Kohlendioxid

Dieser Beitrag ist eine modifizierte Fassung eines Artikels auf meinem Blog „Straßen aus Protactinium“.

Immer wieder entstehen Diskussionen um fossile Kohlenwasserstoffe als Energiequelle, vor allem darum, ob ihre Nutzung einen Einfluss auf das Erdklima hat. Es ist bemerkenswert, dass so gut wie alle, die dies bejahen, von vorwiegend negativen Effekten ausgehen: Der Meeresspiegel könnte steigen, Hitze- und Dürrewellen zuschlagen, Taifune stärker und häufiger auftreten. Kaum jemand, der den anthropogenen Klimawandel als real ansieht, nimmt an, dass die Folgen auch positiv sein könnten: Es wäre beispielsweise denkbar, dass dann auch arktische und subarktische Gebiete in Kanada und Russland für die Landwirtschaft nutzbar werden, zum einen wegen wärmerer Temperaturen und stärkerer Niederschläge, zum anderen da Pflanzen nachweislich besser wachsen, wenn sie mehr Kohlendioxid zur Verfügung gestellt bekommen. Gärtner fluten Gewächshäuser zuweilen mit Kohlendioxid, um ihre Ernteerträge zu steigern.

Ich sehe die Diskussion um den anthropogenen Klimawandel als bestenfalls akademisch an. Ob es ihn gibt oder nicht ist für das zukünftige Fortschreiten der Menschheit irrelevant. Das möchte ich nun begründen.

Zweierlei ist klar: Erstens – der Verbrauch an fossilem Kohlenstoff wird in den kommenden Jahrzehnten mit hundertprozentiger Sicherheit nicht fallen. Selbst wenn die Stromerzeugung komplett auf nichtfossile Quellen umgestellt wird, werden wir vorläufig weiterhin Erdöl als Energiequelle für den Großteil unserer Technologie einsetzen. Die meisten unserer Maschinen – Autos, Schiffe, Flugzeuge, Dieselloks, Rasenmäher, Heizungen, LKWs, Heckenscheren, Schienenbusse, Mopeds, Hubschrauber und viele weitere – funktionieren nun mal, indem aus Erdöl gewonnene Flüssigtreibstoffe in ihnen verbrannt werden. Dies macht den überwiegenden Teil unseres Energieverbrauchs aus. Elektrizität ist auch sehr wichtig, versorgt aber bislang nur eine kleinere Teilmenge der Apparate. Da Milliarden von Menschen weltweit aus der Armut drängen, wozu der Zugang zu Technik erforderlich ist, wird auch der Erdölverbrach der Menschheit vorläufig weiter steigen, egal wieviele Hybridautos und Passivhäuser reiche Europäer anzuschaffen gedenken.

Zweitens: Längerfristig, zum Beispiel ab der zweiten Hälfte dieses Jahrhunderts, ist selbstverständlich auch ein Ersatz des Erdöls durch nichtfossile Optionen nicht nur denkbar, sondern sogar unerlässlich. Dies gilt unabhängig davon, ob und wann dieser Rohstoff verknappt (d.h. sein Abbau unwirtschaftlich wird).

Die Menschheit – oder sagen wir vielleicht besser und allgemeiner: die Terragene Intelligenz! – bedient sich beim Voranschreiten durch die Jahrtausende immer energiedichterer Technologien. Am Anfang stand die Solarenergie, genutzt vor allem in Form von Biomasse, entweder direkt als Material zum Entzünden eines Feuers oder als Nahrung für Mensch und Tier, die dann mittels der gewonnenen Energie Arbeit verrichteten. Die Energieflussdichte von Pflanzen liegt charakteristisch unter 1 W / m², was der außerordentlichen Ineffizienz der Photosynthese zuzuschreiben ist.

Zur Klassifizierung des Entwicklungsgrades von Zivilisationen wurde von dem sowjetischen Astrophysiker Nikolai Kardaschow die sogenannte Kardaschow-Skala vorgeschlagen. Sie betrachtet die von einer Zivilisation insgesamt genutzte Leistung in Watt.

Doch diese Skala ist kaum aussagekräftig. Ihr zufolge wären die grünen Pflanzen auf der Erde höher entwickelt als die Menschen, da sie insgesamt mehr Leistung aufnehmen. Die Skala betrachtet nur den Gesamtenergieverbrauch eines Systems, nicht die Dichte mit der die Energie zur Verfügung steht: d.h. Joule pro Kilogramm, Watt pro Quadratmeter oder pro Mensch. Eine Gesellschaft von zehn Millionen Personen, die 1 Gigawatt verbraucht, ist keinesfalls höher entwickelt als eine, die 10 Megawatt verbraucht, aber nur aus Tausend Personen besteht. Erstere weist einen Individualverbrauch von 100 W auf und befindet sich entsprechend auf präindustriellem Niveau, letztere einen von 10 kW, ein für techno-urbane Gesellschaften des 21. Jahrhunderts typischer Wert.

