„Wie viel Kohlenstoff braucht der Mensch?“

Hermann Pütter

Der globale Kohlenstoffkreislauf

Mit Blick auf den Klimawandel und die Verknappung fossiler Ressourcen wird die Forderung nach einer dekarbonisierten Gesellschaft erhoben. Das bedeutet vor allem, dass unsere Energieversorgung zügig Abschied nehmen soll von Kohle, Erdöl und Erdgas. Die Verschiebung von Kohlenstoff aus den Lagerstätten der Erdkruste in die Atmosphäre und in die Ozeane setzt unserer Wirtschaftsweise deutliche Grenzen. Leider hat die Idee einer kohlenstoffarmen Wirtschaftsweise zwei Schwachstellen: Sie konzentriert sich ausschließlich auf fossilen Kohlenstoff und sie ist blind für die Folgen unseres Zugriffes auf Biomasse. Schon heute greift die Menschheit viel intensiver in den globalen Kohlenstoffkreislauf ein, als es die Energiebilanzen darstellen. Neben den fossilen Energieressourcen, deren Kohlenstoff wesentlich die Treibhausgasbilanzen bestimmt, setzt der Mensch auch auf Kohlenstoff aus Biomasse, der als "klimaneutral" unberücksichtigt bleibt. Darüber hinaus verwenden wir carbonathaltige Mineralien (Abb. 1).
Im globalen Kohlenstoffkreislauf spielt die menschliche Technosphäre nur eine sehr untergeordnete Rolle, unsere Treibhausgasemissionen (8,2 Mrd. t C (Abb. 1); heute 8,4 Mrd. t (Abb.3)) betragen ein Zehntel Umsätze der Biosphäre. Über die jährliche Photosyntheseleistung von Pflanzen, Algen und Bakterien werden rund 100 Milliarden Tonnen Kohlenstoff aus dem CO2 der Atmosphäre in Biomasse gebunden. Etwa ein Drittel dieser Umsetzung erfolgt in den Ozeanen, zwei Drittel erfolgen terrestrisch. Der Energieinhalt der jährlichen Nettoprimärproduktion an Biomasse übersteigt den Energieinhalt des heutigen Verbrauchs an Öl, Kohle und Erdgas um mehr als das Fünffache. Eine verstärkte Nutzung biogenen Kohlenstoffs gilt deshalb als wichtiger Baustein in einer nachhaltigen Entwicklung.

Abbildung 1: Der globale Kohlenstoffkreislauf (nach M. Latif: Bringen wir das Klima aus dem Takt, Fischer Taschenbuch Verlag, Frankfurt 2007, ISBN 978-3-596-17276-4, S 65)

Nutzung von Biomasse

Bei der Nutzung von Biomasse taucht ein bedeutendes Problem auf. Ein vollständiges Abernten von angebauter Biomasse würde die Fruchtbarkeit der bebauten Flächen rasch zerstören. Wir brauchen also Biomasse, auch wenn wir sie nicht antasten (Abb. 2). Die Grenze um den Begriff brauchen kann hierbei enger oder weiter gezogen werden. Wie viel Masse müssen wir dem Gebrauch eines Stoffes zuschlagen, um ein realistisches Bild zu erhalten? Die Beschäftigung mit dieser Frage ist keine intellektuelle Spielerei. Gerade beim Thema Biomasse ist man schnell heraus aus dem Elfenbeinturm und in der Realität angelangt.

Wie viel der jährlich nachwachsenden Biomasse dürfen wir nutzen? Die Antwort ist sehr umstritten. Dies zeigt die weite Streuung der Szenarien, Annahmen und Prognosen über das so genannte Biomassepotenzial. Einige Szenarien sehen die Grenzen fast schon erreicht, andere können sich eine Vervielfachung der heutigen Eingriffe vorstellen. Der Grund für die Divergenz liegt zum Teil an der sehr unübersichtlichen Faktenlage; man ist auf unvollständiges Datenmaterial und grobe Annahmen angewiesen. Hauptursache für die Unsicherheit in den Voraussagen ist aber der Faktor Mensch: Welchen Druck auf die Biosphäre hält er für zulässig? Wie wird er mit den gefährdeten Ressourcen, Wasser und Boden, umgehen? Wie sehr ist er bereit, seine Lebensgewohnheiten zu ändern? Wie sehr ist er bereit, gerecht zu teilen?
In dem Buch, Life Counts - eine globale Bilanz des Lebens, aus dem Jahre 2000 wird dargelegt, dass eine einzige Spezies, die Menschheit, schon heute enorme Ansprüche auf die Verfügung über die Biomasse erhebt (siehe Woche 6). Dieser ökologische Druck auf die Erdkruste, die Biosphäre und die Atmosphäre ist ein Großexperiment, dessen Ausgang ungewiss ist.

