Um den Klimawandel zu bremsen, wollen Wissenschaftler Methan in der Atmosphäre aktiv abbauen

Nicht nur der Ausstoß von Kohlendioxid, also CO2, beschleunigt den Klimawandel immer weiter. Das Treibhausgas Methan hat noch verheerendere Auswirkungen. Deshalb plädieren Wissenschaftler nun dafür, den Abbau von Methan in der Atmosphäre zu beschleunigen – zum Beispiel, indem Eisensalze freigesetzt werden.

Von Cathleen O’Grady

Methan, das lange Zeit von Kohlendioxid als Schurke des Klimawandels in den Schatten gestellt wurde, hat es endlich ins Rampenlicht geschafft. Beim Klimagipfel der Vereinten Nationen, der im November stattfand, verliefen die Verhandlungen zur Verringerung der CO2-Emissionen zunächst zögerlich. Doch mehr als 100 Länder einigten sich zügig darauf, ihren Methanausstoß bis 2030 um ein Drittel zu senken. Die Staaten hoffen, dass die Eindämmung des gefährlichen Treibhausgases dazu beitragen wird, den Anstieg der globalen Erwärmung auf 1,5 Grad Celsius zu begrenzen, wie es das Pariser Klimaabkommen von 2015 vorsieht.

Einige Forscher gehen sogar noch einen Schritt weiter und argumentieren, dass es nicht nur darum gehen sollte, weniger Methan in die Atmosphäre zu blasen, sondern auch darum, es aktiv daraus zu entfernen. Auf einer Nebenveranstaltung des Klimagipfels argumentierten Forscher der Interessensgruppe Methane Action, dass so genannte negative Emissionstechnologien – neben allen möglichen Tricks zur Emissionsreduzierung – das Methan-Niveau auf das vorindustrielle Niveau zurückbringen könnten. Damit könnte die Erwärmung um schätzungsweise 0,4 bis 0,6 Grad verringert werden.

„Angesichts des begrenzten Zeitfensters für das Erreichen des Pariser Ziels ist Methan wirklich der einzige Hebel, der existiert, um ein paar Jahrzehnte zu gewinnen und die Höchsttemperaturen um ein paar Zehntel Grad zu senken“, sagt etwa Rob Jackson, Geowissenschaftler an der Stanford University und Vorstandsmitglied von Methane Action.

Methan ist ein lohnendes Ziel für Klimaschutzmaßnahmen, da es über 84-mal mehr Wärme speichert als die gleiche Menge CO2 in 20 Jahren. Da sich seit der vorindustriellen Zeit die Menge an Methan in der Atmosphäre mehr als verdoppelte, ist es für etwa die Hälfte der bisherigen Erderwärmung von 1,1 °C verantwortlich. Hauptquellen des gewaltigen Methan-Ausstoßes sind Lecks in Kohlebergwerken und bei der Öl- und Gasförderung, Rülpser und Pupse von Rindern sowie Mülldeponien, in denen Methan produzierende Mikroben organische Stoffe auffressen. Auch die Emissionen aus natürlichen Quellen wie Feuchtgebieten nehmen zu, weil sich der Planet immer weiter erwärmt.

Glücklicherweise ist Methan kurzlebig und zerfällt innerhalb von etwa zehn Jahren in Wasser und CO2, es oxidiert also. Weniger Methan-Emissionen könnten also relativ schnell zu einem sinkenden Methan-Gehalt in der Atmosphäre sorgen. Darüber hinaus könnten die Ansätze zur Beseitigung von Methan aus der Atmosphäre „diese natürliche Oxidation von Methan verbessern oder beschleunigen“, sagt der Geowissenschaftler Rob Jackson.

