Nächsten Mittwoch findet an der ETH Zürich die dritte «Klimarunde» statt. Sie dreht sich um das Thema «Vision Null» und fragt nach möglichen Wegen zu einer CO₂-neutralen Gesellschaft. In diesem Beitrag möchte ich den wissenschaftlichen Hintergrund dieser Vision diskutieren.

Ein Etat an globalen CO₂-Emissionen

Die Forschung der letzten zehn Jahre hat klar gezeigt, dass uns für jedes gewählte Klimaziel nur eine beschränkte Menge an CO₂-Emissionen zur Verfügung steht. Wie viel das genau ist, bestimmen die so genannte Klimasensitivität und die Aufnahmekapazität von Wäldern und Ozeanen, also die Stärke von CO₂-Senken. Die Klimasensitivität beschreibt, wie stark sich die Erde erwärmt, wenn die CO₂-Konzentration in der Atmosphäre zunimmt. Und die Stärke der CO₂-Senken bestimmt, wie stark CO₂ in der Atmosphäre zunimmt bei einer gegebenen Menge an Emissionen.

Nehmen wir an, dass die Wälder und Ozeane wie bisher rund die Hälfte der CO₂-Emissionen aufnehmen, und dass die Erde sich um ca. drei Grad Celsius erwärmt, wenn sich die CO₂-Konzentration in der Atmosphäre im Vergleich zur vorindustriellen Zeit verdoppelt. Dann ergibt eine Abschätzung anhand einiger vereinfachender Annahmen (siehe Kasten am Ende des Beitrags), dass uns das Zwei-Grad-Ziel ein Budget von rund 800 Gigatonnen Kohlenstoff (Gt C) erlaubt. Das sind 800 Milliarden Tonnen C oder rund 3000 Milliarden Tonnen CO₂. Simulationen mit den modernsten Klimamodellen, die auch Rückkopplungen zwischen dem Klima und dem Kohlenstoffkreislauf erlauben, ergeben eine sehr ähnliche Zahl. Die uns zustehenden Emissionen können wir uns als Kuchen vorstellen, den wir langsam aufessen dürfen. Der Kuchen scheint auf den ersten Blick lange zu reichen – schliesslich ist er ja dank den starken Senken im Meer und den Wäldern auch doppelt so gross, wie wenn diese uns nicht helfen würde, der Atmosphäre CO₂ zu entziehen.

Schon mehr als die Hälfte weggegessen

Wenn wir aber nachrechnen, wie viel CO₂ die Menschheit in den letzten 150 Jahren durch verbrannte fossile Energieträger und abgeholzte Wälder emittiert hat, dann bleibt leider nur noch weniger als die Hälfte des Kuchens übrig. Konkret haben wir von diesem Budget schon mehr als 500 Gt C verbraucht, so dass uns nur noch rund 300 Gt C bleiben [1]. Wenn wir von den heutigen Emissionen (ca. 10 Gt C pro Jahr) und deren Trends ausgehen, dann werden wir das Budget in weniger als drei Jahrzehnten aufgebraucht haben [2]. Danach darf netto kein weiteres CO₂ in die Atmosphäre gelangen, ansonsten erhöhen wir die Wahrscheinlichkeit stark, dass wir übers Zwei-Grad-Ziel hinausschiessen.

Das bedeutet, dass ab der zweiten Hälfte dieses Jahrhunderts die globalen CO₂-Emissionen auf null gehen müssen. Demzufolge sollten wir uns nicht an einer CO₂-armen, sondern an einer CO₂-freien Zukunft orientieren.

Welche Reduktionsrate ist realistisch?

Ein schneller Absenkpfad würde es erlauben, dass auch zukünftige Generationen noch CO₂ emittieren könnten. Solch schnelle Absenkpfade sind aber nur sehr schwierig zu erreichen. Wir haben einen starken «Lock-In»-Effekt, der dadurch zustande kommt, dass wir in den vergangenen Jahrzehnten weltweit stark in die fossil getriebene Infrastruktur investiert haben und es immer noch tun. Bei durchschnittlichen Laufzeiten von fossilen Kraftwerken von mehreren Jahrzehnten haben es die neuen Energiequellen nicht einfach, diesen Markt zu knacken, auch wenn mittlerweile die Preise durchaus kompetitiv sind (siehe Blogbeitrag von Tony Patt nächste Woche). Zudem müssen die Windturbinen, Solarpanels, und die ganze zugehörige Infrastruktur zuerst gebaut und installiert werden. Und das bedingt den Bau von neuen Fabriken, die Ausbildung von neuen Spezialisten, und substantielle Investitionen. Das braucht Zeit. Anhand der Geschwindigkeit der Marktdiffusion von neuen Technologien in der Vergangenheit kann man abschätzen, dass es sehr schwierig wird, eine Absenkrate von mehr als sechs Prozent pro Jahr zu erreichen.

Vision Null

Selbst wenn wir diesem optimistischen Absenkpfad folgen, werden wir das globale Budget noch vor Ende des Jahrhunderts aufgebraucht haben. Bei der Aufteilung der Emissionsrechte auf die einzelnen Staaten müssen wir aber noch berücksichtigen, dass den entwickelten Ländern aufgrund ihrer vergangenen Emissionen wohl künftig proportional weniger Emissionen zur Verfügung stehen werden [3]. Und falls wir die Trendwende bei den CO₂-Emissionen global verschlafen, dann kann das Zwei-Grad-Ziel nur noch mit «negativen Emissionen» erreicht werden, d.h. dass wir netto CO₂ aus der Atmosphäre entfernen müssen. Das ist technologisch heute schon möglich [5], aber es ist sehr teuer, und es bleibt unklar, wo das CO₂ dann gelagert werden soll.

Fazit

Für die Schweiz sehe ich die Notwendigkeit einer vollständigen Dekarbonisierung unserer Gesellschaft in der zweiten Hälfte dieses Jahrhunderts [4]. Wir haben zwar fast 50 Jahre Zeit, diesen Prozess umzusetzen – aber es ist ein langer Weg, der nicht 2030 aufhört, sondern weiter führt bis die Emissionen auf null gesenkt sind.

Verdankung: Ich danke Prof. Reto Knutti für seinen wertvollen Beitrag zu diesem Text.