Wie Unternehmen Seetang anbauen wollen, der Kohlenstoff speichert

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Es war Ende Januar – wieder einmal – ein Tweet von Elon Musk, der für Furore sorgte: 100 Millionen US-Dollar wolle er bereitstellen, um vielversprechende Technologien zur Kohlenstoffabscheidung zu entwickeln. Dieser Xprize zur Kohlenstoffabscheidung weckte die Hoffnungen von Forschern und Unternehmern gleichermaßen. Auf diesen Tweet folgten Diskussionen unter anderem auf der Audio-App Clubhouse. Schließlich formierte sich ein Kernteam, das das Unternehmen Pull To Refresh gründete. Das Ziel: der Anbau von Riesentang (Kelp) im Meer.

Bislang züchtet Pull To Refresh den Seetang in einem Tank und testet seine Kontrollsysteme auf einem kleinen Fischerboot auf einem nordkalifornischen See. Aber das Unternehmen fordert bereits andere Firmen auf, sich zu melden, wenn sie Tonnen von gebundenem CO₂ möchten, um ihre Treibhausgasemissionen auszugleichen.

Dem CEO von Pull to Refresh, Arin Crumley, zufolge könnten riesige Flotten halbautonomer Schiffe, die Seetang anbauen, rund eine Billion Tonnen Kohlendioxid aufsaugen und in den Tiefen des Meeres speichern und so den Klimawandel umkehren. "Mit einem kleinen Teil des offenen Ozeans", so Crumley, "können wir zu den vorindustriellen Werten des atmosphärischen Kohlendioxids zurückkehren".

CO₂-Neutralität mithilfe von Algen?

Zahlreiche Studien zeigen, dass die Welt bis zur Mitte des Jahrhunderts möglicherweise Milliarden Tonnen Kohlendioxid pro Jahr aus der Atmosphäre entfernen muss, um eine gefährliche Erwärmung zu verhindern oder diese wieder wettzumachen. Darüber hinaus suchen immer mehr Unternehmen auf dem Markt nach Emissionsgutschriften, um ihre Emissionen auszugleichen und das Ziel der Kohlenstoffneutralität zu erreichen. Umso dringender sind also Ansätze zur Kohlenstoffentfernung etwa von der Anpflanzung von Bäumen über die Zerkleinerung von Mineralien bis hin zum Bau riesiger CO₂-saugender Fabriken.

Kelp ist zu einem besonders aktiven Untersuchungs- und Investitionsbereich geworden. Denn es gibt zunächst bereits eine Industrie, die ihn in großem Maßstab anbaut, und außerdem ist das theoretische Kohlenstoffabbaupotenzial erheblich. Ein von der Energy Futures Initiative zusammengestelltes Expertengremium schätzt, dass Seetang in der Lage ist, etwa 1 bis 10 Milliarden Tonnen Kohlendioxid pro Jahr zu binden.

Doch die Wissenschaftler ringen noch mit grundlegenden Fragen zu diesem Ansatz. Wie viel Seetang können wir anbauen? Wie kann sichergestellt werden, dass der größte Teil des Seetangs auf den Meeresboden sinkt? Und wie viel Kohlenstoff wird dort auch lange genug bleiben, um dem Klima wirklich zu helfen? Auch die ökologischen Folgen von Ablagerung von Milliarden Tonnen toter Biomasse auf dem Meeresboden, sind ungewiss.

"Wir haben keinerlei Erfahrung damit, den Meeresboden mit einer solchen Menge an Kohlenstoff zu belasten", sagt Steven Davis, ein außerordentlicher Professor an der University of California, Irvine, der die wirtschaftlichen Aspekte der verschiedenen Verwendungsmöglichkeiten von Seetang analysiert. "Ich glaube nicht, dass irgendjemand eine genaue Vorstellung davon hat, was es bedeutet, aktiv in das System in diesem Umfang einzugreifen."

Die wissenschaftlichen Unwägbarkeiten haben jedoch einige Unternehmen weder von kühnen Versprechungen abgehalten noch davon, Emissionsgutschriften zu verkaufen. Wenn in der Praxis nicht so viel Kohlenstoff gebunden wird wie behauptet, könnte dies den Fortschritt beim Klimawandel verlangsamen – oder überbewerten, da die Unternehmen, die diese Gutschriften kaufen, weiter emittieren, mit dem falschen Versprechen, dass die Ozeane diese Verschmutzung Tonne für Tonne ausgleichen.

