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Jun 16, 2024

CO2-Ausgleich hilft dem Planeten nicht – vier Möglichkeiten, das Problem zu beheben

Philip W. Boyd ist Professor am Institute for Marine and Antarctic Studies der University of Tasmania, Hobart, Tasmanien, Australien, und am Climate Recovery Institute. Sie können auch nach suchen

Philip W. Boyd ist Professor am Institute for Marine and Antarctic Studies der University of Tasmania, Hobart, Tasmanien, Australien, und am Climate Recovery Institute.

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Lennart Bach ist außerordentlicher Professor am Institute for Marine and Antarctic Studies der University of Tasmania, Hobart, Tasmanien, Australien, und am Climate Recovery Institute.

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Richard Holden ist Professor an der School of Economics der University of New South Wales Business School in Sydney, Australien, und am Climate Recovery Institute.

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Christian Turney ist Professor am Institute for Sustainable Futures, Division of Research, University of Technology Sydney, Ultimo, Australien, und am Climate Recovery Institute.

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Unter diesen Kapseln in Island wird das aus der Atmosphäre entfernte Kohlendioxid unter der Erde gespeichert. Bildnachweis: Arnaldur Halldorsson/Bloomberg über Getty

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Um den CO2-Ausstoß „Netto-Null“ zu erreichen, muss mehr getan werden als nur die Treibhausgasemissionen einzudämmen. Außerdem muss der Luft Kohlendioxid entzogen werden, um die anhaltenden Emissionen aus Sektoren zu kompensieren, in denen die Emissionen schwer zu reduzieren sind, wie z. B. der Zement- und Stahlproduktion1,2.

Es gibt viele Möglichkeiten, dies zu erreichen – von der direkten CO2-Entnahme aus der Luft auf chemischem Wege über das Pflanzen von Bäumen und Seegras bis hin zur Aussaat von Eisen in den Ozeanen, um das Wachstum von photosynthetisierendem Phytoplankton zu stimulieren. Selbst bei vollständiger Dekarbonisierung müssen jedes Jahr Milliarden Tonnen CO2 eingesperrt werden – eine Tonnage, die der gesamten jährlich auf der Welt produzierten Nahrungsmittel- oder Betonmenge entspricht.

Märkte für „CO2-Kompensationen“ – Gutschriften, mit denen jemand anderes dafür bezahlt wird, in Ihrem Namen den atmosphärischen Kohlenstoff zu reduzieren – können eine wirksame Möglichkeit sein, die CO2-Entfernung weltweit zu steuern. Sie werden aber nur funktionieren, wenn die Preise und Anreize stimmen, und bei ihrer Ausgestaltung gibt es derzeit zwei grundsätzliche Probleme.

Erstens dienen mindestens 90 % der auf dem freiwilligen Markt gehandelten Kompensationen3 überhaupt nicht der Entfernung von Kohlenstoff, sondern der Vermeidung seiner Freisetzung. Förster werden beispielsweise dafür bezahlt, keine Bäume zu fällen. Diese Ausgleichsmaßnahmen tragen kaum zur Senkung des CO2-Gehalts in der Luft bei und sollten durch solche ersetzt werden, die eine ordnungsgemäße Entfernung ermöglichen3,4. Die Höhe des CO2-Ausgleichs muss außerdem im Vergleich zum derzeitigen Niveau mindestens um das 15-fache erhöht werden (hauptsächlich basierend auf Vermeidungsausgleichen), um einen prognostizierten Bedarf an CO2-Entfernungsausgleichen von 1,5 bis 2 Milliarden Tonnen Kohlendioxid pro Jahr im Jahr 2030 zu decken3.