Eisen-Salz-Aerosole oder spezielle Farben

Der größte Teil des Methans wird durch eine flüchtige, natürlich vorkommende Verbindung, das Hydroxyl-Radikal, zerstört. Weitere zwei Prozent erledigt eine Reaktion mit Chlor, das entsteht, wenn Sonnenlicht auf Salzsprühnebel des Meeres fällt, erklärt Maarten van Herpen, der wissenschaftliche Berater von Methane Action. Beide Prozesse lassen sich verstärken: So hätten Laborexperimente gezeigt, dass die Zugabe von Eisen in Nebel von Meerwasser die Produktion von Chlor und Hydroxyl ankurbeln und den Methanabbau erheblich beschleunigen kann.

Van Herpen und seine Kollegen wollen das Konzept nun mit einer praktischerweise bereits vorhandenen Eisenquelle auf See überprüfen: Da Schiffsheizöl Zusätze von Eisen enthält, hofft das Team, durch die Untersuchung der Zusammensetzung von Eisen, Chlor und Methan in den Abgasen von Schiffsschornsteinen zu beweisen, dass die Technologie prinzipiell funktioniert. Wenn sie dann tatsächlich zum Einsatz kommen soll, könnten die normalen Schiffsschornsteine oder speziell konstruierte Anlagen verwendet werden, um das ideale Gemisch an Eisen-Salz-Aerosolen in die Luft auszustoßen.

Es könnte reichen, nur zehn Prozent der Eisenmenge, die auf natürliche Weise – etwa in Form von Mineralstaub – ohnehin in die Atmosphäre gelangt, zusätzlich freizusetzen, um das Methan wieder auf das vorindustrielle Niveau zu bringen, meint Matthew Johnson, Chemiker an der Universität Kopenhagen.

Eine andere Möglichkeit, dieses Ziel zu erreichen, wäre der großflächige Einsatz eines Katalysators. Als Kandidat dafür gilt spezielle Titandioxid-Farbe, die zusammen mit ultraviolettem Licht das Methan oxidieren kann, das mit der Luft über die Farbflächen geblasen wird. Gebäude oder sogar Windturbinen könnten mit diesen „Photokatalysator“-Farben beschichtet werden, meint Jackson.

Methan ist wie eine Nadel im Heuhaufen

Allerdings stehen beide Technologien vor vielen Herausforderungen. Zunächst einmal kommt Methan in der Atmosphäre nur in sehr geringen Konzentrationen von gerade einmal zwei parts per million (ppm), also Teilen von einer Million, vor. Der CO2-Gehalt dagegen übersteigt inzwischen 400 ppm. Um etwas zu bewirken, müssten die Technologien zur Methanentfernung also in einem riesigen Maßstab eingesetzt werden.

„Es ist, als würde man immer wieder eine Nadel aus einem Heuhaufen entfernen“, sagt Jackson. Der Traum wäre es, die zwei bis drei Milliarden Tonnen zu entfernen, die das vorindustrielle Niveau wiederherstellen würden. Doch ein bescheideneres Ziel könnte darin bestehen, 100 Millionen Tonnen pro Jahr zu entfernen, um die anhaltenden landwirtschaftlichen Emissionen oder die neuen Emissionen, die durch die Erwärmung der Arktis entstehen, auszugleichen, meint der Wissenschaftler.

Auch an der Finanzierung mangelt es, sagt Daphne Wysham, Geschäftsführerin von Methane Action. Obwohl Technologien zur Entfernung von CO2 aus der Atmosphäre Milliarden von Dollar an Subventionen und Anreizen erhalten haben, wurde für die Entfernung von Methan so gut wie nichts bereitgestellt, sagt sie. „Im Moment ist das Thema in politischen Kreisen noch ziemlich unbekannt.“

Kritische Stimmen warnen vor Geoengineering

Einige Forscher und Umweltschützer sind vorsichtig, wenn es darum geht, die Zusammensetzung der Atmosphäre zu manipulieren. Das Aufwirbeln großer Mengen von Eisensalzpartikeln über dem Ozean erinnert an die seit langem bestehenden Pläne, die Erde durch die Erzeugung eines reflektierenden Dunstes in der Stratosphäre abzukühlen - eine Idee, die von einigen als potenziell gefährliche Form des Geoengineering kritisiert wird. Doch Jackson weist diese Bezeichnung für die Vorschläge von Methane Action zurück. Im Gegensatz zum solaren Geoengineering würde die Eisensalz-Methode lediglich eine chemische Reaktion beschleunigen, die in der Natur vorkommt, sagt er. Und die Partikel seien kurzlebig, so dass das System leicht gestoppt werden könnte. Bevor es an die Umsetzung der Maßnahmen geht, plant die Initiative ohnehin eine unabhängige Studie zu deren Sicherheit.

