Technische Optionen zum Management des CO2-Kreislaufs

Seit dem Beginn der Industrialisierung ab 1750 ist die CO2-Konzentration in der Atmosphäre infolge des Verbrauchs fossiler Energieträger und Landnutzungsänderungen um mehr als 40% angestiegen. Diese Entwicklung ist – zusammen mit der Emission weiterer Treibhausgase wie Methan und Lachgas v.a. aus der Landwirtschaft – die Hauptursache für den Klimawandel. Zur Begrenzung der Erderwärmung ist es notwendig, den weiteren Anstieg der atmosphärischen CO2-Konzentration aufzuhalten bzw. zumindest zu bremsen.
Im Zentrum der internationalen Klimapolitik stehen bisher Strategien der Emissionsvermeidung, deren Umsetzung allerdings nur schleppend vorankommt und die es bisher nicht vermochten, die anthropogenen CO2-Emissionen substanziell zu reduzieren. Seit einiger Zeit werden daher verstärkt verschiedene technische Verfahren und Methoden diskutiert, die geeignet sein könnten, CO2 aus der Atmosphäre zu entfernen. Diese Strategien beabsichtigen den CO2-Transport aus der Atmosphäre in ein anderes Kohlenstoffreservoir des Erdsystems und die möglichst langfristige Bindung des CO2 in diesen Reservoiren.
Das vorliegende Hintergrundpapier befasst sich einerseits mit technischen Verfahren, die in der Lage sind, CO2 aus der Atmosphäre zu entfernen, andererseits mit den vielfältigen Handlungsmöglichkeiten im Bereich der Land- und Forstwirtschaft, die zu einer verstärkten Fixierung von CO2 aus der Atmosphäre in der Biosphäre sowie zu einer Reduktion der Treibhausgasemissionen beitragen können.
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INHALT
ZUSAMMENFASSUNG 7
I. EINLEITUNG 25
II. GRUNDLAGEN UND DEFINITIONEN 31
III. TECHNISCHE VERFAHREN ZUR REDUKTION DES
ATMOSPHÄRISCHEN CO2-GEHALTS 37
1. Ozeandüngung 37
1.1 Prinzip und mögliches Potenzial 38
1.2 Umweltauswirkungen und Risiken 40
1.3 Stand der Entwicklung 43
1.4 Forschungsbedarf und Ausblick 46
2. Biotechnologische Mikroalgenproduktion 48
2.1 Prinzip und mögliches Potenzial 49
2.2 Umweltauswirkungen und Risiken 56
2.3 Stand der Entwicklung 57
2.4 Forschungsbedarf und Ausblick 60
3. Biokohle aus Biomasse 62
3.1 Prinzip und mögliches Potenzial 63
3.2 Umweltauswirkungen und Risiken 72
3.3 Stand der Entwicklung 73
3.4 Forschungs- und Entwicklungsbedarf 77
4. Abscheidung von CO2 aus der Luft 79
4.1 Prinzip und mögliches Potenzial 80
4.2 Umweltauswirkungen und Risiken 84
4.3 Stand der Entwicklung 85
4.4 Forschungsbedarf und Ausblick 88
5. Künstliche Beschleunigung natürlicher Verwitterungsprozesse 90
5.1 Prinzip und mögliches Potenzial 90
5.2 Umweltauswirkungen 94
5.3 Stand der Entwicklung/Forschungsbedarf 95
6. Stoffliche Nutzung von CO2 96
6.1 Prinzip und mögliches Potenzial 96
6.2 Umweltauswirkungen und Risiken 102
6.3 Stand der Entwicklung/Forschungsbedarf 103
INHALT
6
IV. MÖGLICHKEITEN DES TREIBHAUSGASMANAGEMENTS
IM BEREICH DER LANDNUTZUNG 105
1. Beschreibung möglicher Handlungsansätze 106
1.1 Landnutzungsänderungen 107
1.2 Handlungsansätze in der Landwirtschaft 121
1.3 Handlungsansätze in der Forstwirtschaft 141
2. Potenzial zur THG-Reduktion 152
2.1 Potenzial zur THG-Reduktion auf globaler Ebene 153
2.2 Potenzial zur THG-Reduktion auf nationaler Ebene 157
2.3 Umsetzungsbarrieren und Einschränkungen 171
3. Themenschwerpunkte für die Forschung 177
LITERATUR 185
1. In Auftrag gegebene Gutachten 185
2. Weitere Literatur 185
ANHANG 205
1. Tabellenverzeichnis 205
2. Abbildungsverzeichnis 205
3. Der globale Kohlenstoffkreislauf 207
3.1 Atmosphäre 208
3.2 Biosphäre und Pedosphäre 210
3.3 Hydrosphäre 212
3.4 Lithosphäre 215