Zweitens ist der Preis, der für die Sperrung einer Tonne CO2 erhoben wird, bedeutungslos. Jeder Ansatz zur CO2-Entfernung unterscheidet sich in seinem Reifegrad1,2, in der Skalierungsmöglichkeit, in der Wirksamkeit und Dauer der CO2-Entfernung sowie in den damit verbundenen Kosten. Verschiedene Ansätze sind daher schwer zu vergleichen. Die Märkte wissen nicht, ob die verwendete Methode zuverlässig ist4, und es ist kein Zeitrahmen festgelegt. Aktuelle Offsets behandeln eine Tonne entfernten Kohlenstoffs als eine Tonne, unabhängig davon, ob sie für ein paar Jahre oder für 100 Jahre gebunden wird.

Die Preise sind ähnlich vage. Je nachdem, wo der Kauf getätigt wird, kann der Marktpreis zwischen unter 10 US-Dollar pro Tonne für einige naturbasierte Kompensationen und beispielsweise etwa 100 US-Dollar pro Tonne auf Märkten der Europäischen Union liegen. Das ist weniger als die Kosten für die Entfernung einer Tonne CO2, die derzeit bei jeder Methode mehrere Hundert Dollar übersteigen. Solche niedrigen Marktpreise sind zum Teil ein Erbe der derzeitigen Abhängigkeit von Vermeidungskrediten, deren Einführung im Wesentlichen nur geringe oder gar keine Kosten verursacht.

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Die Märkte ziehen also nicht die für den Klimaschutz notwendigen Investitionen an. Insbesondere mangelt es ihnen an den effektivsten und langlebigsten Finanzierungsmethoden, die sie für eine schnelle Ausweitung benötigen. Eine „Goldrausch“-Mentalität sorgt auch für Verwirrung über den Wert und die Wirksamkeit der Kompensationen – Hunderte von Unternehmen und Risikokapitalgebern drängen in den Sektor, der bis 2030 schätzungsweise 50 Milliarden US-Dollar pro Jahr und schließlich eine Billion US-Dollar pro Jahr wert sein wird .

Eine langfristige, einheitliche Vision für einen globalen Markt zur CO2-Entfernung ist dringend erforderlich, um die prognostizierte Nachfrage3 zu decken und die Reduzierung der CO2-Emissionen zu unterstützen. Andernfalls könnte das gesamte Unternehmen angesichts der Spannungen in der Branche, der wissenschaftlichen Unsicherheit und der öffentlichen Skepsis scheitern.

Die Forscher müssen jetzt aktiv werden, um die Märkte für CO2-Entfernung mitzugestalten und für die größeren Projekte gerüstet zu sein, die in einem Jahrzehnt ans Netz gehen werden. Sie müssen Anreize schaffen, um die Aufnahme von Blue-Chip-Offsets zu fördern, die in langlebige, sichere und überprüfbare Technologien investieren. robuste Überwachungs-, Berichts- und Verifizierungsprozesse zur Gewährleistung der Sicherheit von Entwicklern und Käufern; und ein Garantiesystem, um die Herkunft jedes Entfernungsausgleichs zu gewährleisten (siehe „Herausforderungen bei der Kohlenstoffentfernung“). Hier stellen wir vier Grundbestandteile eines solchen Systems vor.

Quellen: Gezeitenkraft, Ref. 12; Plastikentfernung, go.nature.com/45FKOVU; Offset-Boosting, Ref. 3; realistische Kosten, Marktdaten von Live Carbon Prices Today, tatsächliche Kosten von go.nature.com/3P6tUCB; Lagerzeit, Ökologische Daten aus Ref. 6, Chemische Daten aus Lit. 2.

Nicht alle Offsets sind gleich. Unserer Ansicht nach sollten sie ein Kostenspektrum aufweisen, das die Vielfalt der Ansätze zur CO2-Entfernung widerspiegelt, und nicht einen einzigen Preis für die Entfernung einer Tonne CO2. Dieses Spektrum könnte den Markt für Versicherungsprodukte widerspiegeln, in dem der Versicherungsschutz von der Haftpflichtversicherung bis zur Vollkasko reicht und die Qualität des Produkts an den Kosten skaliert und an das Risiko gekoppelt wird.

