Es ist ein trauriger, bedrohlicher Rekord – mal wieder. Im November musste die Weltwetterorganisation vermelden: Die CO₂-Konzentration in der Atmosphäre ist innerhalb eines Jahres im Schnitt auf 407,8 ppm (Teilchen pro Million Teilchen) gestiegen. Trotz Abkommen, trotz Versprechen und guten Absichten gelangt immer mehr Kohlendioxid in die Atmosphäre. Ein Ende ist nicht in Sicht.

Doch je mehr Treibhausgase die Menschheit in die Luft bläst, desto gravierender werden die Folgen für sie und den Planeten sein. Gleichzeitig wird immer klarer: In Zukunft Emissionen bloß zu reduzieren, das wird wohl nicht mehr reichen. Damit lässt sich die Klimakatastrophe nicht aufhalten. Stattdessen, das rechnen zahlreiche Szenarien vor, muss die Menschheit künftig nicht nur weniger CO₂ ausstoßen, sondern der Atmosphäre auch zusätzlich wieder entziehen.

Viele verschiedene Techniken

„Hier ist unser Sonnenstudio“, sagt Thomas Klassen und öffnet die Tür zu einem Labor, in dem keine einzige Sonnenbank zu sehen ist. Stattdessen arbeiten Wissenschaftler an Apparaturen, die in schwarze Planen gehüllt sind. Mit ihnen lässt sich das Spektrum der Sonne im Labor reproduzieren – und so für Versuche verwenden. „Die Klimaforscher sagen uns: Im Jahr 2050 müssen wir fertige Technologien haben, die CO₂ aus der Atmosphäre holen“, sagt Klassen, der der Leiter des Bereichs Werkstofftechnologie am Helmholtz-Zentrum Geesthacht ist. Im „Sonnenstudio“ arbeiten die Forscher deshalb an der Entwicklung von künstlichen Blättern.

Es gibt viele Ideen, wie man das CO₂ aus der Atmosphäre entfernen könnte. Die verschiedenen Entnahmetechniken fasst man unter anderem unter dem Oberbegriff Negative Emissionstechnologien (NET) oder Carbon Dioxide Removal zusammen. Die einzelnen Methoden werden jeweils mit eigenen – und manchmal verwirrenden – Abkürzungen wie BECCS oder DACCS bezeichnet. Zahlreiche Studien untersuchen ihre Effektivität und Effizienz, Experten zerbrechen sich über die Kosten von CO₂-Tonnen den Kopf.

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Retten uns die Bäume?

Das wirkt auf den ersten Blick unnötig kompliziert. Seit Millionen von Jahren nutzen Pflanzen schließlich schon Kohlendioxid zur Photosynthese. Wenn Bäume wachsen, dann binden sie Kohlendioxid. Am einfachsten wäre es also, lautet ein Vorschlag, viele, viele Bäume zu pflanzen. Genau genommen könnte weltweit eine Fläche von 900 Millionen Hektar bepflanzt werden, um 205 Gigatonnen CO₂ aus der Atmosphäre zu speichern, rechneten Forscher der ETH Zürich im Sommer aus. Zum Vergleich: Im Jahr 2018 wurden weltweit 37 Gigatonnen Kohlendioxid emittiert.

Die Studie löste viel Wirbel aus. Die Bäume werden uns retten – wie schön. Doch so einfach ist es leider nicht. Bevor man etwa an gigantische Aufforstungsprojekte denken kann, müsste man erst einmal verhindern, dass weiter Bäume gerodet werden. Der brasilianische Amazonas-Regenwald wird dagegen derzeit so schnell abgeholzt wie seit zehn Jahren nicht mehr. Zwar, so sagen es viele Experten, kann der Wald eine wichtige Rolle beim Klimaschutz spielen. Auf wirkliche massive Kohlenstoffspeicherung etwa in Wäldern zu setzen sei aber „riskant“ und „nicht nachhaltig“, meint zum Beispiel Almut Arneth vom Karlsruher Institut für Technologie.

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Climeworks filtert CO₂ aus der Luft

Die Bäume brauchen Unterstützung. Das Unternehmen Climeworks hat eine Technologie zur Marktreife gebracht, mit der CO₂ aus der Luft gefiltert wird. Einzelne Anlagen sind schon in Betrieb, so zum Beispiel in der Schweiz oder in Island. Doch um – wie die Gründer es gegenüber dem „Stern“ angegeben haben – bis 2025 ein Prozent aller weltweiten Emissionen aus der Luft zu filtern, müsste das Unternehmen 400.000 Anlagen bauen. Ein ehrgeiziges Ziel.

Das herausgefilterte CO₂ verkauft Climeworks weiter – zum Beispiel an eine Gärtnerei oder einen Getränkehersteller. Damit ist jedoch die Frage, was generell mit dem entnommenen Kohlendioxid passieren soll, noch nicht abschließend geklärt. Wie viel entferntes CO₂ kann man weiterverwerten und zumindest für etwas längere Zeit aus der Atmosphäre verbannen? Wie viel CO₂ müsste unterirdisch gespeichert werden?

Noch kein Happy End

In seinem Buch „Die unbewohnbare Erde“ beschreibt der amerikanische Journalist David Wallace-Wells negative Emissionen zum derzeitigen Stand als eine Art „magisches Denken“ – und gleichzeitig eine letzte, beste Hoffnung. Es wäre tatsächlich eine wunderbare Wendung: „eine industrielle Absolution für eine industrielle Sünde“. Doch noch sollte man sich diesem Happy End nicht hingeben – und es erst recht nicht zum Anlass nehmen, nicht mit aller Energie an der CO₂-Reduktion zu arbeiten. Denn noch ist viel Forschung nötig.

Das Haus, in dem am Helmholtz-Zentrum in Geesthacht an den künstlichen Blättern geforscht wird, ist noch ganz neu. In der Mitte steht eine Wendeltreppe, die ins obere Stockwerk führt. Das Gebäude sei so gebaut worden, dass die Wege kurz sind, erklärt Institutsleiter Klassen. Es ist ein effizientes Gebäude. Eine ähnliche Aufgabe – für Effizienz sorgen – haben die Forscher nun auch bei den künstlichen Blättern vor sich. Sie sollen in Zukunft mithilfe von Solarenergie Wasserstoff produzieren. Die sogenannten photoelektrochemischen Zellen könnten aber auch CO₂ aus der Luft zusammen mit Wasser in Kohlenwasserstoffe umwandeln, erklärt Klassen.

Großer Maßstab ist eine Herausforderung

Noch aber gibt es einige Probleme: Die Zellen funktionieren in kleinem Maßstab schon gut – „das ist einfach, weil da die Wege kurz sind und alles schnell funktionieren kann“, sagt Klassen. Um wirtschaftlich zu sein, müssen sie aber skaliert werden. Ein anderes Problem: Die Materialien korrodieren derzeit noch sehr schnell, sie nutzen sich ab. Ein wichtiger Teil der Arbeit besteht deshalb darin, herauszufinden, wie man das verhindern kann.

„Die Klimaforscher rechnen fest damit, dass wir das schaffen“, sagt Klassen über seine Forschung. Er und Wissenschaftler auf der ganzen Welt wollen sie nicht enttäuschen.

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