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Die Grundidee für das Projekt Greenhouse-BIT ist folgende:
Wir sollten ein Projekt starten, bei dem CO2 aus der Atmosphäre durch Photosynthese zu Pflanzenöl gebunden wird und dieses Pflanzenöl soll dann in leere Erdölfelder gepumpt werden, solange bis der CO2-Gehalt der Atmosphäre auf 350 ppm abgesunken ist.
Erläuterung:
Vor Beginn des industriellen Zeitalters im Jahre 1789 lag der CO2-Gehalt der Atmosphäre bei 280 ppm (Parts per Million). Durch die Verbrennung fossiler Energieträger (Kohle, Erdöl und Erdgas) ist seither der CO2-Gehalt auf über 415 ppm [8] angestiegen. Dadurch hat sich das Weltklima nachteilig verändert: Die Durchschnittstemperatur ist gestiegen, es gibt mehr Trockenheit, mehr Überschwemmungen, Gletscher schmelzen ab, der Meeresspiegel steigt und das Meerwasser versauert.
Bestimmte Pflanzen haben die Fähigkeit, CO2 aus der Atmosphäre aufzunehmen und daraus durch Photosynthese Pflanzenöl zu bilden, dazu zählen Ölpalmen, Olivenbäume, Raps, Sonnenblumen und Leinsamen. Da Pflanzenöle auch als Lebensmittel Verwendung finden, sollte nur ein begrenzter Teil des jährlich erzeugten Pflanzenöls als CO2-Speicher dienen, z.B. 10 Prozent. Auf diese Weise werden Hungerkatastrophen vermieden.
Infolge des Klima-Abkommens von Paris, auf welches sich die wichtigsten Industrieländer geeinigt haben, müssen mindestens 80 Prozent aller heute bekannten Vorräte an fossilen Energieträgern ungenutzt im Boden bleiben, dies betrifft besonders auch die Kohle. Durch die intensive Förderung von Erdöl sind viele Erdölfelder schon teilweise oder nahezu gänzlich erschöpft. Mit Pflanzenöl können diese leeren Erdölkapazitäten wieder aufgefüllt werden.
Das Pumpen von Pflanzenöl in leere Erdölfelder ist also gerade die Umkehrung des Erdölverbrauchs. Der im Pflanzenöl gebundene Kohlenstoff C wird der Atmosphäre dauerhaft entzogen. Auf diese Weise ist es möglich, den CO2-Gehalt der Atmosphäre nachhaltig zu senken, wobei das Erreichen eines Wertes von 350 ppm schon als Erfolg angesehen werden könnte.
Wegen der geologischen Struktur der Erdölfelder war das darin enthaltene Erdöl viele Millionen Jahre lang von der Erdoberfläche abgeschlossen. Wir können somit davon ausgehen, daß auch das chemisch ähnliche Pflanzenöl sehr lange Zeit in den ehemaligen Erdölfeldern gespeichert bleibt. Eine Beeinträchtigung des Grundwassers ist in der Regel nicht zu befürchten.
Zur Finanzierung des Projekts Greenhouse-BIT wird eine globale CO2-Steuer vorgeschlagen. Die Laufzeit des Projekts kann 200 Jahre oder mehr betragen. Es ist entscheidend, den gesamten Weltenergieverbrauch auf erneuerbare Energieträger umzustellen.
Diskussion:
Es müßten große Plantagen für Pflanzenöl angelegt werden, die Dünger benötigten. Als CO2-Speicher käme in erster Linie Palmöl in Betracht. Sonnenblumenöl, Olivenöl, Leinöl und Rapsöl wären zwar auch möglich, für diesen Zweck aber zu hochwertig. Für die Ölplantagen sollten keine Wälder gerodet werden.
Es könnten max. 10-15% der landwirtschaftlichen Fläche für Ölplantagen genutzt werden, weil der Anbau von anderen Lebensmitteln Vorrang hat. Das erzeugte Pflanzenöl teilte sich auf in Speiseöl, Bioenergie und CO2-Speicher.
