Durstige Energiepflanzen

Die globale Erwärmung schreitet kaum gebremst weiter voran. Schon vor Jahren machte der Weltklimarat IPCC klar, dass das Klimaschutzziel, den globalen Temperaturanstieg auf 1,5 Grad zu begrenzen, ohne Maßnahmen zur Entfernung von Kohlendioxid (CO₂) aus der Atmosphäre nicht zu erreichen sein wird. Doch wie und unter welchen ökologischen, ökonomischen und sozialen Kosten, das ist die Gretchenfrage.

Eine sowohl bei Umweltschützern als auch Wissenschaftlern umstrittene Maßnahme zur Reduzierung der CO₂-Konzentration in der Atmosphäre läuft unter dem Kürzel BECCS. Die englische Bezeichnung »Bioenergy with Carbon Capture and Storage« meint den großflächigen Anbau von Bioenergiepflanzen zur Kraftstoffproduktion oder Stromerzeugung und die anschließende Speicherung des bei der Verbrennung von Biomasse wieder freigesetzten Kohlendioxids in unterirdischen Lagerstätten.

Ein internationales Forscherteam, das mit mehreren Institutionen in den USA und Singapur verbunden ist, verglich nun erstmals in den USA die möglichen ökologischen Auswirkungen des großflächigen Anbaus von Bioenergiepflanzen und Aufforstung zur CO₂-Speicherung auf den Wasserhaushalt in den Vereinigten Staaten. Die im Fachjournal »Science Advances« veröffentlichte Studie der Forschungsgruppe um Yanyan Cheng von der National University of Singapore kommt zum ernüchternden Schluss, dass Klimaschutz, der sich hauptsächlich auf den Anbau von Bioenergiepflanzen stützt, die Wasserressourcen in weiten Teilen der USA verringern und deren Qualität verschlechtern wird.

Bei einer Zunahme des Energiepflanzenanbaus auf 1,9 Millionen Quadratkilometer bis zum Ende des Jahrhunderts werde fast ein Viertel der Landfläche (24,6 Prozent) der USA unter starkem Wasserstress leiden, getrieben sowohl durch den Klimawandel selbst als auch durch den Ausbau der Bioenergie. Dies bedeute, so die Forscher, dass bei einer prognostizierten US-Bevölkerung von 525 Millionen bis zum Ende des Jahrhunderts 130 Millionen Menschen von Wasserknappheit oder einer durch vermehrten Düngemitteleintrag verschlechterten Wasserqualität betroffen sein werden. Ein gemischtes Szenario mit BECCS und Aufforstung hingegen führe zu deutlich weniger Wasserstress. In diesem Fall würden bis 2100 »nur« etwa 40 Millionen US-Bürger unter schwerwiegenden Wasserbeschränkungen leiden.

In Bezug auf die erhoffte Kohlenstoffspeicherung kommt das Wissenschaftlerteam sowohl bei BECCS wie bei der Aufforstung zu ähnlichen Ergebnissen. Der entscheidende Unterschied allerdings ist, dass die hauptsächlich auf Expansion von Bioenergiepflanzen basierende Kohlenstoffspeicherungskapazität von unsicheren, zukünftigen technologischen Entwicklungen abhängt. Das reicht von noch ungewissen Verbesserungen der Anbau- und Verarbeitungstechniken für Energiepflanzen bis zu den Technologien für eine dauerhafte unterirdische CO₂-Einlagerung (CCS). »Ohne fortschrittliche Bioraffinationstechnologie und effektive CCS-Umsetzung«, so die Studie, würde die Netto-Kohlenstoffaufnahme aus der Atmosphäre im Bioenergie-Expansionsszenario 70 Prozent geringer ausfallen als bei großflächiger Aufforstung.