Der Frage, ob es sinnvoll sei, diesen Druck etwas zurückzunehmen, wird meist die Forderung entgegengestellt, erst die Folgen unseres Experimentes exakt vorherzusagen. Das ist seltsam. Schon geringe Konstruktionsfehler bei Automarken werden sofort behoben, wenn unter seltenen und ungünstigen Umständen Gefahr für die Insassen denkbar ist; deutlich wahrscheinlichere Gefahren für die Insassen des Raumschiffs Erde werden aber wegdiskutiert. Wie würde dieser Disput verlaufen, wenn eine andere Spezies sich anschicken würde, ebenfalls einen Totalanspruch auf den Kohlenstoff unseres Planeten zu erheben?

Abbildung 2: Wie viel Kohlenstoff „braucht“ der Mensch?

Das HANPP-Konzept

Ein Versuch, der Diskussion eine belastbare Zahlenbasis zu geben, ist das HANPP-Konzept (Human Appropriation of terrestrial Net Primary Production). In ihm wird die vom Menschen genutzte und dabei auch zerstörte Biomasseproduktivität der Gesamtproduktivität der kontinentalen Biosphäre gegenübergestellt. Danach liegt unser heutiger Bedarf an Biomasse, gemessen in Kohlenstoff, schon bei einem Sechstel der terrestrischen Nettoprimärproduktion! (Abb. 3)
Die terrestrische Kohlenstoffproduktion in Form von Biomasse beträgt etwa 60 Mrd. t C. Die vom Menschen geerntete Biomasse enthält 8,8 Mrd. t C, der Kohlenstoffeinsatz durch fossile Energieträger beträgt 8,4 Mrd. t. Zusätzlich "beansprucht" der Mensch noch weitere Kohlenstoffmengen, indem er Wälder abbrennt. Die Menschheit benötigt für ihre Kultur rund 17 Mrd. Tonnen Kohlenstoff jährlich. Unser tatsächlicher Kohlenstoffeinsatz ist also doppelt so hoch wie die Kohlenstoffmengen, die in der Treibhausgasbilanz ausgewiesen werden. Ein Grund dafür ist die "klimaneutrale" Umwandlung von Biomasse in CO2 oder in CH4, die nicht in die Bilanz eingeht.

Ein typisches deutsches Frühstück

Wie sehen die deutschen Zahlen aus? Die relevanten Werte für Deutschland sind aus Daten des Umweltbundesamtes, des statistischen Bundesamtes, der Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen, AGEB, sowie weiteren Stoffstromanalysen ableitbar (Abb. 4). Der Umsatz Deutschlands an Kohlenstoff beträgt 0,6 Mrd. t, der Biomasseanteil davon erreicht fast 1 % der oberirdischen Biomasseproduktion. Wohin würde es führen, wenn wir in einer "dekarbonisierten Gesellschaft" ausschließlich auf biogenen Kohlenstoff zurückgreifen würden? Und was würde geschehen, wenn sich bald 8 Milliarden und in der ferneren Zukunft über 9 Milliarden Menschen auf gleiche Weise mit Kohlenstoff versorgen? Die Menschheit würde die gesamte Biomasse "verfrühstücken", die jährlich auf den Landmassen durch Photosynthese bereitgestellt wird.
Würde der Durchschnittsdeutsche den gesamten Materialbedarf, den er täglich "braucht", auf seinen Frühstückstisch geliefert bekommen, entspräche das einem Vielfachen seines Körpergewichts, darin enthalten sind 20 kg Kohlenstoff, also mehr als sein eigener Körper enthält (Abb. 5).

