Das Projekt FOOTPRINTS untersucht, wie das Erdsystem reagieren wird, wenn wir unsere Emissionsziele erreichen. Das Zusammenspiel von Kohlenstoff-Kreislauf und Wärmehaushalt der Erde wird bestimmen, wie sich der Temperaturverlauf entwickeln wird. Deren Zustand ist wiederum abhängig davon, wie viel CO₂ wir bis dahin noch ausstoßen und wie wir unsere Klimaziele erreichen. Wird sich das Klima auch dann stabilisieren, wenn wir für das Erreichen unserer Ziele groß angelegte Maßnahmen zur Beseitigung von CO₂ einsetzen? Welchen Einfluss auf das Klima haben diese Maßnahmen über die CO₂-Entnahme hinaus?

Am Ende des Projekts soll eine umfassende Analyse verschiedener Einflussfaktoren in Temperatur-Stabilisierungs-Szenarien erfolgt sein, um zu verstehen, welcher dieser Faktoren, auf welchen Zeitskalen dominiert. Ein Beispiel für relevante sozio-ökonomische Faktoren sind das verbrauchte CO₂-Emissionsbudget, also auch wie stark der Klimawandel fortgeschritten ist, der Umfang von CO₂-Entnahme-Maßnahmen und die Milderung weiterer klimarelevanter Wirkungsfaktoren wie Treibhausgase oder Aerosole. Im Erdsystem werden Faktoren, wie der Zustand der meridionalen Umwälzzirkulation des Ozeans, die natürliche CO₂-Aufnahme-Kapazitäten an Land (reguliert durch Vegetation) sowie zu Wasser eine wichtige Rolle spielen. Diese Erkenntnisse werden zum einen zukünftige Forschungsprioritäten für das Verständnis der Temperaturentwicklung unter netto-null aufzeigen und zum anderen erste Indikatoren dafür geben, wie unsere CO₂-Emissionen aussehen müssen, um die globale Temperatur zu stabilisieren.

Teil des Projektes wird es sein, Klimawirksamkeits-FOOTPRINTS, also Fußabdrücke, von CO₂-Entnahme-Maßnahmen zu berechnen. Bisher wurden diese Maßnahmen hauptsächlich hinsichtlich ihrer technologischen und ökonomischen Effektivität untersucht. Wenn wir allerdings den gesamten Prozess zur Produktion von negativen CO₂-Emissionen betrachten, haben diese Methoden weitere klimarelevante Wirkungen, zum Beispiel durch den Ausstoß von Treibhausgasen wie Methan und Lachgas, aber auch Aerosole, oder Veränderungen in der Landoberfläche. Das FOOTPRINTS-Projekt wird zunächst CO₂-Entnahme-Maßnahmen mit hohem Technologie-Bereitschaftsgrad untersuchen, was momentan hauptsachlich Maßnahmen an Land bedeutet. Hierzu gehören zum Beispiel Bioenergie-Anlagen kombiniert mit CO₂-Filteranlagen und geologischer Speicherung von CO₂, die beschleunigte Verwitterung an Land oder auch die direkte CO₂-Entnahme aus der Luft. Später werden wir dann auch marine Ansätze zur CO₂-Entnahme untersuchen, wie zum Beispiel die elektrochemische Verwitterung oder die Makroalgen-Aufzucht kombiniert mit Biomassen-Versenkung.

CO₂-Entnahme-Maßnahmen sowie fast alle anderen menschlichen Aktivitäten mit Einfluss auf unsere CO₂-Emissionen haben weitere klimarelevante Wirkungen. So werden beim Transport an Land beispielsweise neben dem Treibhausgas CO₂ auch wärmere Rußpartikel (Aerosole) und kühlende Aerosole wie Schwefeldioxid ausgestoßen. Die Landwirtschaft hingegen verursacht große Mengen an Methan und Lachgas, welche das Klima aufwärmen, sowie Ammoniak, welches eine kühlende Klimawirkung hat. Besonders für die kurzfristigen Klimaauswirkungen unserer Aktivitäten, also auf einer Zeitskale von etwa zehn Jahren, ist es wichtig, die Auswirkungen dieser klimawirksamen Faktoren mit einzubeziehen. Wichtig ist aber auch zu verstehen, dass CO₂ das bei weitem langlebigste menschgemachte Treibhausgas ist und wir vor lauter weiteren Faktoren nicht vergessen dürfen, dass wir unsere CO₂-Emissionen auf null bekommen müssen.

Im Rahmen der Helmholtz Klima Initiative haben wir uns mit genau dieser Frage in den vergangenen zwei Jahren befasst – und unsere Antwort lautet: Nein. Sonja Simon und ihr Team haben anhand eines Energie-System-Modells für Deutschland ein Transformationsszenario entwickelt, dem ein 1,5º C-CO₂-Emissionsbudget zugrunde liegt. In diesem Szenario werden der Kohleausstieg, energetische Gebäudesanierung und klimafreundliche Mobilität berücksichtigt sowie Maßnahmen, um CO₂-Emissionen in der Industrie weiter zu senken. Alles zusammengenommen, lagen die verbleibenden Emissionen in Deutschland bei ca. 60 Mt CO₂ pro Jahr. Diese gilt es auszugleichen, um auf netto-null CO₂ zu kommen. Zusätzlich dazu haben Experten für Bodenkunde in der Landwirtschaft, Seegräser und Moore die CO₂-Entnahme Potenziale verschiedenster Methoden für Deutschland berechnet. Selbst in ersten, teilweise optimistischen Berechnungen, konnten diese Maßnahmen zusammengenommen nur ungefähr 25% dieser verbleibenden CO₂-Emissionen ausgleichen. Das bedeutet, dass wir entweder unsere verbleibenden Emissionen durch gesellschaftsumgreifende Verhaltensveränderungen weiter verringern müssen oder technologische CO₂-Entnahme-Maßnahmen kombiniert mit geologischer CO₂-Speicherung einsetzten müssen, um CO₂-Neutralität zu erreichen.

Interview: Beatrix Boldt