Der globale CO₂-Ausstoß ist in den letzten Jahrzehnten stetig gestiegen und hat einen erheblichen Einfluss auf die globale Erderwärmung. Trotz einzelner Rückgänge in bestimmten Regionen, wie beispielsweise in Deutschland, bleibt der weltweite CO₂-Ausstoß auf einem gefährlich hohen Niveau. Laut Daten der Internationalen Energieagentur (IEA) sind die globalen CO₂-Emissionen im Jahr 2022 auf etwa 36,8 Milliarden Tonnen gestiegen, was einer Zunahme von 0,9 % im Vergleich zum Vorjahr entspricht. In Anbetracht des Klimaziels, die Erderwärmung auf unter 1,5 Grad Celsius zu begrenzen, ist dieser Trend besorgniserregend und verdeutlicht die Dringlichkeit zusätzlicher Maßnahmen.
Regionale Entwicklung des CO₂-Ausstoßes
Europa: Die EU-Staaten konnten ihre Emissionen in den letzten Jahrzehnten signifikant reduzieren. Im Jahr 2022 waren die Emissionen in Deutschland beispielsweise um 39 % niedriger als 1990. Dennoch ist die Emissionseinsparung in einigen Bereichen ins Stocken geraten, insbesondere in der Energie- und Transportbranche.
USA: Die Vereinigten Staaten verzeichnen zwar Rückgänge im CO₂-Ausstoß, jedoch ist das Land nach wie vor einer der größten Emittenten. Der Rückgang in den USA ist zum Teil auf den Umstieg von Kohle zu Erdgas und erneuerbaren Energien zurückzuführen.
China: Als weltweit größter CO₂-Emittent ist Chinas Emissionen stark gestiegen, obwohl das Land inzwischen verstärkt in erneuerbare Energien investiert. Der CO₂-Ausstoß betrug 2022 rund 11,4 Milliarden Tonnen, was etwa 32 % der globalen Gesamtemissionen ausmacht.
Entwicklungsländer: Länder in Asien, Afrika und Lateinamerika emittieren weniger pro Kopf, doch ihre Emissionen wachsen schnell. Diese Entwicklung ist oft auf das Wirtschaftswachstum und den Energieverbrauch zurückzuführen. Die Herausforderung besteht darin, eine nachhaltige Entwicklung zu fördern, ohne die Emissionen in diesen Regionen stark ansteigen zu lassen.
Bisherige Maßnahmen und deren Wirkung
Um die globalen CO₂-Emissionen zu senken, wurden zahlreiche Maßnahmen auf nationaler und internationaler Ebene getroffen. Die Verabschiedung des Pariser Abkommens 2015 war ein historischer Schritt. Die Vertragsstaaten haben sich verpflichtet, die globale Erderwärmung auf unter 2 Grad Celsius zu begrenzen, idealerweise auf 1,5 Grad Celsius. Doch viele Länder stehen vor der Herausforderung, ihre national festgelegten Beiträge (NDCs) zu erfüllen.
· Förderung erneuerbarer Energien: Weltweit wird der Ausbau erneuerbarer Energien wie Windkraft, Solarenergie und Wasserkraft vorangetrieben. Besonders erfolgreich sind Länder wie Deutschland, die USA und China. Dennoch erzeugten fossile Brennstoffe im Jahr 2022 immer noch rund 80 % der globalen Energie.
· Emissionshandelssysteme: In Europa ist das Emissionshandelssystem (ETS) ein Instrument, um den CO₂-Ausstoß durch eine Obergrenze und den Handel von Emissionsrechten zu reduzieren. Auch China führte ein Emissionshandelssystem ein, um die Emissionen in der Schwerindustrie zu begrenzen.
· Dekarbonisierung des Verkehrs: Die Elektrifizierung des Verkehrs ist eine wichtige Maßnahme. Elektromobilität wird in vielen Ländern gefördert, und die Infrastruktur wird ausgebaut. Jedoch ist der Anteil von Elektrofahrzeugen weltweit mit ca. 15 % noch gering.
· Kohlenstoffsteuer: Einige Länder wie Kanada und Schweden haben eine Kohlenstoffsteuer eingeführt, um fossile Brennstoffe weniger attraktiv zu machen. Die Wirksamkeit dieser Maßnahme hängt jedoch von der Höhe der Steuer ab.
Obwohl diese Maßnahmen den Anstieg der Emissionen verlangsamt haben, ist der bisherige Erfolg begrenzt. Die Erwärmung schreitet weiter voran, und es besteht ein dringender Bedarf an zusätzlichen Technologien zur Reduktion und Entfernung von CO₂ aus der Atmosphäre.
Diese Werte veranschaulichen, wie sich sowohl der CO₂-Ausstoß als auch die globale Temperaturanomalie über die Zeit entwickelt haben und voraussichtlich weiter ansteigen werden.
