Vor dem Hintergrund der Diskussion über die Entnahme und Speicherung von CO 2 (Carbon Dioxide Removal) kommt die Frage auf, ob es auch Technologien gibt, um das 30-fach klimawirksamere Methan (CH 4 ) aus der Atmosphäre zu entfernen (Methane Removal). Methan wird in der Atmosphäre durch natürliche Oxidationsprozesse mit einer mittleren Verweilzeit von 9 bis 12 Jahren in CO 2 umgewandelt. In diesem Factsheet wird der Entwicklungsstand von technischen Ansätzen vorgestellt, die diesen Prozess beschleunigen und Methan bei der aktuellen atmosphärischen Konzentration von ca. 2 ppm aus der Atmosphäre entfernen sollen. Die Ansätze sind keine Alternative zu Vermeidung und Reduktion der Methanemissionen. Veröffentlicht in Fact Sheet.
Insbesondere ältere Menschen, aber auch Babys und Kleinkinder, chronisch Kranke, Wohnungslose und Menschen, die im Freien arbeiten, sind stark von der Hitzebelastung betroffen. Besonders das menschliche Herz-Kreislauf-System wird durch extrem hohe Temperaturen stark beansprucht und kann im Extremfall zum Tod führen. Weltweit nehmen die Hitzeextreme zu und damit auch die gesundheitliche Belastung der Menschen – vor allem für vulnerable Gruppen. Mit einem Mix aus rechtlichen Vorgaben, Prävention und konkreten Maßnahmen wird in Deutschland versucht, die Hitzefolgen abzumildern. Welche Erfolge zu verzeichnen sind und wo noch Handlungsbedarf herrscht zeigt der folgende Beitrag. Temperaturrekorde, Tropennächte und Hitzewellen: Als Folge des Klimawandels häufen sich die Hitzeextreme: „Die Zahl der Heißen Tage und der Tropennächte hat [seit den 1980ern] signifikant zugenommen“, heißt es im aktuellen Monitoringbericht zur Deutschen Anpassungsstrategie an den Klimawandel . Seit 2005 gab es demnach im deutschlandweiten Mittel kein Jahr mehr ohne Hitzewarnungen. Laut aktuellem „ Sachstandsbericht Klimawandel und Gesundheit “ des Robert-Koch-Instituts ( RKI ) wurden acht der zehn wärmsten Sommer seit Beginn der systematischen Wetteraufzeichnung in Deutschland (1881) in den vergangenen 30 Jahren registriert. Ein Trend, der sich fortsetzen wird: Infolge des Klimawandels werden Heiße Tage und Hitzewellen in Deutschland weiter zunehmen, so der RKI-Bericht. Je nach Klimaentwicklung könnte sich die Zahl der Hitzewellen bis zum Ende des Jahrhunderts vervierfachen. Für Viele bedeutet das eine große Gesundheitsbelastung. Vor allem für vulnerable Gruppen wie die Jüngsten und Ältesten in der Bevölkerung, Wohnungslose, Personen mit chronischen Erkrankungen oder diejenigen, die draußen arbeiten müssen, ist die zunehmende Hitze ein Problem – das im schlimmsten Fall tödlich enden kann. Laut RKI-Bericht kann Hitze bestehende Beschwerden wie Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems, der Atemwege oder der Nieren verschlimmern und bei zahlreichen Medikamenten teils schwerwiegende Nebenwirkungen auslösen. Während Hitzeperioden wird regelmäßig ein deutlicher Anstieg der Sterbefälle beobachtet. Um die hitzebedingten Todesfälle und Krankenhauseinweisungen zu reduzieren und die Hitzebelastung der Menschen zu minimieren, sind viele kurz-, mittel- und langfristigen Maßnahmen nötig. Die Bundesregierung hat daher einen klaren Fokus: „Der Klimawandel wird Hitzeschutz zu einem Dauerproblem machen. Darauf muss Deutschland systematisch vorbereitet werden“, sagte Bundesgesundheitsminister Karl Lauterbach auf der 2. Hitzeschutzkonferenz im Mai 2024 und legte dabei einen ganzen Katalog an Hitzeschutzplänen und Empfehlungen vor. Die Handlungsempfehlung zur Erreichbarkeit vulnerabler Gruppen etwa bietet Tipps und Checklisten, wie die Kommunikation mit diesen Personengruppen gelingt. Das seit 01. Juli 2024 in Kraft getretene Klimaanpassungsgesetz