Seetang nimmt Kohlendioxid mit sich

"Ich denke, dass es für die gesamte Branche sehr hilfreich wäre, wenn diese Forschung von Universitäten in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Regierung und nationalen Labors durchgeführt würde, um ein grundlegendes Maß an Vertrauen zu schaffen, bevor wir etwas davon kommerzialisieren", sagt Holly Buck, eine Assistenzprofessorin an der University at Buffalo, die die sozialen Auswirkungen der Kohlenstoffentfernung aus dem Meer untersucht.

Die Wissenschaftler schätzten, dass die Wälder der felsigen Küsten der kalifornischen Monterey Bay jedes Jahr mehr als 130.000 Tonnen Seetang freisetzen. Die meisten Seetang-"Flöße" wurden innerhalb weniger Tage an die Küste der Bucht gespült. Bei den Unterwasserbeobachtungen fanden sie jedoch Bündel von Seetang, die die Wände und den Boden einer angrenzenden Unterwasserschlucht, dem Carmel Submarine Canyon, Hunderte von Metern unter der Wasseroberfläche auskleideten.

Forscherinnen und Forscher haben ähnliche Überreste von Seetang auf dem Meeresboden in Küstennischen auf der ganzen Welt entdeckt. Und es ist klar, dass ein Teil des Kohlenstoffs in der Biomasse über Jahrtausende hinweg erhalten bleibt, denn Seetang ist eine bekannte Quelle für Ölvorkommen.

Ein 2016 in Nature "Geoscience" veröffentlichter Artikel schätzt, dass Seetang jedes Jahr auf natürliche Weise fast 175 Millionen Tonnen Kohlenstoff auf der ganzen Welt bindet, wenn er in die Tiefsee sinkt oder in unterseeische Canyons treibt.

Das ist deutlich weniger als die Menge an Kohlendioxid, die die Welt wahrscheinlich bis Mitte des Jahrhunderts jährlich abbauen muss – ganz zu schweigen von den Mengen, die Crumley und sein Team anstreben. Aus diesem Grund erforschen Pull To Refresh und andere Unternehmen Möglichkeiten, das Wachstum von Seetang radikal zu steigern, sei es auf Offshore-Schiffen oder anderswo.

Auf den Spuren des Seetangs

Doch wie viel Kohlenstoff wird unter der Oberfläche gebunden bleiben und wie lange? Bestimmte Algenarten, wie der Riesentang, haben winzige Gasblasen an ihren Blättern, die es den Makroalgen ermöglichen, mehr Sonnenlicht für die Photosynthese zu sammeln. Die Gasblasen können die Überreste oder Flöße je nach Art auch tagelang oder länger über Wasser halten und dazu beitragen, dass Strömungen den abgetrennten Seetang an entfernte Küsten tragen.

Seetang in den Unterwasserschluchten

Wenn sich der im Seetang enthaltene Kohlenstoff an Land zersetzt oder sich im flachen Meerwasser in gelöstes anorganisches Kohlendioxid verwandelt, kann er wieder in die Atmosphäre gelangen, sagt David Koweek, wissenschaftlicher Leiter von Ocean Visions, einer Forschungsorganisation, die mit Institutionen wie dem MIT, Stanford und dem Monterey Bay Aquarium Research Institute zusammenarbeitet. Der Kohlenstoff kann auch freigesetzt werden, wenn Meereslebewesen den Seetang in den oberen Ozeanen verdauen.

Ein Teil des Seetangs sinkt jedoch auch in die Tiefsee. Die Blasen zersetzen sich. Stürme drücken die Algen so tief hinunter, dass sie sich aufblähen. Bestimmte Arten sind von Natur aus nicht schwimmfähig. Und ein Teil der Algen, die sich unter der Oberfläche lösen, bleibt dort und kann durch Unterwasserschluchten, wie die vor der Küste von Monterey, in tiefere Gewässer abdriften.

Modelle der Ozeanzirkulation deuten darauf hin, dass ein Großteil des Kohlenstoffs in der Biomasse, der in große Tiefen des Ozeans gelangt, dort für sehr lange Zeit verbleiben könnte, da die Umwälzungsmuster, die das Tiefenwasser an die Oberfläche bringen, so langsam arbeiten. Unterhalb von 2.100 Metern zum Beispiel würde die mittlere Bindungszeit in großen Teilen des Nordpazifiks 750 Jahre überschreiten, so ein kürzlich in "Environmental Research Letters" veröffentlichter Bericht.

