wenn in unserer Atmosphäre zwei Teraton überschüssiges CO2 vorhanden sind, kann eine verstärkte Verwitterung in den nächsten vierzig Jahren einen Teraton für etwa 400 Milliarden US-Dollar pro Jahr entfernen. Das Ergebnis wäre ein atmosphärischer CO2-Gehalt von 350 ppm. (Derzeit liegen wir bei 421.) Der Wert dieser Berechnung hängt natürlich davon ab, dass wir unsere neuen Emissionen stabilisieren und reduzieren.

Handmer spricht auch über die andere Kategorie des Geoengineerings: die Steuerung der Sonnenstrahlung. In dem Szenario, in dem wir unsere Emissionen senken und eine verbesserte Verwitterung einführen, wird die Erde immer noch heißer. Das könnte zu vielen Problemen führen, und das Schlimmste könnte Massenhunger sein. Wenn wir zulassen, dass die Erde so heiß wird, dass die Nutzpflanzen nicht mehr wachsen können, wird es für die Menschheit schlimm. Wir alle wollen die Büchse der Pandora mit all ihren unvorhersehbaren Auswirkungen, einschließlich Krieg, vermeiden.

„Wie können wir die Welt in den nächsten Jahrzehnten kühl halten, während wir unsere Industrie auf eine Post-Kohlenstoff-Welt umrüsten und die CO2-Entfernung steigern?“ Fragt Handmer.

Hier kann es in der zivilisatorischen Diskussion um das Klima der Erde und was man dagegen tun kann, schwierig werden. Der Abbau, das Zerkleinern und Verteilen von Gestein auf Feldern ist für den Menschen leicht verständlich. Aber die Sonne ausblenden? Das klingt nach einem Superschurken-Motiv.

Aber es könnte notwendig sein, und damit müssen wir uns alle auseinandersetzen, wenn wir wirklich Leid verhindern wollen. Wenn es Ihre Wut steigert, müssen Sie diese Emotionen möglicherweise sortieren. Fakten und Klarheit können helfen.

„Es nützt uns nichts, bis 2060 bei 350 ppm stabil zu sein, wenn wir bereits Grönland, den westantarktischen Eisschild bzw. 7 m + 4 m Küstenlinie verloren haben“, schreibt Handmer. Er hat natürlich Recht, und hier kommt die Beherrschung der Sonneneinstrahlung ins Spiel. „Was wir brauchen, ist eine kurzfristige Abschnürung, um die globale Erwärmung einzudämmen, während wir den langfristigen Lösungen Zeit geben, zu wirken.“

Die Beherrschung der Sonneneinstrahlung ist die kurzfristige Aderpresse, eine Art Erste Hilfe für das Klima. Es gibt mehrere vorgeschlagene Methoden zur Steuerung der Sonnenstrahlung. Ganz oben auf der Liste und der Atmosphäre stehen Wolken. „Insgesamt sind die Wolken, die einen Teil des Sonnenlichts zurück in den Weltraum reflektieren, das reflektierendste Merkmal der Erde“, schreibt Handmer.

Die bekannteste Methode der Solartechnik ist die stratosphärische Aerosolinjektion (SAI). Dabei werden Aerosole, wahrscheinlich mit Fesselballons, in die Stratosphäre eingebracht, um die obere Atmosphäre stärker zu reflektieren.

Um den gewünschten Effekt zu erzielen, sind keine großen Mengen an Sulfat-Aerosolen erforderlich. Ein Nebeneffekt wären lebendigere Sonnenuntergänge und Sonnenaufgänge. Instagram würde niemals dasselbe sein.

Manche Leute finden diese Idee sehr beunruhigend, aber normalerweise nicht, weil sie sich damit befasst haben. Oft schrecken Menschen vor der Vorstellung zurück, sich auf diese Weise mit der Natur anzulegen. Man kann ihnen nicht wirklich die Schuld geben, denn einige unserer anderen Interventionen haben Probleme verursacht.

Aber hier sind wir. Es gibt kein Zurück. Wir wurden vor Jahrzehnten gewarnt, und jetzt erleben wir die Folgen unserer kollektiven Unfähigkeit, diese Warnungen zu beachten. Manchmal bereiten uns Lösungen Unbehagen, aber dafür gibt es einen Präzedenzfall.

SAI ist genau das, was Vulkane tun. Der Ausbruch des Mt. Pinatubo im Jahr 1991 schleuste etwa 17.000.000 Tonnen Aerosole in die Atmosphäre. Es senkte die globale Temperatur ein Jahr lang um 0,5 °C.

Handmer legt einige Fakten über SAI dar, die vielen vielleicht nicht bewusst sind.

Zum einen bleiben Sulfat-Aerosole nicht lange haften. Nach ein bis drei Jahren regnen sie aus der Atmosphäre. Daher sind sie einfach zu implementieren und zu überwachen. „Als grobe Faustregel gilt, dass 1 g stratosphärisches SO2 die Erwärmung von 1 T CO2 für ein Jahr ausgleicht“, erklärt Handmer, was nach einem guten Geschäft klingt.