stärkt unter anderem den Hitzeschutz und betont die Notwendigkeit, auf kommunaler Ebene Klimaanpassungskonzepte mit Maßnahmenplänen unter Berücksichtigung von Hitzeextremen zu erstellen – beispielsweise durch Hitzeaktionspläne. Wie diese Pläne aussehen können, zeigt die vom Bundesumweltministerium publizierte Bund/Länder- Handlungsempfehlung aus dem Jahr 2017. Neben rechtlicher Rahmenbedingungen setzt der Bund stark auf Aufklärung – etwa mit dem „Infopaket Hitzeschutz“, das an alle Bürgermeister*innen der rund 1.000 Kommunen in Deutschland verschickt wurde oder mit dem Hitzeknigge des Umweltbundesamts , das Kommunen als Kommunikationsinstrument nutzen können. Zentral für den Hitzeschutz sind außerdem finanzielle Mittel, mit denen die Regierung Maßnahmen unterstützt. Zu diesem Zweck wurde jüngst die Förderrichtline „Klimaanpassung in sozialen Einrichtungen“ des Bundesumweltministeriums fortgeschrieben, das zwischen 2020 und 2023 für die Umsetzung investiver Maßnahmen, unter anderem zur Anpassung an Auswirkungen von Hitzewellen und zur Hitzevorsorge, 150 Millionen Euro bereitgestellt hat. Bundesweite Aktionstage sollen die Bevölkerung für das Thema sensibilisieren: Am 5. Juni 2024 veranstalteten bereits zum zweiten Mal mehrere Akteure des Gesundheitswesens den Hitzeaktionstag. „Das wurde dann eher zu einer bundesweiten Hitzeaktionswoche, denn wir hatten wahnsinnig viele dezentrale Aktionen und Veranstaltungen“, sagt Maike Voss, Mitglied bei der Deutschen Allianz Klimawandel und Gesundheit (KLUG), die den Aktionstag mitveranstaltet hat. „Der Hitzeaktionstag hat neben der Aufklärung das Ziel, möglichst viele Akteure bis hin zu kleinen Vereinen zu vernetzen.“ Wie viel in der Praxis bereits passiert, weiß Jonas Gerke, wissenschaftlicher Mitarbeiter bei KLUG. Die aus seiner Sicht wichtigste Maßnahme sind Hitzeaktionspläne. „Sowohl auf Länderebene als auch im kommunalen Bereich gibt es mittlerweile viele Regionen die Hitzeaktionspläne ausgearbeitet haben oder gerade mit deren Erstellung beschäftigt sind“, sagt Gerke. In Sachen Hitzeaktionsplan war die Stadt Mannheim Pionierin: Auf Geoportalen, Webseiten und Stadtplänen sind Informationen zu kühlen Orten hinterlegt. Dortmund wiederum erstellte die Broschüre „Hitzehelfer“ und richtete ein Hitzetelefon ein. In Brandenburg läuft ein Projekt zur Schulung und Installation von Hitzehelfer*innen , die sich um ältere Menschen kümmern. In Berlin hat sich eine deutschlandweit einzigartige Allianz zu dem Thema gebildet: das Aktionsbündnis Hitzeschutz Berlin . Ins Leben gerufen wurde sie von der Ärztekammer Berlin, der Senatsverwaltung für Wissenschaft, Gesundheit und Pflege sowie KLUG. „In dem Bündnis werden Lösungen für die Praxis und nicht für die Schublade gesucht“, sagt Gerke. Unter anderem wurden 2022 Musterschutzpläne – etwa für Krankenhäuser, Arztpraxen, Bezirke oder die stationäre Pflege – erstellt. „Bei Pflegeheimen können Pfleger die Bewohner mit kleinen Trinkwettbewerben animieren und bei Hitzewellen leichte und wasserreiche Kost ausgeben“, nennt Gerke Praxisbeispiele. Flankierend zu konkreten Maßnahmen wird vielerorts zum Thema Klimaanpassung und Gesundheit geforscht, etwa an der Ludwig-Maximilians-Universität München. Dort läuft ein Forschungsprojekt zum Thema „Hitzeservice statt Hitzestress – was brauchen Kommunen, um zum Thema Gesundheitsschutz bei Hitze zu informieren und zur Entwicklung und Umsetzung eigener Maßnahmen angeregt zu werden?“. Unstrittig ist, dass gesundheitliche Belastungen am besten vermieden werden, indem die Bevölkerung sowie das Gesundheitssystem auf bevorstehende Hitzeperioden frühzeitig vorbereitet werden. „Dazu gibt der Deutsche Wetterdienst auf seiner Webseite und über Apps die entsprechenden Warnungen heraus“, sagt Gerke. „Diese sollen dann etwa an Bushaltestellen oder in U-Bahnhöfen auf Bannern angezeigt und an Einrichtungen weitergeleitet werden, die mit Risikogruppen arbeiten.