Methoden des terrestrischen Carbon Dioxide Removal (tCDR) wie Aufforstung und Biomasseplantagen werden zuweilen als effektive, 'grüne' und sichere Varianten des Klimaengineering (CE) verstanden wegen ihrer Möglichkeit, die natürliche CO2-Aufnahme durch die Biosphäre zu erhöhen, und ihrer denkbaren ökonomischen Tragfähigkeit. Erkenntnisse aus der ersten Phase des CE-LAND-Projekts legen indes nahe, dass tCDR aufgrund schwieriger erdsystemischer und ethischer Fragen ebenso kontrovers wie andere CE-Methoden ist. CO2-Budgetierungen und rein ökonomische Bewertungen sind daher um profunde Analysen der natürlichen Begrenzungen, der Auswirkungen auf das Erdsystem mit damit verbundenen Unsicherheiten, der Tradeoffs mit anderen Land- und Wassernutzungen und der weitreichenden ethischen Implikationen von tCDR-Maßnahmen zu ergänzen. Analysen hypothetischer Szenarien der ersten Projektphase zeigen, dass effektives tCDR die Umwidmung großer Flächen voraussetzt, womit schwierige Abwägungsprozesse mit anderen Landnutzungen verbunden wären. Darüber hinaus zeigt sich, dass signifikante Nebenwirkungen im Klimasystem (außer der bezweckten Senkung der Weltmitteltemperatur) und in terrestrischen biogeochemischen Kreisläufen aufträten. CE-LAND+ bietet eine tiefergehende quantitative, räumlich explizite Evaluierung der nicht-ökonomischen Kosten einer Biosphärentransformation für tCDR. Potentielle Tradeoffs und Impakts wie auch die systematische Untersuchung von Unsicherheiten in ihrer Abschätzung werden mit zwei Vegetationsmodellen, einem Erdsystemmodell und, neu im Projekt, dynamischen Biodiversitätsmodellen analysiert. Konkret wird CE-LAND+ bisher kaum bilanzierte Tradeoffs untersuchen: einerseits zwischen der Maximierung der Flächennutzung für tCDR bzw. Biodiversitätsschutz, andererseits zwischen der Maximierung der Süßwasserverfügbarkeit für tCDR bzw. Nahrungsmittelproduktion sowie Flussökosysteme. Auch werden die (in)direkten Auswirkungen veränderten Klimas und tCDR-bedingter Landnutzungsänderungen auf Wasserknappheit (mit diversen Metriken und unter Annahme verschiedener Varianten des Wassermanagements) und Biodiversität quantifiziert. Die Tradeoffs und Impakts werden im Kontext von neben der Bekämpfung des Klimawandels formulierten globalen Nachhaltigkeitszielen - Biodiversitätsschutz, Wasser- und Ernährungssicherheit interpretiert - was sonst nicht im Schwerpunktprogramm vermittelt wird. Ferner wird das Projekt zu besserem Verständnis und besserer Quantifizierung von Unsicherheiten von tCDR-Effekten unter zukünftigem Klima beitragen. Hierzu untersucht es modellstrukturbedingte Unterschiede, Wachstum und Mortalität von tCDR-Pflanzungen unter wärmeren und CO2-reicheren Bedingungen und Wechselwirkungen zwischen tCDR-bezogenen Landnutzungsaktivitäten und Klima. Schließlich wird CE-LAND+ in Kooperationen innerhalb des Schwerpunktprogramms und mit einer repräsentativen Auswahl von Szenarien zur Evaluierung tCDR-bedingter Tradeoffs aus umweltethischer Sicht beitragen.
Die BESTEC GmbH konzentriert sich in ihrem Teilprojekt auf die Weiterentwicklung von Line-Shaft-Förderpumpen (LSP). Die Förderpumpe ist in einer Geothermieanlage die einzige wesentliche Komponente, die nicht redundant ausgelegt werden kann. Robuste, effiziente und vor allem langlebige Förderpumpen sind daher essenziell für den wirtschaftlichen Betrieb einer Anlage der tiefen Geothermie. Line-Shaft-Pumpen haben in vielen Projekten auch in Europa ihre Standfestigkeit, Robustheit und vor allem ihre Effizienz bereits über viele Jahre bewiesen. Diese Pumpen haben den Vorteil der leichten Zugänglichkeit aller empfindlichen Teile an der Oberfläche und sind für große Fördermengen und hohe Temperaturen geeignet. Ihr Nachteil besteht in einer limitierten Einbautiefe von ca. 770 m und den Einschränkungen durch die Verlustschmierung der Welle in Verbindung mit der Verwendung eines aromaten-haltigen Schmieröls. Aktuell werden LSPs daher nicht in Regionen eingesetzt, in denen die geförderten Formationswässer potenziell auch Trinkwasserressourcen sind und somit die Schmieröle eine Trinkwassergefährdung darstellen könnten, wie dies im z.B. süddeutschen Molassebecken der Fall ist. Im Rahmen dieses Projekts soll daher die Entwicklung und Erprobung einer geschlossenen Schmierung mit Ölrückführung für diese Pumpen erfolgen, verbunden mit der Erprobung eines aromaten-freien Schmieröls. Hierdurch soll in Zukunft der Einsatz von Line-Shaft-Pumpen z.B. auch im Bereich des voralpinen Molassebeckens ermöglicht werden. Parallel erfolgt eine technische und wirtschaftliche Bewertung der Einsatzmöglichkeiten von Line-Shaft-Pumpen unter Berücksichtigung der maximalen Einbautiefe und der geforderten Fließraten.
