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Pflanzen bilden aus atmosphärischem Kohlenstoff ihre wachsende Biomasse. Klimaforscher messen deshalb Wäldern eine große Bedeutung bei, wenn es darum geht, die Klimaerwärmung zu verzögern. Welche Anteile daran jedoch pflanzenreiche Urwälder im Vergleich zu nachwachsenden Aufforstungen haben, ist umstritten. Ebenso herrscht bislang Unsicherheit, wie sich das Alter der Bäume auf ihre Leistungsfähigkeit als CO₂-Senke auswirkt. Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) hat im Fachjournal „PNAS“ dazu einen weiteren Debattenbeitrag geliefert.

Globale Daten in Computermodelle eingepflegt

„Diese Senken, die vom Waldwachstum abhängen, sind grundsätzlich begrenzt. Erreichen die Wälder ein bestimmtes Alter, sinkt ihre CO₂-Aufnahme und die so wichtigen Kohlenstoffsenken verschwinden – außer es kommt zu einer weiteren Aufforstung“, resümiert Almut Arneth vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung des KIT die Arbeit des Teams. Die Forscher hatten dafür globale Daten über das Alter der Wälder für die Jahre 1981 bis 2010 mit Modellen der terrestrischen Biosphäre und des Baumwachstums kombiniert. So konnten sie unterscheiden, wie groß der Anteil junger beziehungsweise alter Wälder an der Entfernung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre ist.

Große Bedeutung junger Aufforstungen

Wälder, die sich nach natürlichen Störungen oder Holzernten durch Aufforstungen erneuern, banden den Berechnungen zufolge in den Jahren 2001 bis 2010 rund die Hälfte mehr Kohlendioxid als tropische Regenwälder oder sibirische Urwälder. Sollten die Wälder der Erde auch künftig im gleichen Maß wie im Untersuchungszeitraum der Studie durch natürliche Störungen, Holzernten und Aufforstungen beeinflusst werden, könnte allein diese demografische Veränderung der Waldpopulationen dazu führen, dass die Wälder zwischen 44 und 131 Millionen Tonnen Kohlenstoff zusätzlich in ihre Biomasse einlagern.

Besondere Bedeutung für den Klimaschutz kommt demnach Landflächen in den östlichen Bundesstaaten der USA zu, die Siedler bis Ende des 19. Jahrhunderts als Ackerland nutzten, sowie Wäldern in Kanada, Russland und Europa, die beispielsweise durch Waldbrände zerstört wurden. Aber auch große Aufforstungsprogramme in China leisten den Forschern zufolge einen wichtigen Beitrag zu dieser Kohlenstoffsenke.

Aufnahmekapazität der Wälder begrenzt

„Die Ergebnisse der Studie sind ein wichtiger Beitrag zum Verständnis des Klimasystems und helfen uns gleichzeitig, fundierte Entscheidungen über die Forstwirtschaft zu treffen“, erläutert Ameth die Relevanz der Ergebnisse. Sie warnt jedoch auch: „Allerdings ist die Menge an Kohlendioxid, die Wälder generell aus der Atmosphäre entfernen können, begrenzt. Deshalb müssen wir unsere Emissionen durch fossile Brennstoffe unbedingt reduzieren.“

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Es ist eine Frage der Perspektive: Einerseits ist Klärschlamm ein Abfallprodukt der Abwasseraufbereitung. Andererseits könnte er ein wertvoller Rohstoff sein. Denn Klärschlamm enthält das für Düngemittel wichtige Element Phosphor und hat in getrockneter Form einen ähnlichen Brennwert wie Holzkohle. Ein hessischer Projektverbund möchte diese beiden Eigenschaften systematisch nutzen.

Problematische Stoffe landen derzeit auf dem Acker

Rund die Hälfte des heute anfallenden Klärschlamms wird in Deutschland zum Düngen der Felder genutzt. Das ist problematisch, da im Klärschlamm beispielsweise Schwermetalle oder Arzneimittelrückstände enthalten sein können. Entsprechend wurden zuletzt die zulässigen Grenzwerte für eine Nutzung als Düngemittel verschärft. Größere Kläranlagen werden mittelfristig verpflichtet, den Phosphor zurückzugewinnen.