Obwohl sich die Forscher ausschließlich auf die USA beziehen, halten sie ihre Ergebnisse für auch auf andere Länder und Regionen übertragbar. Die Annahme, dass durch Ausweitung von Bioenergieplantagen und durch sich verschlechternde Wasserqualität ein größeres Gebiet unter Wasserstress leiden kann, stehe im Einklang mit früheren Studien, schreiben sie. Die beschriebenen negativen »Nebenwirkungen« von BECCS könnten ebenso in anderen Teilen der Welt mit einer ähnlichen oder noch aggressiveren Bioenergie-Expansionspolitik auftreten und das Risiko von Wasserknappheit in Regionen, die bereits anfällig für den Klimawandel sind, weiter erhöhen. In Asien beispielsweise könnten die Folgen noch gravierender sein. Dort erwarten die Wissenschaftler bis zum Jahr 2100 eine Ausweitung der Anbaufläche für Energiepflanzen auf 3,9 Millionen Quadratkilometer, mehr als doppelt so viel wie die Studie für die USA annimmt.

Deutsche Klimawissenschaftler sind skeptischer, wie weit die Studienergebnisse auf Mitteleuropa übertragbar sind. »Die Studie bezieht sich auf die USA – ohne Alaska und Hawaii. Ob die Ergebnisse so auch auf Deutschland übertragbar sind, lässt sich so einfach nicht beantworten, da hier viele verschiedene Effekte ineinandergreifen, die sich gegenseitig verstärken oder abschwächen können, genauso wie der Klimawandel überall auf der Welt unterschiedlich auf unterschiedliche Pflanzen wirkt«, meint der Geograph Florian Zabel von der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU). »Deshalb benötigen wir komplexe Pflanzenwachstums-, Landnutzungs- und Erdsystemmodelle, um solche Effekte global und regional spezifisch auch für Europa, Deutschland und weitere Regionen zu untersuchen.«

Aus Sicht von Bernhard Wern, Arbeitsfeldleiter Stoffströme am Institut für Zukunftsenergiesysteme der Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes (IZES) »liefert die aktuelle Studie wichtige Argumente dafür, dass Wälder nicht abgeholzt werden dürfen, um dann stattdessen Bioenergiepflanzen anzubauen.« Speziell auf Deutschland seien die Ergebnisse aber auch deswegen nicht übertragbar, weil das Thema Entwaldung in den USA ganz anders diskutiert werde. Wern: »Bei uns in Deutschland ist Entwaldung nur dann möglich, wenn an anderer Stelle aufgeforstet wird und die Abholzung im öffentlichen Interesse ist. Eine Abholzung, um dann auf der Fläche dort Landwirtschaft zu betreiben – wie eben der Anbau von Bioenergiepflanzen – ist in Deutschland schlicht nicht erlaubt.«

Auch nach Meinung von Klimaforscher Helmut Haberl von der Universität für Bodenkultur Wien (BOKU) seien die Ergebnisse »nicht unmittelbar auf Österreich, die Schweiz und Deutschland übertragbar, weil eine ganze Reihe an Rahmenbedingungen anders sind.« Haberl: »Dennoch ist die grundlegende Aussage der aktuellen Studie auch in Mitteleuropa korrekt, dass die Frage, ob mehr in Aufforstung oder in Bioenergie investiert werden soll, auf Basis robuster Studien überprüft werden sollte, bevor Richtungsentscheidungen getroffen werden.« BECCS könne wohl in einem bestimmten Ausmaß beim Klimaschutz mithelfen, aber keineswegs ein Ersatz sein für andere Optionen wie strukturelle Maßnahmen zur Energieeinsparung oder den Ausbau kohlenstofffreier Energiequellen wie Photovoltaik oder Windkraft.

Ein weiteres Manko der Studie: Sie beschränkt sich auf die Folgen von BECCS für den Wasserhaushalt. Frühere Forschungsarbeiten zum Pflanzenanbau für die Biosprit- oder Biodieselproduktion zeigten bereits, dass die Ausweitung der Anbauflächen zugleich zu einer Verringerung und Verteuerung von Nahrungsmittelproduktion, zu Wald- und Biodiversitätsverlust und besonders in Lateinamerika und Südasien zu Landvertreibung und vermehrtem Pestizideinsatz führt. Dennoch ist den Autoren in einem Punkt zuzustimmen: »Trotz der in der Studie beschriebenen Unsicherheiten weist sie dennoch auf die Notwendigkeit ganzheitlicher Analysen bioenergiebasierter Kohlenstoffentfernungslösungen hin, die alle Dimensionen der komplexen menschlichen und natürlichen Systeme sowie die unbeabsichtigten Folgen von großflächigen Bioenergieplantagen berücksichtigen.«

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