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Der Atmosphärenchemiker Alex Turner von der University of Washington in Seattle hält die Methanentfernung jedenfalls für „eine faszinierende Idee, solange die Methoden nicht zur Zerstörung von Ökosystemen oder zu Umweltschäden führen“. Er würde es jedoch vorziehen, damit die wenigen Akteure in der Landwirtschaft und der Industrie für fossile Brennstoffe ins Visier zu nehmen, die für einen beträchtlichen Teil der Methanemissionen verantwortlich sind. Euan Nisbet, Geowissenschaftler an der Royal Holloway University of London, ist ebenfalls der Ansicht, dass sich die Bemühungen zur Methanbeseitigung auf Orte konzentrieren sollten, an denen das Gas bereits konzentriert ist, wie etwa „Monster“-Deponien. Sie könnten mit einer Erdschicht bedeckt werden, die voll von Methan fressenden Mikroben ist. Auch Kuhställe und Schächte von Kohlebergwerken könnten sich als Ziele für Beseitigungstechnologien eignen, meint er.

Sollten die weltweiten CO2- und Methanemissionen weiterhin so stark ansteigen, sei die Beseitigung von Methan aus der Atmosphäre ohnehin überflüssig, meint Rob Jackson von Methane Action. Gelingt es jedoch, die Emissionen zu senken, seien auch die Methoden zum Abbau von Methan dringend notwendig: „Sie muss in den nächsten 20 bis 30 Jahren eingesetzt werden, um wirklich etwas zu bewirken.“

Von Cathleen O’Grady via The Story Market . Dieser Artikel erschien zuerst bei Science und wurde von 1E9 ins Deutsche übersetzt. Titelbild: Getty Images

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Schöner Artikel, der die Aufmerksamkeit auf einen einzelnen Aspekt der Klimaproblematik lenkt!

So ganz unkommentiert kann ihn der Umweltschützer in mir aber doch in einem Detail nicht lassen. :slightly_smiling_face:

Ich würde das etwas anders formulieren: nicht das Methan speichert die Wärme, sondern es trägt durch Absorption von Infrarotstrahlung um den Faktor 84 mehr zur Erwärmung der Atmosphäre bei, bezogen auf den Basiswert 1 von Kohlendioxid und den Zeitraum von 20 Jahren (oft wird das hier beschriebene relative Treibhauspotenzial auf 100 Jahre bezogen, aber wie geschrieben zerfällt Methan in der Atmosphäre in ungefähr 9 Jahren).

Leider ist mir der Originalartikel durch die Paywall gerade nicht zugänglich, kommt da jemand an den relevanten Abschnitt (evtl. als kurzes Zitat)?

Gegenüber dem 6. Sachstandsbericht des IPCC von 2021/2022 bin ich mir bei einigen Zahlen des zitierten Science-Artikels unsicher. So lag die Steigerung gegenüber der vorindustriellen Zeit (1750) nicht nur bei 100%, sondern sogar über 150%.
CH4 (Methan) wird trotz dem geringeren Anteil in der Atmosphäre ein steigernder Einfluss auf die durchschnittliche Oberflächentemperatur von ungefähr 0,5° C zugerechnet, gegenüber CO2 (Kohlendioxid) mit grob 1,0° C (jeweils mit z.T. großen Unsicherheitsintervallen).
Das wäre also etwa ein Drittel des anthropogenen (menschengemachten) Gesamteffekts auf die globale Durchschnittstemperatur. Alles was danach kommt (N2O, FCKW usw.), kann man im Rahmen dieser Betrachtung praktisch vernachlässigen.