Doch wie kann der Markt diese Kosten beurteilen? Erstens muss die Sequestrierungszeit berücksichtigt werden. Dies könnte dadurch erreicht werden, dass die Entfernung einer Tonne CO2 für ein Jahr – ein „CO2-Ausgleichsjahr“ – und nicht nur die CO2-Menge bepreist wird. Diese Metrik wird bereits verwendet, wenn die Speicherung im Kontext des Kohlenstoffkreislaufs diskutiert wird. Die Einführung würde höhere Renditen für Blue-Chip-Kompensationen bringen, die CO2 nachweisbar und mit geringem Risiko über Jahrhunderte oder länger binden und so die Investitionen auf die effektivsten Projekte lenken.

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Eine Langzeitspeicherung ist am besten mit geologischen Lagerstätten oder chemischen Speichertechniken möglich2. Die biologische Speicherung in Partikeln, Sedimenten und Bäumen in Meeren, Feuchtgebieten und Wäldern ist komplexer zu verwalten5, aber der Ozean beispielsweise hat das Potenzial, Kohlenstoff über Jahrzehnte zu speichern6. Solche biologischen Lösungen werden kurzfristig weiterhin benötigt, insbesondere um den Kohlenstoff in Situationen wie Entwaldung zu verwalten, sofern der Kohlenstoff genau erfasst wird.

Kompensationen müssten auch Unsicherheiten bei der Speicherdauer berücksichtigen, und zwar durch Garantien, die Änderungen im Wert der Kohlenstoffentfernung ausgleichen. Forscher müssen Methoden zur Bewertung dieser Unsicherheiten entwickeln. Für eine Dauer von mehr als einem Jahrzehnt erfordern Demonstrationen eine umfassende Modellierung6.

Um als qualitativ hochwertig zu gelten, müssen Kompensationen auf langlebigen, sicheren und überprüfbaren Kohlenstoffentfernungstechniken basieren. Jetzt müssen Definitionen für hohe und niedrige Qualität festgelegt werden, um die notwendigen Maßnahmen für qualitativ hochwertige Offsets voranzutreiben. Es werden Anreize benötigt, um sowohl die Qualität als auch die Quantität der Kompensationen zu steigern. Diese Aspekte könnten widersprüchlich sein, und es sind Forschung und Modellierung erforderlich, um die Märkte optimal zu gestalten.

Richtlinien wie CO2-Bepreisung, Netto-Null-Anforderungen und grenzüberschreitende Steuern, die sich an den in importierten Produkten enthaltenen CO2-Ausstoß richten, sind notwendig, aber nicht ausreichend, da sie nicht zwischen Kompensationen geringer und hoher Qualität unterscheiden. Die Regierungen müssen eingreifen7, etwa indem sie Subventionen für CO2-Ausgleichszahlungen anbieten, die einen großen und dauerhaften Abbau ermöglichen, sowie indem sie Forschung zur Entwicklung und Ausweitung solcher Methoden finanzieren.

Um den Umfang und die Ausrichtung von Subventionen und Steuern zu ermitteln, wäre eine Modellierung erforderlich. Generell sollten Kompensationen, deren Qualität gut etabliert ist, stärkere Anreize erhalten.

Die Regulierungsbehörden müssten die Qualität der Kompensationen bewerten und dabei berücksichtigen, wie viel CO2 für wie lange und mit welcher Unsicherheit entnommen wird. Ein solches System könnte dem System entsprechen, das zur Bewertung der Energieeffizienz von Elektrogeräten verwendet wird.