“ Die Einrichtungen und Vereine können so rechtzeitig reagieren: „In Pflegeheimen kann kurzfristig mehr Personal eingeteilt werden, das Getränke verteilt, Kindergärten können einige Stunden im Wald einplanen, Handwerker stellen – wenn möglich – ihre Arbeitszeiten um und es werden Räume bewusster kühl gehalten, etwa indem früh morgens gelüftet wird und die Rollos unten bleiben“, zählt Gerke sinnvolle Maßnahmen auf. Im Fokus stehen auch Trainer*innen von Sportvereinen, die im Hitzefall etwa für Kühlzonen sorgen sollen – oder ein Spiel absagen. Eine Risikogruppe, die dabei laut Maike Voss nicht vergessen werden darf, seien junge Menschen mit geringer Risikowahrnehmung. „Das Hitzeproblem trifft nämlich keineswegs nur ältere Menschen. Gerade in Verbindung mit Alkohol merken viele die Belastung nicht und werden übermütig“, sagt sie. „Auch diese Gruppe muss abgeholt und über die Gefahren und Lösungen informiert werden.“ Daneben helfen bauliche Maßnahmen: „Vonseiten der Stadtplanung gibt es schon seit Jahrzehnten langfristige Überlegungen, wie verhindert werden kann, dass sich die Städte aufheizen und der sogenannte städtische Wärmeinseleffekt verringert werden kann“, sagt Jonas Gerke. „Flächenentsiegelungen und eine blau-grüne Infrastruktur sind sehr gute Maßnahmen, auch wenn sie teilweise noch zu langsam in die Umsetzung kommen.“ Die Fassadenbegrünung, das Pflanzen von Bäumen oder die Verschattung von Plätzen helfen bei der Hitzeprävention in Städten. Trotz vielfältiger Projekte und Pläne hakt es laut Maike Voss oft an der Umsetzung. „Ein Problem ist, dass in vielen Kommunen die Frage gestellt wird: Wer kümmert sich überhaupt um den Hitzeschutz? Ist das eher das Gesundheitsamt oder das Umweltamt oder jemand anderes? Hier muss unserer Meinung nach klar in die Gesundheitsdienstgesetze der Länder reingeschrieben werden, dass grundsätzlich die Gesundheitsämter auch eine Rolle spielen.“ Obendrein brauche es ihrer Ansicht nach mehr Unterstützung für die kommunale Ebene – besonders bei kleinen Kreisen und Gemeinden. Jonas Gerke benennt ein zweites Problem: „Bislang werden die meisten Maßnahmen über Projektmittel finanziert, die irgendwann auslaufen“, sagt er. Daher würden sich Hitzeaktionspläne häufig nur mit kurzfristigen und günstigen Maßnahmen befassen. „Hier braucht es mehr nachhaltige und niederschwellige Förderung.“ Das sei aus gesundheitlicher aber auch aus wirtschaftlicher Sicht sinnvoll: „Die Kosten, die auf uns zukommen, wenn nichts gemacht wird, sind um ein Vielfaches höher.“ Dieser Artikel wurde als Schwerpunktartikel im Newsletter Klimafolgen und Anpassung Nr. 91 veröffentlicht. Hier können Sie den Newsletter abonnieren.
Aktuelle sektorübergreifende Szenarienarbeiten des Umweltbundesamtes zeigen, dass mit einer ambitionierten Minderungsstrategie Treibhausgasneutralität bis 2045 theoretisch noch ohne die Technologie der Kohlenstoffabscheidung und -einlagerung möglich ist. Werden ergänzend technische Maßnahmen in die Transformation integriert, werden robust Treibhausgasneutralität und schon 2045 Netto-Negativemissionen ermöglicht. Ein moderater Hochlauf der technischen Negativemissionen in einer Größenordnung von -6 Mio. t CO 2 bis 2045 scheint angemessen. Die festgelegten Ziele für den Sektor LULUCF können in 2045 noch erreicht werden. Gelingen kann dies mit einer Offensive für Wälder, Moorböden und Agroforst, die zu den wichtigsten Elementen des Instrumenten- und Maßnahmenspektrums zählen. Veröffentlicht in Fact Sheet.