Zum Vergleich ist der Methan-Beitrag etwa so viel, wie SO2 als Aerosol durch Wolkenbildung und damit gesteigerte Reflexion von Sonnenstrahlung senkend auf die durchschnittliche Oberflächentemperatur beiträgt (grob -0,5° C).

Bei diesen ganzen end-of-pipe-Lösungen (die es an dieser Stelle nicht einmal richtig sind) muss man nur wirklich aufpassen, dass man es dadurch nicht wo anders wieder schlechter macht.
Das SO2 aus meiner Ergänzung verursacht bekanntermaßen sauren Regen, das im Artikel genannte Chlor kommt mir aufs erste Lesen (ohne mir die Reaktion genauer angesehen zu haben) auch nicht gesund vor, Eisensalze können neben Nutzen als Spurenelement für die Flora auch toxische Wirkung entfalten.
Da bin ich auf die Versuchsergebnisse gespannt, ich lasse mich gerne von guten, großtechnisch realisierbaren Lösungen überzeugen.

Gleich keinen Dreck machen ist zu Hause auch besser, als hinterher sauber machen zu müssen. :nerd_face:

Wenn man sich mal die wichtigsten anthropogenen Quellen von Methan anschaut, findet man darunter einige alte Bekannte: Öl- und Kohlegewinnung und -transport sowie Rinderhaltung. An der Reduzierung des Methanausstoßes dieser Quellen zu arbeiten, hätte neben einem nachhaltigen Effekt noch eine CO2-Reduzierung zur Folge, würde also doppelt wirken.

Im Artikel klingt das auch an:

Es bleibt spannend, doch aus meiner Sicht wird es nur helfen, an den Quellen direkt anzusetzen und weniger Treibhausgase zu erzeugen oder freizusetzen.

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Genau das hab ich mir beim Lesen auch gedacht.

Finde es eben auch extrem schwierig eine Abschätzung von „unkown Unkowns“ zu machen hinsichtlich der Auswirkungen von Geo-Engineering Maßnahmen auf bestehende Ökosysteme. Wir scheinen als Menschheit doch eher ein Talent darin zu haben durch unser Agieren gerade schädlich auf die Umwelt zu wirken … :space_invader:

Vielleicht wäre es aber eine Lösung solche Partikelmethoden dort einzusetzen wo Methan heute entsteht. Zur Detektion und Validierung solcher Maßnahmen kann man anscheindend Infrarot-Daten von Erdbeobachtungssatelitten nutzen:

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Klaro:

Methane is a ripe target for climate action because it traps 84 times more heat than the same amount of CO2 over 20 years. Methane has more than doubled since preindustrial times and accounts for about half the 1.1°C of global warming to date.

Das mit dem „mehr als verdoppelt“ ist in unserer Übersetzung leider tatsächlich verlorengegangen. Gleich korrigiert :slight_smile:

Glaube ich auch. Gleichzeitig fürchte ich, dass das nicht reichen wird. Daher finde ich es schon richtig, dass auch der zweite Weg - der beschleunigte Abbau von Methan - gezielt erforscht wird. Darf dann nur nicht zum Alibi werden, um weiter ungebremst Methan zu emittieren. Und muss natürlich sicher sein.

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Tatsächlich ist in der 01.22 Ausgabe der Spektrum der Wissenschaft ein Artikel zu dem Thema, dass vor allem Leckagen, unsauber brennende Erdgasfackeln an (teils brach liegenden) Öl/Gasförderanlagen und auch den zugehörigen Pipelines zu den größten anthropogenen Methan-Quellen zählen. Diese wären eigentlich mit vergleichsweise wenig Aufwand zu fixen,
was dem Artikel nach einen erheblichen Beitrag zur Eindämmung des Klimawandels beitragen könnte. Die Herausforderung liegt vor allem in der Lokalisierung der Leckagen/Fackeln und deren Betreibern.

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