Phosphor für Dünger, Wärme fürs Fernwärmenetz

Das Kompetenzzentrum für Energie- und Umweltsystemtechnik der TH Mittelhessen, das Institut für Pflanzenernährung der Universität Gießen, die Stadtwerke Gießen und die Mittelhessischen Wasserbetriebe möchten gemeinsam ein Konzept entwickeln, das „für alle Kläranlagen der Partner-Kommunen in der erweiterten Region Mittelhessen unabhängig von der Größenklasse eine zukunftsweisende, sehr weitgehende energetische und stoffliche Verwertung mit Phosphor-Rückgewinnung realisiert und den Phosphor als Dünger in der regionalen Landwirtschaft nutzt“, erläutert Ulf Theilen von der TH Mittelhessen. Nach der Abtrennung des Phosphors soll der getrocknete Klärschlamm in einem Heizwerk in Gießen verbrannt und die Wärme ins Fernwärmenetz eingespeist werden.

Millionenförderung in Aussicht gestellt

Aktuell sind neben den technischen vor allem rechtliche, wirtschaftliche und logistische Fragen zu klären. Dafür hat das Bundesforschungsministerium (BMBF) bis Juli 2019 125.000 Euro zur Verfügung gestellt. Steht dann ein überzeugendes Konzept, will das BMBF die Realisierung mit 5 bis 7 Mio. Euro fördern. Dann könnten jährlich rund 75.000 Tonnen Klärschlamm aus Kläranlagen von 35 mittelhessischen Kommunen auf diese Weise verwertet werden.

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Die biologische Vielfalt ist Grundlage unserer Existenz: Sie versorgt uns mit Nahrung, Wasser und Medizin, trägt zur Regulierung des Klimas sowie der Luft- und Wasserqualität bei und dient unserer Erholung. Der weltweite ökonomische Gesamtwert dieser sogenannten Ökosystemleistungen wird auf 125 Billionen US-Dollar pro Jahr geschätzt. Doch die globale Biodiversität ist auch bedroht: 26.500 Tier- und Pflanzenarten stehen weltweit vor dem Aussterben. In Deutschland ist davon fast jede dritte Wildpflanze betroffen, darunter die bekannte Heilpflanze Arnika. Auch viele Tiere wie Wildbienen oder der Feldhamster sind hierzulande inzwischen eine Seltenheit geworden. Für das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) ist das Artensterben mittlerweile eine „unterschätzte Bedrohung und ein ebenso drängendes Problem wie der Klimawandel“. Gründe für den Verlust der Biodiversität gibt es viele, und einige sind auch bekannt. Um das Artensterben zu stoppen, reicht das allerdings nicht aus.

Lösungen für nachhaltigen Artenschutz

Mit der neuen „Forschungsinitiative zum Erhalt der Artenvielfalt" will das BMBF die Wissenslücken zum Rückgang der Biodiversität in Deutschland schließen und mit neuen Lösungen zum nachhaltigen Artenschutz beitragen. „Wir wollen die biologische Vielfalt schützen. Dafür können wir bereits auf einer guten Wissensbasis über den Zustand einzelner Arten aufbauen. Nun gilt es, dieses Wissen zusammenzuführen, zu erweitern und die Zusammenhänge des Artenverlustes näher zu untersuchen“, betont Bundesforschungsministerin Anja Karliczek. Wichtiges Aktionsfeld ist die Förderung von Monitoring-Aktivitäten zur kontinuierlichen Erfassung der Artenvielfalt mithilfe innovativer Technologien. Die Ursachen für den Biodiversitätsrückgang sind ebenfalls noch unzureichend erforscht. Das soll in einem zweiten Aktionsfeld der Initiative adressiert werden. Für die „Forschungsinitiative zum Erhalt der Artenvielfalt“ stellt das BMBF im Rahmen der „Forschung für Nachhaltige Entwicklung“ (FONA) in den kommenden Jahren 200 Mio. Euro zur Verfügung. 

Forschungsaktivitäten bündeln 

Neben der Forschungsförderung geht es vor allem um die stärkere Bündelung bestehender Forschungsaktivitäten und Kompetenzen. Wissenschaftler sollen hier gemeinsam mit Vertretern aus Politik, Wirtschaft und mit interessierten Bürgern zusammenarbeiten, um Lösungen zum Erhalt der Artenvielfalt zu entwickeln. Auf Basis der Erkenntnisse sollen Handlungsoptionen und konkrete Entscheidungs- und Managementinstrumente zum Umgang mit biologischer Vielfalt in Politik, Verwaltung und Wirtschaft entwickelt werden.

bb/pg