In dem beantragten Vorhaben soll eine bereits erprobte, effiziente und für die Synthese von eFuels ausgelegte DAC-Technologie des ZSW, die bislang als Demonstrator im Maßstab 1 kg/h CO2 (DAC1) validiert wurde, aufgegriffen in Kooperation mit den Projektpartnern ela und atmosfair industrialisiert und erstmalig in den Maßstab 100 kg/h CO2 (DAC100) umgesetzt werden. Die Wäscher-basierte Technologie zeichnet sich durch eine kontinuierliche Betriebsweise, Nutzung von Prozessabwärmen (Elektrolyse bzw. nachgelagerte Synthese) und insbesondere eine einfache Skalierbarkeit aus. Beim Engineering des DAC100-Prototypen sollen insbesondere auch für die Industrialisierung relevanten Aspekte wie Fertigbarkeit in Serie, Robustheit und Recyclingfähigkeit der eingesetzten Materialien berücksichtigt werden. Ziel des Vorhabens ist es, die Technologie im Maßstab DAC100 in realer Einsatzumgebung im e-gas-Anlagenkomplex in Werlte zu betrieben und durch Vermessung der Performancedaten zu validieren. Hierzu wird die Technologie zur CO2-Bereitstellung in den Produktionsstandort für regeneratives Methan und LNG des Projektpartners ela integriert und im Demonstrationsbetrieb über mehrere Tausend Stunden betrieben. Ziel des Projektes und der begleitenden Wirtschaftlichkeitsanalysen ist es, die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens nachzuweisen und die nächsten Skalierungsschritte in den energietechnischen relevanten Tonnen-Maßstab vorzubereiten. Es ist geplant, dass die Anlage nach Projektende im e-gas-Anlagenkomplex in Werlte weitergetrieben und regeneratives Luft-CO2 für die dortigen Syntheseprozesse bereitstellt.
Für Treibhausgasneutralität und im Einklang mit dem Übereinkommen von Paris, sind primär Minderungsmaßnahmen (Vermeidung und Substitution) umzusetzen und die verbleibenden Emissionen auf ein Minimum zu reduzieren. Zum Ausgleich der langfristig entstehenden unvermeidbaren Treibhausgasemissionen ist die Entnahme von CO2 aus der Atmosphäre notwendig (vgl. UBA-Publikationen zum RESCUE-Projekt). Die bisherigen europäischen Klimaschutzziele lassen diese Trennung bei der Zielerreichung noch weitgehend offen. Das Vorhaben fokussiert die europäische Ebene und soll konzeptionelle Fragen zur Einbindung negativer Emissionen in die Klimaschutzziele klären. Als Ausgangspunkt sollen bestehende konzeptionelle und regulatorische Ansätze der einzelnen EU-Mitgliedstaaten analysiert werden. Weiterhin ist der zunehmende ad-hoc Beratungsbedarf in diesem Themenfeld zu decken.
Im Rahmen des beantragten Vorhabens Air2Fuel soll eine effiziente und für die Synthese von eFuels ausgelegte DAC-Technologie des ZSW umgesetzt werden. Die Technologie wurde bereits im Maßstab 1 kg/h CO2 (DAC1) an einem Demonstrator validiert und soll im Rahmen des Projektes in Kooperation mit den Projektpartnern industrialisiert und erstmalig in den Maßstab 100 kg/h CO2 (DAC100) überführt werden. Die Wäscher-basierte Technologie besteht aus einem Ab- und Desorber und nutzt eine Polyethyleniminlösung als Sorbens. Die Technologie zeichnet sich durch eine kontinuierliche und robuste Betriebsweise, der Einbindung und Nutzung von Prozessabwärmen (Elektrolyse bzw. nachgelagerte Synthese) sowie einer einfachen Skalierbarkeit aus. Bei der Konzeption und technischen Entwicklung des DAC100-Prototypen sollen insbesondere auch für die Industrialisierung relevante Aspekte wie Serienfertigung, Robustheit und Recyclingfähigkeit der eingesetzten Materialien berücksichtigt werden. Dies betrifft insbesondere das bislang eingesetzte CO2-Sorbens, das in dem ZSW-Teilvorhaben weiterentwickelt werden soll.
