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Dec 13, 2023

Die Ingenieurin

Während die Klimakrise ihre Zähne zeigt, können Ingenieure es tun

Während die Klimakrise ihre Zähne zeigt, können Ingenieure eine entscheidende Rolle dabei spielen, das Blatt zu wenden. Andrew Wade berichtet.

Am 19. Juli 2022 überstiegen die Temperaturen in Großbritannien erstmals die 40°C-Marke. Nach jahrzehntelangen Warnungen aus der Wissenschaft ist das mit dem Klimawandel und der globalen Erwärmung verbundene extreme Wetter nun für alle sichtbar. Von höllischen Waldbränden in Australien und Nordamerika über verheerende Überschwemmungen in Pakistan bis hin zu einer dürrebedingten Hungersnot in Somalia, die bis zu 22 Millionen Menschen in der Region mit dem Hungertod bedroht – die Auswirkungen der sich abzeichnenden Katastrophe sind drastisch und erschreckend.

Kaum einen Monat nach diesen Rekordtemperaturen in Großbritannien kündigte die schlampige Premierministerin Liz Truss an, dass sie bis zu 130 neue Bohrlizenzen für Öl und Gas in der Nordsee genehmigen werde. Unser globales Energiesystem hat zu enormen Fortschritten beigetragen, Millionen Menschen aus der Armut befreit und die Zivilisation auf unzählige Arten vorangebracht. Aber unsere Unfähigkeit, uns von fossilen Brennstoffen zu entwöhnen, ist mittlerweile zur größten Bedrohung für diese Zivilisation geworden, da Treibhausgasemissionen weite Teile der Erde immer weiter in unbewohnbare Zustände treiben.

„Regierungen und Unternehmen leiden oft unter einer Form kognitiver Dissonanz“, sagte kürzlich Greg Muttitt, Energieexperte am International Institute for Sustainable Development. „Obwohl sie sich der Dringlichkeit und Schwere der Klimabedrohung bewusst sind, erschließen sie weiterhin neue Öl-, Gas- und Kohlefelder und Minen, die das Problem verschlimmern werden. Die politische Antwort ist einfach: Wenn man in einem Loch steckt, muss man mit dem Graben aufhören.“

Die Technologien, die für den Übergang von fossilen Brennstoffen erforderlich sind, sind allgemein bekannt: erneuerbare Energien und Speicherung, Elektrofahrzeuge, gut isolierte Häuser gepaart mit CO2-armer Wärme usw. Ingenieure und Industrie haben bei der Weiterentwicklung dieser Technologien große Fortschritte gemacht, die in vielen Fällen durch Untätigkeit der Regierung behindert wurden und verworrene Politik. Trotz einiger ermutigender Fortschritte sind wir weltweit noch weit von unserem Ziel entfernt. Ende Oktober hieß es in einem UN-Bericht, dass es derzeit „keinen glaubwürdigen Weg zu 1,5 °C“ gebe. Laut Professor Sir David King, ehemaliger wissenschaftlicher Chefberater Großbritanniens und Vorsitzender der Climate Crisis Advisory Group, bleiben uns nur noch zwei bis drei Jahre, um bedeutende Fortschritte zu machen.

Neben der offensichtlichen Notwendigkeit, die Emissionen zu reduzieren, plädiert Sir David dafür, Sofortmaßnahmen zu ergreifen, um ihre schädlichste Auswirkung abzumildern: die rasche Erwärmung der Arktis. Die Region erwärmt sich viermal schneller als der Rest des Planeten, ein Phänomen, von dem viele glauben, dass es das Wetter auf der ganzen Welt destabilisiert.

„Der Grund, warum es sich so schnell erwärmt, lässt sich eigentlich ganz einfach erklären, denn das arktische Eis über dem Arktischen Ozean schmilzt viel schneller, als die Klimaforscher vor 10 bis 15 Jahren vorhergesagt haben“, sagte Sir David gegenüber The Engineer. „Und so sind wir jetzt an dem Punkt angelangt, an dem fast 50 Prozent des blauen Arktischen Ozeans in den polaren Sommermonaten dem Sonnenlicht ausgesetzt sind.“

Laut Sir David ist diese Überhitzung der Arktis der Hauptgrund für das extreme Wetter, das die Welt erlebt hat. Er weist darauf hin, dass die Temperaturen in Kanada im letzten Sommer 49,6 Grad erreichten, Zahlen, die vor ein paar Jahren noch unvorstellbar waren, uns aber jetzt ins Gesicht starren, makabre Rekorde, die dazu bestimmt sind, um ein Vielfaches gebrochen zu werden, während die Erde kocht.