Beim Einlagern des Pflanzenöls in leere Erdölfelder wäre die Frage zu klären, inwieweit die Kapillaren im Boden noch aufnahmefähig sind.
Da nur ein kleiner Teil des Pflanzenöls als CO2-Speicher genutzt werden könnte, würde der Zeitbedarf für die Minderung in der Atmosphäre mehrere Jahrhunderte bis Jahrtausende lang dauern. Dies wäre verhältnismäßig uneffektiv.
Eine schnellere und kostengünstigere Bindung des CO2 ließe sich durch das Anpflanzen von neuen Wäldern erreichen. Die geeigneten Flächen hierfür sind allerdings begrenzt.
Wenn heute ein neuer Wald als CO2-Speicher angepflanzt wird, kann jedoch niemand dafür garantieren, daß dieser Wald in 1 Million Jahren noch vorhanden ist.
Wird das CO2 dagegen als Pflanzenöl gebunden und in leere Erdölfelder eingelagert, besteht meines Erachtens eher die Chance, daß dieses CO2 auch nach sehr langer Zeit dauerhaft der Atmosphäre entzogen bleibt, so wie zuvor das Erdöl viele Millionen Jahre lang im Boden war.
Ich meine, wir müssen beim Klimaschutz in sehr langen Zeiträumen denken, auch in Jahrmillionen! Deshalb glaube ich, daß das Pflanzenöl in Erdölfeldern die langfristig sicherere Methode ist.
Zusammenfassung:
Meine Erkenntnis lautet, daß kurzfristig das Anpflanzen von Wäldern betrieben werde sollte, langfristig bietet jedoch das Einlagern von Pflanzenöl in leere Erdölfelder die besseren Perspektiven. Wir sollten daher beide Methoden zur CO2-Minderung kombinieren.
Danksagung:
Ich danke Herrn Dr. Werner Neumann vom BUND e.V. für die Prüfung der Argumente und seinen Diskussionsbeitrag.
Hans-Peter Bittner
Nachtrag:
2019-09-27
Die großen Waldbrände in Sibirien, Alaska, Brasilien und Südafrika im Sommer 2019 haben gezeigt, daß das Anpflanzen von Wäldern keine sichere Methode zur langfristigen Speicherung von Kohlenstoff ist.
Hans-Peter Bittner
Konzept
2020-04-07
Wie aus einem Brief von Herrn Dr. Neumann vom 2016-08-21 hervorgeht, würde eine Reduzierung des CO2-Gehalts der Atmosphäre um 1.000 Mrd. Tonnen mit Hilfe des Palmöl-Verfahrens ca. 200 – 300 Jahre dauern. Dies ist zwar relativ lang, aber ebenso lang hat es gedauert, um das CO2 in die Atmosphäre freizusetzen. Grundsätzlich halte ich das Palmöl-Verfahren nach wie vor für eine naheliegende und praktikable Methode zur CO2-Reduzierung, die meiner Meinung nach auch ökologisch verträglich und nachhaltig ist, andere Methoden sind dagegen noch nicht ausgereift oder nachteiliger.
Um eventuellen Mißverständnissen vorzubeugen, möchte ich meine Argumentation nochmals erklären. Ich will ausdrücklich keine weiteren Waldflächen abholzen, um dort Palmöl-Plantagen anzulegen, sondern ich will nur die jetzt bereits abgeholzten Waldflächen (z.B. des Regenwaldes in Brasilien und in anderen tropischen Ländern), wo zur Zeit in nicht vertretbarer Form Futtermittel für die unnötige Fleischproduktion angebaut werden, für Palmöl-Plantagen umwidmen. Dazu ist eine Zusammenarbeit mit den Grundbesitzern und eine umfangreiche Aufklärungsarbeit (z.B. für 80% weniger Fleischkonsum) erforderlich.