Die verstärkte Umwandlung von Biomasse in hochwertige Energieträger und hier vor allem in Wasserstoff wird in den nächsten Jahren eine entscheidende Rolle in der Erreichung der nationalen Ziele zur Emissionsreduktion spielen. Durch die Verwendung von biogenen Rest- und Abfallstoffen zur Produktion von Biogas wird bereits ein wichtiger Beitrag geleistet. Das resultierende Biogas wird durch seine Verbrennung jedoch fast ausschließlich für die Erzeugung von Strom und Wärme verwendet, wodurch somit erneut CO2 freigesetzt wird. Ein entscheidender Beitrag für die Reduktion der Treibhausgasemission kann mithilfe dieses Vorgehens folglich nicht geleistet werden. Aus diesem Grund ist das Ziel des Projekts die Entwicklung eines energieautarken Plasma-Pyrolyse Moduls zur Erzeugung von grünem Wasserstoff aus Biomasse mit gleichzeitiger CO2-Entnahme in Form von immobilisiertem Kohlenstoff. Hierfür wird innerhalb der Projektarbeiten eine innovative Verfahrenskette aus Biogasaufbereitung, Umsetzung des Biomethans zu Wasserstoff über einen Mikrowellen-Pyrolysereaktor und die Reinigung des Wasserstoffs entwickelt. Zusätzlich wird die Stromerzeugung für den Spaltungsprozess über ein angegliedertes BHKW entwickelt und dieses Gesamtverfahren zu einer Pilotanlage zusammenführt. Durch die Kopplung des Reaktors an Biogasanlagen wird erstmals die Möglichkeit einer dezentralen Wasserstoff-Produktion mit negativem CO2-Fußabdruck geschaffen und praxisnah demonstriert.
Es ist bekannt, dass Vulkanausbrüche das Klima auf verschiedene Weise beeinflussen. Diese reichen von kurzfristigen Auswirkungen wie Sulfat-Injektionen, die die einfallende Sonnenstrahlung reduzieren und zu Abkühlung führen, bis zu mittelfristigen Auswirkungen wie Erwärmung durch Kohlendioxid-Entgasung. Langfristig können Auswirkungen wie eine verstärkte Verwitterung eingelagerter Basalte zu einer Entfernung von Kohlendioxid und damit Abkühlung führen. Lange Perioden intensiven Vulkanismus, die als Large Igneous Provinces (LIPs) bekannt sind, können besonders tiefgreifende Auswirkungen auf das Klima haben, wobei mehrere LIPs entweder mit der globalen Erwärmung oder Abkühlung in der Erdgeschichte sowie mit Massenaussterben in Verbindung gebracht werden. Das Paläozän-Eozän-Temperaturemaximum (PETM), eine 200.000 Jahre lange Periode intensiver globaler Erwärmung vor ca. 56 Millionen Jahren, ereignete sich zur gleichen Zeit wie die Entstehung eines LIP, der North Atlantic Igneous Province (NAIP). Die NAIP-Entstehung wurde als Ursache für das PETM vorgeschlagen, da während des Vulkanismus Kohlendioxid und Methan freigesetzt werden, welches zu einer schnellen Erwärmung führt. Es wurde auch vermutet, dass die Ablagerung von Vulkanasche während des NAIP das Klima abgekühlt hat. Als solches ist das PETM eine ideale Periode, um die Auswirkungen des Vulkanismus auf das Erdsystem zu untersuchen. Expedition 396 des International Ocean Discovery Program (IODP) hat erfolgreich eine Reihe von langen Sedimentsequenzen aus dem PETM-Zeitalter am norwegischen Rand geborgen. In diesem Projekt beabsichtige ich, detaillierte deskriptive, geochemische und modellbasierte Untersuchungen mit den Sedimenten der Expedition 396 durchzuführen, um die Rolle des NAIP-Vulkanismus im PETM zu dokumentieren. Erstens wird die Intensität des Vulkanismus durch neue Schätzungen der Kohlendioxid-, Methan- und Sulfatemissionen bewertet, um die Rolle der Gase auf den Klimawandel zu bestimmen. Durch detaillierte geochemische Untersuchungen werden die Auswirkungen der Ascheablagerung auf den Kohlenstoffkreislauf bewertet mit Schwerpunkt auf der Rolle der Asche als Nährstofflieferant für Phytoplankton liegt. Die potenziellen Auswirkungen der Ascheablagerung auf die Speicherung von Kohlenstoff im Sediment werden ebenfalls geochemisch und isotopisch untersucht. Abschließend werden die Ergebnisse unter Verwendung von Erdsystemmodelle kombiniert, um die genaue Rolle des Vulkanismus im PETM zu bestimmen. Die erwarteten Ergebnisse werden uns neue Erkenntnisse über die Rolle der LIP-Entstehung und der Ablagerung von Vulkanasche beim Klimawandel geben. Sedimente von Expedition 396 bieten eine einzigartige Gelegenheit, den geochemischen Abdruck des Vulkanismus hochauflösend zu untersuchen. Die Ergebnisse dieser Arbeit werden zu einer erheblichen Verbesserung unseres Verständnisses des PETM führen.
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