{"id":59881,"date":"2019-02-04T06:45:00","date_gmt":"2019-02-04T05:45:00","guid":{"rendered":"https:\/\/rss.nova-institut.net\/public.php?url=http%3A%2F%2Fwww.chemie.de%2Fnews%2F1159210%2Fwas-koennte-kuenstliche-photosynthese-beitragen-um-die-globale-erwaermung-zu-begrenzen.html%3FWT.mc_id%3Dca0065%26pk_campaign%3Dca0065"},"modified":"2019-02-02T20:28:00","modified_gmt":"2019-02-02T19:28:00","slug":"klimawandel-was-koennte-kuenstliche-photosynthese-beitragen-um-die-globale-erwaermung-zu-begrenzen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/klimawandel-was-koennte-kuenstliche-photosynthese-beitragen-um-die-globale-erwaermung-zu-begrenzen\/","title":{"rendered":"Klimawandel: Was k\u00f6nnte k\u00fcnstliche Photosynthese beitragen, um die globale Erw\u00e4rmung zu begrenzen?"},"content":{"rendered":"

Nicht nur Aufforstung oder Biomasse, sondern auch neue Technologien f\u00fcr k\u00fcnstliche Photosynthese k\u00f6nnten dazu beitragen. Ein HZB-Physiker und eine Forscherin der Universit\u00e4t Heidelberg haben \u00fcberschlagen, welche Fl\u00e4chen solche L\u00f6sungen ben\u00f6tigen. Die k\u00fcnstliche Photosynthese k\u00f6nnte CO2<\/sub> zwar effizienter binden als das nat\u00fcrliche Vorbild, aber noch gibt es keine gro\u00dfen und langzeitstabilen Module. Ihre Berechnungen ver\u00f6ffentlichte das Team in \u201eEarth System Dynamics\u201c.<\/strong><\/p>\n

Nachdem einige Jahre lang die weltweiten Emissionen zumindest stagniert haben, sind sie in 2017 und 2018 wieder etwas gestiegen. Auch Deutschland hat seine Klimaziele deutlich verfehlt. Um die globale Erw\u00e4rmung unter 2 Grad zu halten, d\u00fcrfen bis 2050 nur noch etwa 1100 Gigatonnen CO2<\/sub> in die Atmosph\u00e4re entlassen werden. Um die Erw\u00e4rmung auf 1,5 Grad zu begrenzen, d\u00fcrfen weltweit sogar nur noch knapp 400 Gigatonnen CO2<\/sub> emittiert werden. Ab 2050 m\u00fcssen die Emissionen dann sogar auf Null sinken. Aktuell kommen jedoch jedes Jahr 42 Gigatonnen CO2<\/sub> hinzu.<\/p>\n

Fast alle Szenarien brauchen \u201enegative Emissionen\u201c<\/h3>\n

Das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) hat unterschiedliche Szenarien durchgerechnet. Nur im optimistischsten Szenario kann das Klimaziel durch sofortige und drastische Ma\u00dfnahmen in allen Sektoren (Verkehr, Landwirtschaft, Bau, Energie, etc.) noch erreicht werden. In den weniger optimistischen Szenarien muss die Weltgemeinschaft ab 2030 oder sp\u00e4testens 2050 zus\u00e4tzliche Ma\u00dfnahmen ergreifen: Sie muss gro\u00dfe Mengen an CO2<\/sub> aus der Atmosph\u00e4re entnehmen oder dauerhaft lagern, um mit \u201enegativen Emissionen\u201c die Bilanz auszugleichen. Ein Beispiel f\u00fcr negative Emissionen sind Aufforstungen im gro\u00dfen Stil \u2013 Wald bindet CO2<\/sub> im Holz, solange das Holz nicht sp\u00e4ter als Brennstoff genutzt wird. Aber auch mit Systemen, die eine \u201ek\u00fcnstliche Photosynthese\u201c erm\u00f6glichen, k\u00f6nnte CO2<\/sub> aus der Atmosph\u00e4re entnommen und gebunden werden.<\/p>\n

Wie dies funktionieren k\u00f6nnte, haben Physiker nun einmal durchgerechnet. Dr. Matthias May vom HZB-Institut f\u00fcr Solare Brennstoffe ist Experte f\u00fcr die K\u00fcnstliche Photosynthese. Dr. Kira Rehfeld ist Umweltphysikerin an der Universit\u00e4t Heidelberg und befasst sich mit Klima- und Umweltvariabilit\u00e4t.<\/p>\n

Nat\u00fcrliche Photosynthese: Eine Fl\u00e4che von der Gr\u00f6\u00dfe Europas m\u00fcsste neu aufgeforstet werden<\/h3>\n

Um die Klimabilanz auszugleichen, m\u00fcssten in einem mittleren Szenario ab etwa 2050 mindestens 10 Gigatonnen CO2<\/sub> pro Jahr aus der Atmosph\u00e4re entnommen werden. Das Aufforsten oder der Anbau von Biomasse zur CO2<\/sub>-Reduktion konkurriert allerdings um die gleichen Fl\u00e4chen, die auch f\u00fcr Landwirtschaft ben\u00f6tigt werden. Allein mit mehr Biomasse ist es somit schwierig, diese Gr\u00f6\u00dfenordnung zu erreichen: Denn die nat\u00fcrliche Photosynthese ist kein besonders effizienter Prozess: Maximal 2 Prozent des Lichts k\u00f6nnen Bl\u00e4tter nutzen, um CO2<\/sub> und Wasser in neue chemische Verbindungen umzuwandeln. Um 10 Gigatonnen CO2<\/sub> pro Jahr im Wald zu binden, argumentieren die beiden Physiker, m\u00fcssten etwa 10 Millionen Quadratkilometer der fruchtbaren Fl\u00e4chen auf der Erde mit neuem Wald bepflanzt werden. Dies entspricht der Fl\u00e4che des Kontinents Europa (bis zum Ural!).<\/p>\n