All dies deutet darauf hin, dass absichtlich versenkte Algen den Kohlenstoff lange genug speichern könnten, um den Druck des Klimawandels etwas zu mildern. Es wird jedoch sehr darauf ankommen, wo dies geschieht und welche Anstrengungen unternommen werden, um sicherzustellen, dass der größte Teil der Biomasse die Tiefsee erreicht.

Der Plan von Pull To Refresh besteht darin, halbautonome Schiffe zu entwickeln, die mit Schwimmern, Sonnenkollektoren, Kameras und Satellitenantennen ausgestattet sind und ihre Steuerung und Geschwindigkeit so anpassen können, dass sie an bestimmten Punkten im offenen Ozean ankommen.

Seetang-Anbau auf See

Jeder dieser sogenannten "Kanarienvögel" wird außerdem eine Art Unterwasserspalier aus Stahldraht, den Tadpole, mit sich führen, an dem Gefäße befestigt sind, in denen riesiger Blasentang wachsen kann. Das Schiff wird den Seetang über Schläuche aus einem an Bord befindlichen Tank mit Mikronährstoffen füttern.

Irgendwann, so Crumley, wird der Seetang absterben, abfallen und auf natürliche Weise auf den Grund des Ozeans sinken. Indem das Unternehmen die Schiffe weit von der Küste entfernt positioniert, könne es das Risiko eindämmen, dass der abgestorbene Seetang an die Küste geschwemmt wird. Pull To Refresh ist bereits mit Firmen in Gesprächen, die die "Kelptonnen" aus dem noch anzubauenden Seetang kaufen wollen.

"Wir brauchen ein Geschäftsmodell, das jetzt oder so bald wie möglich funktioniert", sagt Crumley. "Diejenigen, mit denen wir sprechen, sind nachsichtig; sie verstehen, dass es noch in den Kinderschuhen steckt. Wir werden also alles offen ansprechen, was wir noch nicht wissen. Aber wir werden unsere Schiffe so lange einsetzen, bis wir genug Tonnen haben, um die Bestellung abzuschließen."

Crumley teilte in einer E-Mail mit, dass das Unternehmen zwei Jahre Zeit haben wird, um die Kohlenstoffbilanzierung für sein Verfahren von einem externen Akkreditierer genehmigen zu lassen, was Teil der Umstellung ist. Er sagte, dass das Unternehmen interne Umweltverträglichkeitsprüfungen durchführe, mit mindestens einem Registrierer für Kohlenstoffabbau spreche und hoffe, von externen Forschern, die sich mit diesen Themen befassen, Input zu erhalten.

"Wir werden niemals eine Tonne verkaufen, die nicht von einem Dritten verifiziert wurde, einfach weil wir nicht Teil von etwas sein wollen, das auch nur dubios klingen könnte", schrieb er.

Weitere Feldversuche mit Algen

Andere Unternehmen ergreifen zusätzliche Maßnahmen, um sicherzustellen, dass der Seetang sinkt, und um sich mit wissenschaftlichen Experten auf diesem Gebiet abzustimmen.

Running Tide, ein Aquakulturunternehmen mit Sitz in Portland, Maine, führt Feldversuche im Nordatlantik durch, um festzustellen, wo und wie verschiedene Seetangarten unter unterschiedlichen Bedingungen am besten wachsen. Das Unternehmen konzentriert sich in erster Linie auf nicht schwimmfähige Makroalgenarten und hat auch biologisch abbaubare Schwimmkörper entwickelt.

Das Unternehmen testet noch nicht das Absinken, aber grundsätzlich sollen sich die schwimmenden Teile mit dem Wachstum der Algen im Meer abbauen. Nach etwa sechs bis neun Monaten sollte das Ganze problemlos auf den Meeresgrund sinken und dort verbleiben. Marty Odlin, Geschäftsführer von Running Tide, betont, dass das Unternehmen mit Wissenschaftlern zusammenarbeitet, um sicherzustellen, dass sie das Kohlenstoffabbaupotenzial von Seetang auf strenge und angemessene Weise bewerten.