Ihre höhere Position auf der Kardaschowskala im Vergleich mit der Menschheit verdanken die Pflanzen ausschließlich ihrer beträchtlichen Gesamtflächenabdeckung auf der Erde. Masse statt Klasse; daher ist die Skala als Maß für Entwicklung und Fortschritt unbrauchbar.

Im Mittelalter fand in Europa ein erster Industrialisierungsschub statt (betrachtet man “Industrie” allgemeiner als massenhaften Einsatz einer Energiewandlungstechnik zur Produktion ohne sich auf die Menschheit zu beschränken, dann kann die “Erfindung” der Photosynthese durch Einzeller im Erdaltertum als allererste industrielle Revolution angesehen werden). Wind- und Wasserkraft wurden genutzt, um Mühlen, Sägen und andere Maschinen anzutreiben. Die Menschheit hatte ihre Energieflussdichte erhöht. Sie konnte nun mit geringerem Aufwand an Landfläche, Material und Mensch-Arbeitsstunden mehr erreichen.

Ein weiterer Schritt nach oben auf der Energieflussdichtenskala ereignete sich im späten 18. und frühen 19. Jahrhundert, als die Dampfmaschine – die prinzipiell zwar seit der Antike bekannt war aber nun zum ersten Mal effizient und massenhaft zum Einsatz kam – und später Motoren mit innerer Verbrennung den Reichtum an fossilen Energieträgern auf der Erde nutzbar machten. Dies war das Bootup unserer heutigen, modernen Welt. Sie brachte vielerlei Probleme mit sich: Unterdrückung und Ausbeutung der Arbeiter. Kriegswaffen von geradezu surrealistischer Zerstörungskraft. Umweltschäden und Gefahren für die Gesundheit… dennoch stieg die Lebensqualität in der techno-urbanen Gesellschaft auf ein noch nie dagewesenes Niveau. Krankheiten, die früher fast immer tödlich verliefen wurden mittels moderner Medizin heilbar. Die Wahrscheinlichkeit, dass eine Frau im Kindbett stirbt, ist in einer technologischen Gesellschaft extrem niedrig. Die moderne Landwirtschaft vermag mit äußerst geringem personellem Aufwand (im 19. Jahrhundert ernährte ein Bauer einige wenige Personen, heute weit über 100) ein riesiges Angebot an Nahrungsmitteln zu erzeugen. Das Risiko, von einem anderen Menschen getötet zu werden, befindet sich auf einem historischen Tiefststand, auch wenn man moderne Kriege, Massaker und Kriminalität in Großstädten miteinrechnet. Menschen bewegen sich mit Schallgeschwindigkeit durch die Luft von Kontinent zu Kontinent, haben den Erdtrabanten betreten, Roboter zu allen größeren Körpern im Sonnensystem geschickt und verfügen über handliche Geräte, mit denen sie global kommunizieren und sich informieren können. Aus Sicht eines bronzezeitlichen Menschen wären wir Götter. Dies verdanken wir dem fossilen Kohlenstoff, ohne den es das alles nicht gäbe! Wir sollten ihn nicht beschimpfen, sondern zutiefst dankbar sein!

Wie geht es weiter? Mancher mag einen mit Kohlestrom betriebenen Laptop als bizarren Anachronismus ansehen, quasi als reiche das Stromkabel durch die Zeit zurück bis zu den qualmenden Kohleöfen des 19. Jahrhunderts. Einige schlagen Aktinide, Uran und Thorium, als angemessene Energiequelle für das Digitale Zeitalter vor, und begründen dies mit den extrem niedrigen Kohlendioxidemissionen dieser Technologie. Ein besseres Argument ist jedoch die Energieflussdichte.

Das elektromagnetische Feld ist ausgereizt, die Menschheit muß nun das Gluonenfeld, das die Kerne zusammenhält, zu ihrem getreuen Arbeiter machen. Dieser Schritt wird mit Kernreaktoren 4. Generation erfolgen, deren kompakte Bauweise und Modularität, erhöhte Sicherheit, Nutzung verbreiteter fertiler Isotope (Uran 238 und Thorium 232) als Brennstoffzyklusgrundlage und hohe Prozesstemperaturen einen massenhaften Einsatz in Industrie und Energieversorgungsnetzen ermöglichen, den Verbrennungsmaschinen des fossilen Zeitalters vergleichbar; später auch mit Fusionsreaktoren oder Fusions/Fissions-Hybridsystemen.