Alternative Szenarien
In dem Diagramm sind drei Szenarien für den zukünftigen CO₂-Ausstoß und die globale Erwärmung dargestellt:
Szenario A: Aggressive Reduktion
Dieses Szenario geht von einer starken CO₂-Reduktion aus, die durch strenge Klimamaßnahmen wie Kohlenstoffsteuern und emissionsfreie Energien erreicht wird. Hier würden die CO₂-Emissionen bis 2050 auf 10 Milliarden Tonnen gesenkt, was die Temperatursteigerung auf etwa 1,4 °C begrenzen könnte. Dies wäre ein optimistisches Szenario, das die Einhaltung der Ziele des Pariser Abkommens ermöglichen könnte.
- Temperaturanstieg: Begrenzung des Anstiegs auf etwa 1,4 °C bis 2050.
- Klimatische Auswirkungen: Durch konsequente CO₂-Reduktion bliebe der Klimawandel auf einem Niveau, das gut bewältigt werden kann. Extremwetterereignisse wie Hitzewellen, Dürren und Starkregen nehmen zwar zu, bleiben jedoch moderat.
- Ökosysteme: Viele Ökosysteme könnten sich an die Veränderungen anpassen. Korallenriffe, die sehr empfindlich auf Temperaturanstiege reagieren, hätten eine höhere Überlebenschance.
- Gesundheit und Gesellschaft: Gesundheitsrisiken durch Hitzewellen und Luftverschmutzung könnten durch die Maßnahmen erheblich reduziert werden. Ernährungssicherheit und Trinkwasserquellen wären weniger gefährdet.
- Wirtschaft: Durch frühzeitige Maßnahmen könnte der Wandel zur klimafreundlichen Wirtschaft schneller und kostengünstiger realisiert werden. Der Energie- und Transportsektor wären stabiler und weniger anfällig gegenüber Ölpreisschwankungen.
Szenario B: Moderate Reduktion
In diesem Szenario werden CO₂-Emissionen zwar reduziert, jedoch in gemäßigtem Tempo. Es entspricht einer Situation, in der Klimaziele zwar verfolgt, aber nicht konsequent umgesetzt werden. Die Emissionen stagnieren bei ca. 34 Milliarden Tonnen bis 2050, was die globale Erwärmung auf etwa 2 °C ansteigen lässt. Diese moderate Erwärmung könnte weiterhin schwerwiegende klimatische Auswirkungen haben.
- Temperaturanstieg: Anstieg auf etwa 2 °C bis 2050.
- Klimatische Auswirkungen: Stärkere Auswirkungen auf das Wetter mit häufigeren und intensiveren Extremwetterereignissen. Hitzewellen und Überschwemmungen würden häufiger auftreten, wodurch Infrastruktur, Landwirtschaft und Wohngebiete gefährdet wären.
- Ökosysteme: Eine Erwärmung um 2 °C würde die Anpassungsfähigkeit vieler Arten überfordern, was zu einem dramatischen Rückgang der Artenvielfalt führen könnte. Wälder und Korallenriffe wären stärker gefährdet und könnten großflächig absterben.
- Gesundheit und Gesellschaft: Höhere Gesundheitsrisiken durch eine Zunahme hitzebedingter Erkrankungen und Luftverschmutzung. Menschen in Küstengebieten könnten durch den steigenden Meeresspiegel vertrieben werden.
- Wirtschaft: Die Kosten für den Klimaschutz und die Anpassung an den Klimawandel würden steigen, was sich auf verschiedene Industriezweige wie die Landwirtschaft, den Tourismus und das Versicherungswesen auswirken würde.
Szenario C: Business-as-usual (Wenig CO₂-Reduktion)
Dieses Szenario spiegelt die fortlaufende Nutzung fossiler Energien wider, wobei CO₂-Emissionen weiter steigen und 2050 auf 50 Milliarden Tonnen anwachsen. Die globale Erwärmung würde etwa 2,4 °C erreichen, was weitreichende und möglicherweise irreversible Umweltfolgen zur Folge hätte.
- Temperaturanstieg: Starker Anstieg auf etwa 2,4 °C bis 2050, mit langfristigem Potenzial für noch höhere Temperaturen.
- Klimatische Auswirkungen: Weitreichende und oft unvorhersehbare Auswirkungen auf das Klima, einschließlich sehr intensiver Extremwetterereignisse wie Dürren, Wirbelstürme und Waldbrände. Der Klimawandel könnte sich verstärken und unkontrollierbare Feedback-Schleifen wie das Auftauen von Permafrost auslösen, das zusätzlich CO₂ und Methan freisetzen würde.
- Ökosysteme: Die Biodiversität würde stark abnehmen, und viele Arten würden aussterben, weil sie sich nicht schnell genug anpassen können. Ozeane würden versauern, was die Nahrungsquellen für eine Vielzahl von Lebewesen beeinträchtigen würde.