Abbildung 3: Die Kohlenstoffbilanz der Menschheit heute
Werte für 2007 , teilweise hochgerechnet aus Zahlen zwischen 2000 und 2005
1) Erntereste, Mist, Gülle etc.; siehe H. Haberl et al. PNAS, 104 (2007), 12943

Das Kohlenstoffdilemma

Selbst wenn die Daten erst ein grobes Bild liefern, zeigen sie, dass wir den Weg in eine dekarbonisierte Wirtschaftsweise grundlegend überdenken müssen:

Wir stehen vor einem Dilemma: Einerseits müssten wir rasch unseren Kohlenstoffbedarf senken, wenn wir in Richtung einer nachhaltigen Entwicklung umsteuern wollen. Anderseits fehlt uns der Kompass auf dem technischen, ökologischen und sozialen Pfad, den wir beschreiten müssen.

Abbildung 4: Der Kohlenstoffmetabolismus in Deutschland
Angaben in Jahreswerten; Daten berechnet aus:
1) Umweltbundesamt, Texte 02/08, Ressour-cenverbrauch von Deutschland – aktuelle Kennzahlen und Begriffsbestimmungen (Biomasse) ;
2) AGEB Energiebilanz Deutschland 2007 (Fossile Energieträger);
3) Öko Institut 2004: Stoffstromanalyse zur nachhaltigen energetischen Nutzung von Biomasse

Abbildung 5: Ein typisches deutsches Frühstück (Quelle: Umweltbundesamt: Texte 02/08: Ressourcenverbrauch von Deutschland – aktuelle Zahlen und Begriffsbestimmungen)

Was ist zu tun?

Wir stehen vor einer Herkulesaufgabe. Wie gehen wir sie an?

So könnte eine Doppelstrategie verfolgt werden, die kluge Verhaltensänderungen mit effizienten neuen Technologien verbindet.

Schlauer Fuchs

Unser Schlauer Fuchs diese Woche ist Wolfgang M. aus Ulm. Zur Frage:

Wie hoch ist der Anteil des menschlichen Bedarfs an Biomasse (gemessen in Kohlenstoff) an der terrestrischen Nettoprimärproduktion (von Kohlenstoff)?

Schickte er uns die erste richtige Antwort.
Bitte sehen Sie bis zur Veröffentlichung des nächsten Beitrags mit einer neuen Frage von einer E-Mail-Antwort an schlauerfuchs@gdch.de ab.


Kontakt

Dr. Hermann Pütter
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Fax: +49 (0)6321 88566
E-Mail: puetter-neustadt@t-online.de

Literaturhinweise

[1] K. H. Erb, H. Haberl, F. Krausmann, C. Lauk, C. Plutzar, J. Steinberger, C. Müller, A. Bondeau, K. Waha, G. Pollack, Eating the planet: feeding and fuelling the world sustainably, fairly and humanely - a scoping study, social ecology vienna , Universität Klagenfurt, PIK Potsdam, Commissioned by Compassion in World Farming and Friends of the Earth UK, Wien 2009, ISSN 1726-3816, (1a) Diskussion der Szenarien S. 93
[2] Th. M. Smith, R. L. Smith, Ökologie, 6. Auflage, Pearson Studium, München 2009, 585, Berlin Verlag, Berlin 2000, ISBN 978-3-8273-7313-
[3] M. Gleich, D. Maxeiner, M. Miersch, F. Nicolay, Life Counts - Eine globale Bilanz des Lebens, 7 ISBN 978-3-8270-0350-4
[4] H. Haberl, K-H. Erb, F. Krausmann, Global human appropriation of net primary production, Encyclopedia of Earth, 10.12.2008, http://www.eoearth.org/article/Global_human_ap-propriation_of_net_primary_production
Deutsche Zahlen:
[5] Umweltbundesamt, Texte 02/08, Ressourcenverbrauch von Deutschland - aktuelle Kennzahlen und Begriffsbestimmungen
[6] Öko-Institut e.V.: Stoffstromanalyse zur nachhaltigen energetischen Nutzung von Biomasse, 2004, 207, ISBN 3-934490-20-4
Wiederaufforstung und Argoforstwirtschaft:
[7] J.O. Metzger, A. Hüttermann, Naturwissenschaften 96 (2009), 279-288
[8] DLR, AQUA-CSP Concentrating Solar Power for Seawater Desalination, Final Report, 2007, Annex 6. N. El Bassam, AQUA-CSP: Concept of Multi-Purpose Plants for Agriculture; http://www.dlr.de/tt/aqua-csp
[9] W. Maathai, Chapter 10 in Global Sustainability - A Noble Cause, H. Schellnhuber, H. Molina, N. Stern, V. Huber, S. Kadner (eds.), Cambridge University Press, Cambridge, ISBN-13: 9780521769341