Das gluonische Zeitalter wird nicht denselben Lebensstandard bieten wie das Fossilzeitalter – sondern einen höheren!

Wie beim Übergang von Biomasse zu Wind- und Wasserkraft und von Wind- und Wasserkraft zu Fossilverbrennung wird die Menschheit ihr Flussdichtenniveau erneut erhöhen und Produktivität auf einer neuen Ebene möglich machen.

Wie diese Zukunftswelt hoher Energieflussdichten aussehen wird, kann natürlich niemand genau voraussagen! Man kann jedoch eine Ahnung davon bekommen, wenn man eine heutige techno-urbane Zone mit hohem Energie-, Materie- und Informationsdurchsatz, beispielsweise den Großraum Paris (die sog. “Île-de-France”) betrachtet, und sich eine Steigerung der Prozessintensitäten um mehrere Größenordnungen vorstellt.

“Au weia”, höre ich jemanden sagen, “die Intensität von Paris erhöhen? Dann erleiden die Bewohner und Besucher dieser Stadt endgültig einen kollektiven Nervenzusammenbruch.”

Die Welt hüllt sich für einige Augenblicke in türkisen Nebel, dann stehen wir am Place Saint-Michel – der quasi das Tor zum Quartier Latin ist – vor dem Michaelsbrunnen, im Jahr 2045. Aber ist das wirklich Paris? Wo ist denn der Irrsinnsverkehr?

Die Stadt ist keinesfalls entvölkert. Im Gegenteil, wie eh und je strömen Tausende durch die Straßen. Die Anzahl der Menschen scheint sogar gegenüber 2015 noch etwas zugenommen zu haben. Aber dennoch wirkt das Gedränge weniger intensiv, denn es verliert sich zwischen Grünflächen, Bäumen, künstlichen Teichen und Wasserläufen. Sämtliche Autos sind verschwunden, die Asphaltbänder der Straßen wurden in Parkanlagen für Fußgänger und Radfahrer umgewandelt. Dies ist nicht nur hier so, sondern in der ganzen Großstadt.

Die meisten Bodenfahrzeuge wurden überflüssig, nachdem die Metro durch ein Hochkapazitätstransportsystem ersetzt wurde. Man hat neue Tunnel gebohrt, mit vierfachem Querschnitt, wobei Plasmafackeln, die den Grundfels lokalisiert verdampfen, als Bohrer zum Einsatz kamen. Die Metrozüge wurden von riesigen Doppelstockbahnen abgelöst, die alle dreißig Sekunden verkehren. Parallel dazu wurden zusätzliche Tunnel für Frachtmodule angelegt. Dies machte den Individualverkehr innerhalb der Ballungszentren zum Auslaufmodell. Rettungsdienste und Polizei nutzen Flüstergleiter, eine Art Hubschrauber mit sehr leisen, elektrischen Impellern statt klassischer Rotoren.

Schon in der Gegenwart ist Paris dafür bekannt, an allen Ecken und Enden Trinkwasserbrunnen zur Verfügung zu stellen. Eine wunderbare Sache an heißen Sommertagen! Im Jahr 2045 ist dieses Konzept ausgeweitet worden. Lichtbögen verdampfen und reinigen Abwasser, Flußwasser, Meerwasser, ja sogar Giftschlämme und Industrieabwässer und extrahieren klares Trinkwasser, das in breiten Rinnen durch alle Straßen fließt. An manchen Tagen wird etwas Kohlensäure zugesetzt.

Doch wir brauchen nicht in Paris zu bleiben. Wenn wir eine andere Stadt auf der Erde besuchen wollen, stellt sich einzig die Frage: Schnell oder sehr schnell? Maglevzüge erreichen Geschwindigkeiten um 800 km/h, vergleichbar den Düsenflugzeugen der Gegenwart. Eine Fahrkarte, die umgerechnet etwa 5 Euro kostet, bringt uns in einer Stunde nach Hamburg, in drei Stunden nach Moskau, in sieben Stunden durch den Gibraltar-Tunnel nach Lagos in Nigeria. Wem das noch nicht schnell und weit genug ist, der besteigt in Orly ein hypersonisches Flugzeug, das ihn in vier Stunden nach Sydney trägt.