Es soll untersucht werden, wie man die Waldverluste in den Tropen erklären kann und welche Maßnahmen in der Vergangenheit zu einer Verminderung der Entwaldung geführt haben. Dazu sollen Faktoren identifiziert werden, die die Entwaldung beeinflussen, und anschließend soll ihr öknomischer Einfluss ermittelt werden. Um den Einfluss solcher Faktoren besser zu verstehen, sind Referenzszenarien notwendig, die zeigen, wie sich die Entwaldung entwickelt hätte, wenn diese Faktoren keine Rolle gespielt hätten (Baseline- oder Business-as-usual-Szenarien). Durch den Vergleich der beobachteten Entwaldung mit den Referenzszenarien können die Veränderungen der sozialen Kosten von durch Entwaldung verursachten Kohlenstoffemissionen und die wirtschaftlichen Auswirkungen auf die Qualität der Lebensräume ableite werden. Das Projekt schlägt vor, mithilfe moderner Landnutzungsmodelle globale Referenzszenarien für die tropische Entwaldung zu modellieren. Dazu werden Modellierungen für 26 tropische Länder einbezogen, welche in der Vergangenheit 90% der globalen Entwaldung repräsentierten. Außerdem dieser Modellierungsansatz weiterentwickelt werden, um den Einfluss bestimmter Schutzmaßnahmen auf regionaler Ebene zu analysieren, und dafür sollen Beispiele aus Ecuador verwendet werden. Zur Bewertung der wirtschaftlichen Konsequenzen der Veränderungen der Entwaldung sollen die gesparten oder zusätzlichen sozialen Kosten für Kohlenstoffemissionen sowie die notwendigen Kosten für die Wiederherstellung des Tropenwaldes herangezogen werden. Wir nehmen an, dass moderne Landnutzungsmodelle, die die verschiedenen Zukunftserwartungen der Landnutzer berücksichtigen können, unabhängige Referenzszenarien liefern und verlässliche wirtschaftliche Bewertungen ermöglichen können.
Ziel des interdisziplinären Verbundvorhabens ist die standortdifferenzierte Bewertung des Einsatzes von Nitrifikationsinhibitoren bei der Stickstoffdüngung als Klimaschutzmaßnahme. Das beantragte Projekt der CAU Kiel ist Teil eines Verbundprojektes welches sowohl ein deutschlandweites Netzwerk abgestimmter Feld- (8 Standorte) und Laborversuche (4 Labors) zu den Wirkungen von Nitrifikationsinhibitoren auf die Stickstoffdynamik im Boden, die direkte N2O-Emission, die Nitratauswaschung sowie die Stickstoffeffizienz und die Qualität und Höhe der Erträge als auch integrierte Untersuchungen zu Wirkungen auf das Bodenmikrobiom (Zielorganismen und Nichtzielorganismen), die Verlagerung von Hemmstoffen, die Interaktion mit anderen umwelt- und klimawirksamen Emissionen (Ammoniak, Methan) sowie die ökonomische Bewertung von Nitrifikationshemmstoffen als Klimaschutzmaßnahme umfasst. Das Teilprojekt ist an der Modellierung und Regionalisierung der Wirkungen von Nitrifikationshemmstoffen, die Abbildung möglicher Klimaschutzwirkungen im Treibhausgasemissionsinventar Deutschlands, die zusammenführende Bewertung als mögliche Klimaschutzmaßnahme sowie der Wissenstransfer in die Praxis beteiligt. Es ist federführend bei der Modellierung der Stickstoffauswaschung als Komponente der indirekten THG-Emissionen. Wesentliche Ziele dieses des Projektes sind die standortdifferenzierte Erfassung und Bewertung - des annuellen Effekts von NI auf die direkte N2O Emission, - der Wirkung von NI auf Ammoniakemissionen und auf die Methanaufnahme von Böden, - der Wirkung von NI auf Ertragseffekte (Höhe, Qualität) und die Stickstoffnutzungseffizienz, - der Wirkung von NI auf die annuelle Nitratauswaschung, - der Wirkungen verschiedener Inhibitorprodukte, - der Effektivität von NI nach mehrmaliger und mehrjähriger Anwendung.