Handmer erwähnt das Startup Make Sunsets, das bereits Wetterballons nutzt, um Sulfate in die Stratosphäre zu injizieren, obwohl die Mengen trivial sind. Jeder kann sich beteiligen, und der Aufwand zeigt, wie machbar das ist.

Ebenso wie die verbesserte Bewitterung ist SAI nicht teuer, wenn man bedenkt, was auf dem Spiel steht. Tatsächlich ist es viel billiger.

„1 kg SO2 gleicht 1000 Tonnen CO2 für ein Jahr aus. Bei verbesserter Bewitterung würde die Bewältigung von 1000 Tonnen CO2 mindestens 20.000 US-Dollar kosten, und bestehende DAC+Sequestrierungsmethoden kosten derzeit etwa 1 Mio. US-Dollar. 35 Cent! Jetzt sind wir“ „Wir reden wieder“, schreibt Handmer. (DAC steht für Direct Air Capture, eine andere Methode zur Entfernung von Kohlenstoff aus der Atmosphäre.)

Handmer führt weitere Berechnungen durch, die zeigen, dass, wenn nur 10.000 Menschen auf der Welt bereit wären, jeweils 2.000 US-Dollar auszugeben, die ORKB mit Ballons die Erwärmung durch CO2 ausgleichen könnten, bis wir die Emissionen und die Sequestrierung unter Kontrolle hätten.

Er geht tiefer und berechnet, was es kosten würde, mit SAI eine Teraton überschüssiges CO2 in der Atmosphäre auszugleichen. Er sagt, dass es 350 Millionen Dollar pro Jahr kosten würde. „Dies kostet weniger als 0,1 % auf Jahresbasis des 40-jährigen Programms zur Bindung von einer Billion Tonnen CO2“, schreibt Handmer und würde nur 5 % der jährlichen Schwefelproduktion der USA verbrauchen.

Interessierte Leser, die etwas recherchieren, werden feststellen, dass Sulfataerosole sauren Regen verursachen, was ihn als Lösung auszuschließen scheint. „Dumme Wissenschaftler!“ werden einige denken. „Wie können sie so böse sein!“ Als ob Menschen, die versuchen, Lösungen zu finden, um Leid zu verhindern, Superschurken wären.

Aber der saure Regen, den wir kennen, stammte aus Industrieschornsteinen und nicht aus stratosphärischen Aerosolen. Der Unterschied? Höhe, Menge und Konzentrationen.

Für bodennahe Sulfatemissionen gelten strenge Vorschriften, da sie in einem Gebiet zu sauren Regenkonzentrationen führen. Sulfate aus Schornsteinen fallen schnell als saurer Regen nieder und haben keine kühlende Wirkung. Aber wir müssen zur Kühlung nicht viel Sulfat in die Stratosphäre bringen, außerdem bleibt es dort länger. „SO2 bleibt viel länger in der Stratosphäre“, schreibt Handmer, „so dass die relativ geringen Mengen, die zur Kühlung benötigt werden, keinen konzentrierten sauren Niederschlag verursachen, wie dies beispielsweise in der Nähe einer Fabrik oder Raffinerie der Fall wäre.“

Handmer macht deutlich, dass Climate-Engineering-Methoden nicht unbedingt so teuer sind. Natürlich gibt es viel mehr Details dazu, als in diesem Artikel besprochen werden kann. Da einige Einwände sehr sachkundig sind, gibt es eine laufende Diskussion. Es werden Projekte verschiedenster Art durchgeführt, um potenzielle Climate-Engineering-Methoden zu testen und weiterzuentwickeln, und wir werden weiterhin mehr darüber erfahren.

Aber wir müssen handeln. In der modernen Welt sind wir auf kostengünstige Massenlandwirtschaft und lange Lieferketten angewiesen, um die Bevölkerung mit Nahrungsmitteln zu versorgen. Der Klimawandel droht all dies zu stören und weit verbreitetes Leid zu verursachen. Es hat das Potenzial, gescheiterte Staaten zu schaffen, in denen nur die Starken und Rücksichtslosen überleben. Wer weiß, welche Art von apokalyptischer Hölle es auslösen kann? Wer sich mit der Menschheitsgeschichte beschäftigt, kann sich lebhaft vorstellen, wie die Menschen reagieren würden und in welche Tiefen einige versinken könnten, wenn die Idee der kollektiven Menschlichkeit hinter sich gelassen wird.

Die Lösungen mögen an manchen Stellen umstritten sein, aber wie Handmers Analyse zeigt, sind sie nicht unbedingt teuer. Irgendwann müssen wir einige dieser Methoden annehmen und umsetzen und unsere Ängste beiseite legen, zumindest die unbegründeten.

Dann können wir mit dem nächsten Problem fortfahren, was auch immer es sein mag.