Der Transport des erzeugten Palmöls zu den leeren Erdölfeldern als Endlagerstätten und das Pumpen des Palmöls in den Boden verbrauchen meiner Einschätzung nach nicht sehr viel Energie. Selbstverständlich muß die Förderung von Erdöl beendet werden und das noch im Boden vorhandene Erdöl sowie das neu hinzukommende Palmöl müssen auf unbegrenzte Zeit im Boden verbleiben, dazu kann mit dem Eigentümer der Lagerstätte eine finanzielle Vergütung vereinbart werden. Die neue Weltenergieversorgung sollte zum großen Teil auf Globaler Solar-Wasserstoff-Wirtschaft beruhen, wobei ich auf das Einhalten der Bedingung der begrenzten Wasserstoff-Verluste durch Diffusion und Leckage von global unter 400 Tonnen Wasserstoff täglich (sicherer ist unter 100 Tonnen Wasserstoff täglich) nochmals hinweisen möchte, was ich aber als technisch lösbar ansehe.
Zusätzlich sollten wir unseren Konsum von in Deutschland zur Zeit 40 Tonnen pro Kopf und Jahr reduzieren auf einen ökologisch nachhaltigen und global gerechten Verbrauch von nur noch acht Tonnen pro Kopf und Jahr, damit passen wir uns an die Verhältnisse des Planeten Erde an!
Hans-Peter Bittner
Konkretisierung zu Pflanzenöl endlagern
2020-04-21
Nach wie vor steht die notwendige Reduzierung des CO2-Gehalts der Atmosphäre um 1.000 Mrd. Tonnen im Raum.
Erdatmosphäre [1]:
Die bodennahen Schichten bis in etwa 90 km Höhe (Kármán-Linie der Raumfahrt) haben eine recht gleichförmige Zusammensetzung, weshalb man auch von Homosphäre spricht. Was als Luft bezeichnet wird, besteht im Wesentlichen bei Außerachtlassen des wechselnden Wasserdampfgehalts (d. h. in Volumenprozent trockener, wasserdampffreier Luft) aus:
78,08 % Stickstoff (N2), 20,95 % Sauerstoff (O2) und 0,93 % Argon (Ar), dazu Aerosole und Spurengase, darunter Kohlenstoffdioxid (CO2, mit derzeit rund 0,04 % [8], nach Wasserdampf der wichtigste Verursacher des Treibhauseffekts), ferner Methan (CH4), Ozon (O3), Fluorchlorkohlenwasserstoffe, Schwefeldioxid (SO2) und Stickstoffverbindungen.
Die Atmosphäre weist eine Masse von etwa 5,15 · 10^18 kg auf.
Die gerundeten relativen Atom- bzw. Molekulargewichte betragen für:
N2: 28
O2: 32
Ar: 40
CO2: 44
Daraus läßt sich die Masse des CO2 in der aktuellen Atmosphäre zu 3.130 Mrd. to CO2 berechnen. In vorindustrieller Zeit lag der CO2-Gehalt der Atmosphäre bei 280 ppm Vol., jetzt liegt er bei rund 400 ppm Vol., dies ergibt rechnerisch eine Massenzunahme um 939 Mrd. to CO2, das zusätzlich in Biomasse und in den Meeren gebundene CO2 bleibt dabei außer Betracht. Um den CO2-Gehalt der Atmosphäre von 410 ppm Vol. [8] auf 350 ppm Vol. zu senken, müßten 469,5 Mrd. to CO2 extrahiert und endgelagert werden.
Für das Einhalten des 1,5 Grad-Zieles von Paris dürfen Klimaexperten zufolge insgesamt noch max. 340 Mrd. to CO2 emittiert werden. Es wird angenommen, daß nach Ausschöpfung dieser Menge die globale Klimaneutralität hergestellt sein wird und dieses CO2 vollständig in der Atmosphäre verbleibt. Daraus folgt für die auf 350 ppm Vol. zu reduzierende Menge ein Betrag von 809,5 Mrd. to CO2, was unter Hinzunahme einer Sicherheitsreserve auf 1.000 Mrd. to CO2 aufgerundet werden kann.