K\u00fcnstliche Photosynthese: Eine Fl\u00e4che von der Gr\u00f6\u00dfe Brandenburgs k\u00f6nnte ausreichen
\n\u00c4hnliche Materialsysteme, wie sie derzeit f\u00fcr die k\u00fcnstliche Photosynthese erforscht werden, k\u00f6nnten deutlich effizienter CO2<\/sub> binden. Heute schon gibt es im Laborma\u00dfstab photoelektrochemische Systeme aus Halbleitermaterialien und Oxiden, die etwa 19 Prozent des Lichts nutzen, um zum Beispiel Wasser zu spalten und damit einen Teilprozess der Photosynthese zu realisieren. Bei dem von May und Rehfeld anvisierten Materialsystem geht es allerdings nicht um die Erzeugung von Wasserstoff mit Sonnenlicht, sondern darum, CO2<\/sub>-Molek\u00fcle zu binden und in stabile chemische Verbindungen umzuwandeln. \u201eDies ist jedoch ein relativ \u00e4hnliches Problem aus Sicht der physikalischen Chemie\u201c, sagt May.<\/p>\n

Die Voraussetzung ist allerdings, dass es bis 2050 gelingt, gro\u00dffl\u00e4chige und stabile Module zu entwickeln, die mit Sonnenenergie CO2<\/sub> aus der Atmosph\u00e4re in andere Verbindungen umwandeln. Dann l\u00e4sst sich der Fl\u00e4chenbedarf dieser L\u00f6sung berechnen. Bei einer angenommenen Effizienz von 19 Prozent und 50 Prozent Systemverlusten k\u00f6nnten Module von etwa 30 000 Quadratkilometern schon ausreichen, um j\u00e4hrlich 10 Gigatonnen CO2<\/sub> aus der Atmosph\u00e4re zu entnehmen. Dies entspricht etwa der Fl\u00e4che des Bundeslands Brandenburg.<\/p>\n

\u201eSolche Module k\u00f6nnten in landwirtschaftlich nicht nutzbaren Regionen platziert werden, zum Beispiel in W\u00fcsten. Denn sie ben\u00f6tigen im Gegensatz zu Pflanzen kaum Wasser, um zu funktionieren und die Effizienz leidet nicht unter intensiver Sonneneinstrahlung\u201c, erkl\u00e4rt May. Das entnommene CO2<\/sub> k\u00f6nnte zu Ameisens\u00e4ure, Alkohol oder Oxalat umgewandelt werden und mit weiteren Verbindungen (zum Beispiel Kalziumchlorid) zu festen Mineralien reagieren, die gelagert oder sogar in Form von Kunststoff als Baumaterial genutzt werden k\u00f6nnen.<\/p>\n

Auf Entwicklung setzen, aber nicht auf Wunder
\nAuch wenn May und Rehfeld \u00fcberzeugt sind, dass solche L\u00f6sungen n\u00e4her ins Auge gefasst werden sollten, warnen sie davor, sich auf technische Wunder zu verlassen. Denn noch funktionieren solche Systeme nur im kleinsten Ma\u00dfstab, sie sind teuer und nicht langzeitstabil. Dies zu \u00e4ndern, erfordert gro\u00dfe Investitionen in Forschung- und Entwicklungsarbeit.<\/p>\n

\u201eEs k\u00f6nnte zwar m\u00f6glich sein, solche Module zu entwickeln, aber selbst wenn wir sie dann bauen k\u00f6nnten, wird die Umwandlung nach unserer Sch\u00e4tzung mindestens 65 Euro pro Tonne CO2<\/sub> kosten. Damit verursacht die Entnahme von 10 Gigatonnen CO2<\/sub> jedes Jahr erneut Kosten von 650 Milliarden Euro. Au\u00dferdem k\u00f6nnen negative Emissionen nur das letzte Mittel sein, um dramatische Klimaentwicklungen zu bremsen. Das Beste w\u00e4re, jetzt sofort die Emissionen drastisch zu reduzieren, das w\u00e4re sicherer und viel billiger\u201c, sagt May.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Nicht nur Aufforstung oder Biomasse, sondern auch neue Technologien f\u00fcr k\u00fcnstliche Photosynthese k\u00f6nnten dazu beitragen. Ein HZB-Physiker und eine Forscherin der Universit\u00e4t Heidelberg haben \u00fcberschlagen, welche Fl\u00e4chen solche L\u00f6sungen ben\u00f6tigen. Die k\u00fcnstliche Photosynthese k\u00f6nnte CO2 zwar effizienter binden als das nat\u00fcrliche Vorbild, aber noch gibt es keine gro\u00dfen und langzeitstabilen Module. Ihre Berechnungen ver\u00f6ffentlichte das […]<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"","nova_meta_subtitle":"","footnotes":""},"categories":[5572],"tags":[10681,15355,14935],"supplier":[5616,15356],"class_list":["post-59881","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-bio-based","tag-biomasse","tag-emissionen","tag-klimawandel","supplier-helmholtz-zentrum-berlin-hzb","supplier-universitaet-heidelberg"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/59881","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=59881"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/59881\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=59881"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=59881"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=59881"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=59881"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}