- Gesundheit und Gesellschaft: Ernste Gesundheitsrisiken durch zunehmende Krankheitsausbreitung, Luftverschmutzung und Wasserknappheit. Millionen Menschen könnten zu Klimaflüchtlingen werden, da Küstenregionen und Inseln im Meeresspiegel versinken.
- Wirtschaft: Enorme finanzielle Verluste durch die Zerstörung von Infrastruktur und die Umverteilung von Ressourcen. Die wirtschaftliche Unsicherheit würde zunehmen, und die Armut könnte weltweit durch Ernteverluste und Nahrungsmittelknappheit ansteigen.
Diese Szenarien zeigen, dass ambitionierte Klimaschutzmaßnahmen im Szenario A die besten Chancen bieten, den Klimawandel zu begrenzen und die Folgen für Mensch und Umwelt in einem überschaubaren Rahmen zu halten.
Technologien zur aktiven CO₂-Entnahme aus der Atmosphäre
Angesichts der Tatsache, dass die CO₂-Reduktion allein nicht ausreicht, rücken Technologien zur CO₂-Entnahme (Carbon Dioxide Removal, CDR) in den Fokus. Diese Technologien könnten nicht nur den Anstieg verlangsamen, sondern möglicherweise sogar zu einer Reduktion des bestehenden CO₂-Niveaus führen.
Direct Air Capture (DAC): Bei DAC-Technologien wird CO₂ direkt aus der Luft entnommen und entweder gespeichert oder zur industriellen Nutzung verwendet. Unternehmen wie Climeworks in der Schweiz haben Anlagen entwickelt, die CO₂ abscheiden und unterirdisch speichern. Diese Technologie ist jedoch energieintensiv und derzeit noch teuer.
Aufforstung und Wiederaufforstung: Das Pflanzen von Bäumen ist eine natürliche Form der CO₂-Entnahme. Wälder speichern große Mengen an CO₂ und können relativ kostengünstig angelegt werden. Dennoch erfordert diese Methode große Flächen, und der Erfolg hängt stark von der langfristigen Erhaltung der Wälder ab.
Bioenergie mit CO₂-Abscheidung und -Speicherung (BECCS): Hierbei wird Biomasse verwendet, um Energie zu erzeugen, und das entstehende CO₂ wird abgeschieden und gespeichert. Dieser Ansatz kombiniert erneuerbare Energien mit CO₂-Entnahme, birgt jedoch ökologische Risiken wie den Landnutzungsdruck und kann negative Auswirkungen auf die Biodiversität haben.
Ozeanbasierte Technologien: Forscher untersuchen, ob das Hinzufügen von Mineralien wie Kalkstein in den Ozean die CO₂-Aufnahme steigern kann. Diese Methoden sind jedoch bisher wenig erprobt und könnten unerwartete Folgen für die Ozeanökosysteme haben.
Erfolgsaussichten und bestehende Projekte
Die meisten Technologien zur CO₂-Entnahme sind derzeit noch in der Entwicklungsphase, und ihr Erfolg ist ungewiss. Trotzdem gibt es bereits erfolgreiche Pilotprojekte:
Climeworks Orca-Anlage in Island: Diese Anlage zur CO₂-Abscheidung wurde 2021 eröffnet und kann jährlich etwa 4.000 Tonnen CO₂ abscheiden und in Gestein speichern. Sie gilt als Pionierprojekt und zeigt das Potenzial von DAC, ist jedoch auf eine deutlich höhere Effizienz und Kostensenkung angewiesen, um in größerem Maßstab eingesetzt zu werden.
Drax BECCS-Projekt in Großbritannien: Drax plant, eine der weltweit größten CO₂-Entnahmeanlagen zu betreiben, die mit Biomasse und CO₂-Abscheidung arbeitet. Die Anlage könnte jährlich Millionen Tonnen CO₂ speichern, jedoch sind die Umweltauswirkungen dieser Technologie noch Gegenstand kontroverser Diskussionen.
Potenzial und Herausforderungen der Technologien
CO₂-Entnahmetechnologien haben das Potenzial, die bereits in der Atmosphäre vorhandenen Emissionen signifikant zu reduzieren. Schätzungen der IEA gehen davon aus, dass CDR-Technologien bis 2050 jährlich bis zu 10 Milliarden Tonnen CO₂ aus der Atmosphäre entziehen könnten. Diese Menge würde einen erheblichen Beitrag zur Klimaneutralität leisten. Allerdings sind noch hohe Investitionen und technologische Fortschritte notwendig, um diese Technologien effizient und kostengünstig zu machen.
Obwohl CO₂-Entnahmetechnologien vielversprechend sind, stellen sie keine vollständige Lösung für das Problem der globalen Erwärmung dar. Sie können jedoch in Kombination mit einer drastischen Reduktion der Emissionen und dem Ausbau erneuerbarer Energien eine wichtige Rolle spielen. Die Herausforderungen der Kosten, des Energieverbrauchs und der ökologischen Auswirkungen müssen überwunden werden, bevor diese Technologien weltweit skalierbar werden.
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