Es muss ein weltweit einheitlicher Rahmen für die Überwachung, Berichterstattung und Überprüfung von Kompensationen geschaffen werden, damit die Nachhaltigkeit von CO2-Entfernungsmaßnahmen und etwaige Nebenwirkungen oder unbeabsichtigte Folgen beurteilt werden können. Das Framework muss in der Lage sein, über viele Technologien und Ansätze hinweg zu funktionieren, um öffentliches Vertrauen aufzubauen und direkte Vergleiche zu ermöglichen. Wenn sich die Befürworter der verschiedenen Technologien jeweils auf ihren eigenen Bereich konzentrieren, ohne dass es zu Überschneidungen oder Übereinstimmungen kommt, wäre die Qualitätssicherung nicht über alle Methoden hinweg nachvollziehbar und würde daher wahrscheinlich keine breite Akzeptanz finden.

Ein solches System könnte innerhalb eines Jahrzehnts entwickelt werden, indem es bestehende und geplante Netzwerke nutzt, beispielsweise zur Überwachung des Lochs in der atmosphärischen Ozonschicht, der Methanemissionen und der Kohlenstoffvorräte im Ozean. Beispielsweise tragen etwa 50 Länder Ozonbeobachtungen zum Global Atmosphere Watch Programme der Weltorganisation für Meteorologie bei. Für Methan ergaben überarbeitete, satellitengestützte Schätzungen der globalen Konzentrationen, dass die Emissionen im Jahr 2021 um 70 % höher waren als die kumulativen Zahlen aus nationalen Berichten, was die Notwendigkeit interoperabler Beobachtungssysteme verdeutlicht8.

Aus Gezeitenseegras gewonnene Kerne können zur Beurteilung der Kohlenstoffbindungsraten verwendet werden. Bildnachweis: I. Noyan Yilmaz/Science Photo Library

Kombinationen aus Satelliten9 und Drohnen können Kohlenstoffflüsse durch Luft, Land und Ozean überwachen. Satelliten können terrestrischen Kohlenstoff im Hektarmaßstab auflösen9, und Drohnen können feinere Auflösungen erreichen. Zu den Herausforderungen gehören die Verknüpfung von Kohlenstoffströmen über Skalen hinweg, die Interoperabilität8 zwischen Sensoren und die ungleiche räumliche Abdeckung zwischen Regionen.

Für den Ozean könnte das ARGO-Roboter-Profiling-Float-Netzwerk erweitert werden. Es ist global und umfasst mindestens 30 Länder, die unabhängig agieren, aber nach den Grundsätzen des offenen Zugangs und der Interoperabilität agieren. Gemeinsam stellen sie mit einem Budget von 40 Millionen US-Dollar pro Jahr jeden Monat 12.000 Datenprofile bereit. Wichtig ist, dass ARGO über eine weitreichende und langjährige Verbindung zur Politik durch die Gruppe der 7 (G7) entwickelten Volkswirtschaften verfügt, die sich dafür einsetzen könnten, das Netzwerk mit voraussichtlichen Kosten von rund 100 Millionen US-Dollar pro Jahr länderübergreifend zu erweitern, um die Kosten für Sensoren einzubeziehen , Datenverarbeitung und Interpretation.

Diese Dienste könnten mehr neue Sensoren, maschinelles Lernen und Modellierung umfassen10. Die Einrichtung eines Open-Access-Verarbeitungssystems zur Kontextualisierung von Beobachtungen im Zusammenhang mit der CO2-Entfernung, beispielsweise die Festlegung eines Hintergrund-Benchmarks10, anhand dessen die CO2-Entfernung ermittelt werden kann, wäre ein großer Anreiz für Unternehmen, sich einzukaufen, als Gegenleistung für die Einhaltung eines internationalen Regulierungsrahmens .

Garantien sind unerlässlich, um sicherzustellen, dass die vom Verkäufer angegebene Kohlenstoffmenge mindestens für den angegebenen Zeitraum zuverlässig entfernt wird. Sie werden häufig im Vertragsrecht und im Umweltkontext durch Entschädigungsvereinbarungen eingesetzt, um Sicherheit und Schutz vor Verlusten oder Schäden zu bieten, die durch Umweltverschmutzung oder Katastrophen verursacht werden.