Wir entschließen uns jedoch zur Magnetbahnfahrt nach Lagos. Es ist doch sicher interessant, in tollem Tempo durch die Wüste zu jagen! Als unser Zug jedoch in Marokko aus dem Gibraltartunnel heraustritt und weiter nach Süden fegt, bietet sich uns ein unerwarteter Anblick: Anstatt endloser Sanddünen sehen wir grüne Hügel und lichte Waldgebiete mit mediterraner Vegetation.

“Die Wüste hatte ihren eigenen Reiz!” sagt ein behäbiger, dunkelhäutiger Mann, der im Zug neben uns sitzt. “Eine blendend helle, todesahnende, unwirkliche Landschaft, zwischen Traum und Realität. Gelbe und graue Flächen aus Sand und Geröll, unvorstellbare Hitze, die Sonne ein strahlend weißer Diamant am Himmel. So kannten die Menschen sie jahrtausendelang. Heute durchziehen künstliche Flüsse, größer als der Rhein, Nordafrika vom Mittelmeer bis zur ehemaligen Sahelzone. Die Sahara sieht aus dem Weltraum lindgrün aus.”

Wir fahren in einen Bahnhof ein. Irgendwo in Südalgerien, wo es zu unserer Zeit nur vereinzelte Ansiedlungen gab, ragen nun Wolkenkratzer in den stahlblauen Subtropenhimmel. “Ektropia City. Zwölf Millionen Einwohner. Es sind viele neue Städte gebaut worden”, erklärt unser Mireisender. “Au revoir, hier muß ich aussteigen. Ich bin Professor an der staatlichen Universität von Ektropia, ich unterrichte Kerntechnik.”

Kurz bevor er uns verlässt haben wir noch eine Frage an den Professor: “Sagen Sie, weiß man inzwischen, ob durch Verbrennung fossiler Kohlenwasserstoffe freigesetztes Kohlendioxid gefährliche Auswirkungen auf das Weltklima hat?”

Der Professor grinst belustigt und schultert seine Tasche. “Es gibt dazu bis heute unterschiedliche Hypothesen und viele Studien. Die Diskussion wird jedoch ohne die bitterliche Angst geführt, die zu Ihrer Zeit gang und gäbe war. Ich glaube, das liegt daran, dass wir inzwischen die Fähigkeit haben, Wetter und Klima aktiv zu steuern! Ob wir das Klima vor uns schützen sollten oder können, wissen wir immer noch nicht exakt. Was wir wissen: Wir wir uns vor dem Klima schützen. Ein Bewässerungssystem in der Sahara hält übermäßige Hitze ab, satellitengestützte Spiegelsysteme, die das Sonnenlicht auf arktische Regionen fokussieren, schützen die dort lebenden Menschen vor extremer Kälte. Wir verstehen mehr… und fürchten uns daher weniger.”

In diesem Augenblick hält der Zug, der Professor winkt uns nocheinmal zu, bevor er aussteigt und im Gewühl auf dem Bahnsteig verschwindet. Minuten später rasen wir weiter in Richtung Lagos.

Science Fiction sagt nicht die Zukunft voraus! Aber sie hat eine sehr inspirirende Wirkung auf viele Menschen. Ich denke, es ist wichtig, die Menschen dazu zu inspirieren, mehr zu verstehen und weniger Angst zu haben. Der Klimawandel, der oft als eine “dunkle Bedrohung von oben” dargestellt wird, macht zur Zeit vielen große Angst.

Vielleicht wird der anthropogene Klimawandel überschätzt, so wie der “sauere Regen”, der in den Achtzigerjahren als existentielle Bedrohung dargestellt wurde, was sich als Fehlalarm erwies. Andererseits sind Klimaveränderungen real: Im Pleistozän lag ein beträchtlicher Anteil Europas unter Gletschern. Die Menschheit sollte sich daher in die Lage versetzen, Wetter und Klima zu steuern und sich vor unerwünschten Änderungen zu schützen – egal ob diese anthropogen sind oder natürlich (oder ein Gemisch von beidem).

Damit dies Realität werden kann, dürfen wir uns nicht zu niedrigen Energieflussdichten zurückentwickeln, sondern müssen unsere auf Fossilverbrennungen beruhende Technologie als Fundament für die nächsten Entwicklungsschritte nutzen. Der beste Schutz vor übermäßiger Hitze ist kein weltweites Energiesparprogramm, sondern ein System nuklearer Meerwasserentsalzungsanlagen zur Begrünung der Wüsten. Und die Pflanzen, die dann als Wälder und Wiesen die ehemaligen Sanddünen überziehen, werden eine kleine Extraportion Kohlendioxid zu schätzen wissen, denn es ist, neben Sonnenlicht und Wasser, ihre Lebensgrundlage.