Nach Informationen der FAO [2] wurden 2018 in Indonesien insgesamt 40.567.230 Tonnen Palmöl auf einer landwirtschaftlichen Nutzfläche von ca. 93.000 km² erzeugt, dies entspricht einem Flächenertrag von rund 436 Tonnen Palmöl / km² jährlich.
In den drei großen Regenwaldregionen der Erde – Amazonasbecken, Kongobecken und Südost-Asien – gingen in den Jahren 2000 bis 2010 jährlich 54.000 Quadratkilometer tropische Regenwälder verloren. [3] In der Dekade zuvor, also von 1990 bis 2000, waren es noch 71.000 Quadratkilometer jährlich. Die Verluste sind also leicht zurückgegangen.
Weil es außerhalb der drei großen Regenwaldregionen auch noch tropische Regenwälder gibt (zum Beispiel Mittelamerika, Madagaskar etc.), liegen die tatsächlichen jährlichen Regenwaldverluste wahrscheinlich etwas höher und werden deswegen hier mit 55.000 Quadratkilometern angegeben.
Daraus folgt, daß allein in der Zeit von 1990 bis 2010 global 1,26 Mio. km² Regenwald gerodet wurden. Der Grund dafür ist nicht die Überbevölkerung, Zitat aus [4]:
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Deshalb nehme ich an, daß die gesamten 1,26 Mio. km² Fläche für klimarelevante Palmöl-Plantagen genutzt werden könnten, dies entspricht 549,36 Mio. Tonnen Palmöl jährlich.
Laut FAO [2] gab es 2017 in Kanada 142.610 km² unbewirtschaftetes Gras- und Weideland, sowie in Rußland 930.000 km² Gras- und Weideland insgesamt. Diese zusammen 1.072.610 km² große Flächen könnten für den Anbau von Raps verwendet werden, wobei der jährliche Ölertrag von Rapssaat laut [5] bei ca. 1.600 l/ha liegt. Die Dichte von Rapsöl beträgt 0,91 – 0,917 kg/l bei 15° C. [6] Dies ergibt eine Kapazität von jährlich rund 156,77 Mio. Tonnen Rapsöl.
Palmöl und Rapsöl sind sich chemisch ähnlich, somit kann die Gesamtmenge an Pflanzenöl zu 706,13 Mio. Tonnen addiert werden. Da bei der Photosynthese der Sauerstoff aus dem CO2 abgespalten und durch Wasserstoff ersetzt wird, verhalten sich die relativen Massen von CO2 und Öl näherungsweise wie 44 zu 14, das heißt, im Pflanzenöl ist der Kohlenstoff aus 2,219 Mrd. to CO2 gebunden. Um 1.000 Mrd. to CO2 aus der Atmosphäre zu extrahieren und in Pflanzenöl zu speichern, würde es also 450 Jahre lang dauern, für reale 809,5 Mrd. to CO2 (wie oben errechnet) wären nur 365 Jahre nötig.
Diese Zeitdauer finde ich nicht unrealistisch, sie läßt sich noch verkürzen, wenn weitere Flächen zur Pflanzenöl-Erzeugung zur Verfügung stehen.
Sobald die Elektrizitätserzeugung global zu 100% auf Ökostrom umgestellt ist, kann zusätzlich mit einem elektrochemischen Verfahren [7] Kohlenstoff aus der Atmosphäre extrahiert werden, eine Endlagerung und Abdeckung dieses Kohlenstoffs wäre in unbewohnten Trockengebieten denkbar.
Ein Verpressen von CO2 in porösen Gesteinsschichten finde ich dagegen nicht sinnvoll.
Mit besten Grüßen
Hans-Peter Bittner
Literatur:
[1] Wikipedia Erdatmosphäre
[2] FAOSTAT
[3] Faszination Regenwald Info-Center
[4] Catherine Caufield: Der Regenwald: Ein schwindendes Paradies. FISCHER Digital, 29. Dezember 2017, ISBN 978-3-10-561946-9, S. 41.
[5] Wikipedia Ölertrag
[6] Google Rapsöl
[7] Nature Communications
[8] ZEIT ONLINE, 10. Januar 2023, 417 ppm CO2
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