Starke Marktkräfte

Mehrere andere Firmen und gemeinnützige Organisationen erforschen ebenfalls Möglichkeiten, Kohlendioxid aus Seetang zu binden. Dazu gehört die Climate Foundation, die einen Blockchain-gesicherten "Kelp-Coin" im Wert von 125 US-Dollar verkauft, um ihre breiteren Forschungsbemühungen zur Steigerung der Seetangproduktion für Lebensmittel und andere Zwecke zu unterstützen.

Einige Experten für Kohlenstoffabbau befürchten, dass die Marktkräfte die Bemühungen um die Versenkung von Seetang vorantreiben könnten, unabhängig davon, was die Forschung über die Wirksamkeit oder die Risiken herausfindet. Diese Unternehmen oder gemeinnützigen Organisationen werden mit finanziellen Anreizen locken, um Gutschriften zu verkaufen. Investoren werden ihr Geld zurückverdienen wollen. Die Nachfrage von Unternehmen nach Emissionsgutschriften steigt rapide an. Und Kompensationsregister, die Geld verdienen, indem sie Programme für Emissionsgutschriften genehmigen, haben ein klares Interesse daran, den Kohlenstoffmarkt um eine neue Kategorie zu erweitern.

Ein freiwilliges Kompensationsregister, Verra, entwickelt bereits ein Protokoll für den Kohlenstoffabbau durch Seegrasanbau und beobachtet den Seetang-Bereich aktiv, so Yale Environment 360.

Abgesehen von den treibenden Firmen bergen die Kohlendioxid befüllten Algen auf dem Meeresgrund eine weitere Schwierigkeit: Wie lässt sich überprüfen, ob der Kohlenstoffabbau wirklich stattfindet? Schließlich ist es viel einfacher, Bäume zu messen, als den Fluss des in der Tiefsee gelösten Kohlenstoffs zu verfolgen. Das bedeutet, dass jedes Kohlenstoffbuchhaltungssystem für Kelp in hohem Maße von Modellen abhängt, die bestimmen, wie viel Kohlenstoff in bestimmten Teilen des Ozeans unter bestimmten Umständen wie lange unter der Oberfläche bleiben sollte. Die richtigen Annahmen sind entscheidend für die Integrität eines eventuellen Ausgleichsprogramms – und für jede Kohlenstoffberechnung eines Unternehmens, die sich darauf stützt. Darüber hinaus ist auch der ökologische Einfluss des versinkenden Seetangs unklar.

Logistische Herausforderungen des Anbaus

Die Ausweitung der Kohlenstoffentfernung durch Seetang von den Hunderten Millionen Tonnen, die schätzungsweise auf natürliche Weise entstehen, auf die Milliarden Tonnen, die benötigt werden, wird auch einige offensichtliche logistische Herausforderungen mit sich bringen, sagt John Beardall, ein emeritierter Professor an der Monash University in Australien, der das Potenzial und die Herausforderungen des Seetang-Anbaus untersucht hat.

Zum einen bieten nur bestimmte Teile der Welt einen geeigneten Lebensraum für den meisten Seetang. Seetang wächst hauptsächlich in relativ flachen, kühlen, nährstoffreichen Gewässern entlang felsiger Küsten. Zum anderen wird der erweiterte Seetang-Anbau in Küstennähe bestehende Nutzungen wie Schifffahrt, Fischerei, Meeresschutzgebiete und indigene Gebiete behindern.

Pull to Refresh lässt sich von derlei Unklarheiten nicht beirren. CEO Crumley sagt, dass er und sein Team hoffen, noch in diesem Jahr ein Schiff im Meer testen zu können. Wenn es gut funktioniert, wollen sie Babytang an dem Stahlgitter unter dem Schiff befestigen und "es auf die Reise schicken", sagt er.

Er widersprach dem Argument, dass Unternehmen den Verkauf von Tonnen jetzt zurückstellen sollten, weil sie sich eine spätere Kohlenstoffentfernung versprechen. Die Unternehmen bräuchten laut Crumley die Ressourcen, um diese Technologien zu entwickeln und auszubauen, und dass staatliche Zuschüsse die Branche nicht dorthin bringen würden, wo sie sein müsste.

"Wir haben einfach beschlossen, es zu tun", sagt er. "Wenn wir uns am Ende irren, übernehmen wir die Verantwortung für etwaige Fehler. Aber wir glauben, dass dies der richtige Schritt ist."

(jle)