Eine Garantie muss auch Risiken im Zusammenhang mit der unzureichenden Entfernung von Kohlenstoff sowie unerwartete Nebenwirkungen und andere Probleme berücksichtigen. Beispielsweise könnten Bioenergie-Technologien mit CO2-Abscheidung und -Speicherung (BECCS) mit dem Lebensmittelsektor um die Landnutzung konkurrieren. Der Umfang der Garantie stünde in direktem Zusammenhang mit der Größe der Unsicherheitsgrenze hinsichtlich der Wirksamkeit der Methode bei der Bindung von Kohlenstoff. Verbesserungen der Modelle11 und der Beobachtungsabdeckung würden die Unsicherheitshüllkurven schrittweise verringern und Nebenwirkungen aufdecken.

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Der Garantieansatz bedeutet, dass Befürworter die Unsicherheit ihrer Kohlenstoffentfernungsmethoden offenlegen müssen. Dies müsste von einer unabhängigen Prüfstelle gegengeprüft werden und sich in der Garantie des Ausgleichspreises widerspiegeln. Um Vertrauen in den Markt zu schaffen, müsste eine Garantie durch unabhängige internationale Gremien wie das International Sustainability Standards Board akkreditiert werden. Es wurde 2021 auf der UN-Klimakonferenz (COP26) gegründet, um eine globale Basis für Nachhaltigkeitsoffenlegungsstandards zu liefern, die den Anforderungen des Kapitalmarkts gerecht werden und im Juni 2023 herausgegeben wurden.

Die Einbeziehung von Unsicherheiten und Risiken in eine Garantie würde eine Vielzahl von Kohlenstoffentfernungsmethoden mit unterschiedlichen Unbekannten in einem Markt unterstützen. Es würde anerkannt, dass einige Ansätze hinsichtlich ihrer Umsetzung möglicherweise zu optimistisch sind, während andere aufgrund der Komplexität der Umwelt4, einschließlich meeresbasierter Technologien wie der Eisendüngung, ein hohes Maß an Unsicherheit aufweisen. In der Praxis könnten sich einige Methoden als so unzuverlässig erweisen, dass sie auf dem Markt nicht konkurrieren können.

Kurzfristig könnten weitere Maßnahmen erforderlich sein, bis Blue-Chip-Offsets verfügbar sind. Zu den vorläufigen Instrumenten, die untersucht werden könnten, gehören „gemischte Entfernungsausgleiche“, bei denen kurzfristige, leicht verfügbare Optionen, wie z. B. die Erhöhung des Kohlenstoffgehalts im Boden, mit längerfristigen, langfristigen Methoden kombiniert werden, die sich mit der Zeit durchsetzen würden. Andere beinhalten Optionen für den Vorabkauf, ähnlich denen, die zur Finanzierung der Entwicklung von Impfstoffen verwendet werden, aber auf die langlebigsten (wertvollsten) Methoden im Hinblick auf CO2-Ausgleichsjahre abzielen, um die Mittel zurückzugewinnen.

Solche Fragen müssen international und schnell geklärt werden. Der „No-Nonsense“-Klimaambitionsgipfel der Vereinten Nationen am 20. September in New York City, vor dem COP28-Treffen in Dubai in den Vereinigten Arabischen Emiraten, wäre ein ideales Forum, um einen glaubwürdigen Rahmen mit dem Ziel zu vereinbaren, einen entstehenden Markt aufzubauen 2025.

Natur620, 947-949 (2023)

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Auf der Suche nach talentierten Datenwissenschaftlern, die an bahnbrechenden genomischen und omischen Transplantationsprojekten arbeiten, einschließlich Mensch-zu-Mensch- und Schwein-zu-Mensch-Studien

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Abteilung für Transplantation, New York University