Würde das gesamte Methan im Permafrost freigesetzt, sagen wir über einen Zeitraum von 20 Jahren, würden die Temperaturen weltweit um fünf bis acht Grad Celsius ansteigen

Prof. Sir David King

„Und wissen Sie, diese extremen Wetterereignisse sind extrem“, fuhr er fort. „Es liegt nicht um 0,1 Grad über dem bisherigen Rekord, sondern um fünf oder zehn Grad Celsius.“

„Sogar in Nordfinnland und Nordsibirien wurden Temperaturen von 30 bis 32 Grad Celsius im Permafrost beobachtet. Das ist phänomenal für eine Region, in der es eigentlich unter Null sein sollte.“

Der Permafrost in diesen nördlichen Breiten beherbergt auch große Mengen Methan, ein Treibhausgas, das um ein Vielfaches stärker als CO2 für die kurzfristige globale Erwärmung ist. Nach Angaben von Sir David kam es seit 2014 in Nordsibirien bei rund 1.000 Vorfällen zu einer explosionsartigen Freisetzung von Methanhydrat.

„Wenn das gesamte Methan im Permafrost freigesetzt würde, sagen wir über einen Zeitraum von 20 Jahren, würden die Temperaturen weltweit um fünf bis acht Grad Celsius ansteigen“, sagte er. „Wir sprechen also von einem unkontrollierbaren menschlichen Klima für die Zukunft.“

Der von Sir David und seinem in Cambridge ansässigen Centre for Climate Repair vorgeschlagene Plan besteht aus drei Teilen und beinhaltet eine Dreiergruppe sehr entmutigender „Rs“. Eine schnelle und tiefgreifende, aber geordnete Reduzierung der Treibhausgasemissionen; die Entfernung großer Mengen CO2 aus der Atmosphäre; und – vielleicht am dringendsten – die Arktis reparieren/wieder einfrieren, um das Wettersystem zu stabilisieren und Zeit zu gewinnen, um die atmosphärischen Treibhausgaswerte wieder ins Gleichgewicht zu bringen. Einschließlich Methan und NOx-Gasen liegen wir derzeit bei etwa 500 ppm. Sir David glaubt, dass wir ein Ziel von 350 ppm anstreben sollten.

„Ich und einige meiner Kollegen glauben, dass wir einen nachhaltigen Planeten für die Menschheit schaffen können, wenn wir ihn dorthin bringen“, sagte er. „Selbst wenn wir 30 Milliarden Tonnen pro Jahr einsparen würden, würden wir wahrscheinlich bis zum Ende des Jahrhunderts leben. Jetzt steht die große technische Herausforderung an: Können wir diese Menge an Treibhausgasen entfernen? Und weltweit emittieren wir etwa 40 Milliarden Tonnen.“ , oder? Die Bilanz geht also in die falsche Richtung. Wir müssen die Emissionen senken.

„Aber die dritte Sache ist, die Arktis wieder einzufrieren, damit wir Zeit gewinnen, damit wir die ersten beiden ‚Rs‘ liefern können, während die Arktis künstlich in einem gefrorenen Zustand gehalten wird, damit sie das Licht zurück in den Weltraum reflektieren kann …“ Das von mir gegründete Centre for Climate Repair in Cambridge konzentriert sich ausschließlich auf die Bereitstellung dieser drei Rs.“

Die von Sir David vorgeschlagene Methode, die Arktis wieder zu gefrieren, besteht darin, Meereswolken aufzuhellen, wodurch eine weiße Wolkendecke über der Region erzeugt wird, die in den Sommermonaten mehr Sonnenlicht von ihr wegreflektiert und so das Eis schützt, das sich im Winter aufbaut. Um dies zu erreichen, hoffen die Ingenieure aus Cambridge, die Kräfte der Natur nachzuahmen. Stürme auf See mit tosenden Wellen erzeugen Wassertröpfchen, von denen die kleinsten von warmen Meeresluftströmungen in den Himmel in die obere Atmosphäre geblasen werden. Beim Aufstieg verdunstet die Feuchtigkeit und zurück bleiben winzige Salzkristalle.

„Es bildet sich also eine Wolke aus Natriumchlorid, die beim langsamen Absinken wieder Wasserdampf aufnimmt und so winzige Tröpfchen erzeugt“, erklärte Sir David. „Und eine winzige Tröpfchenwolke ist weiß … also müssen wir eine winzige Tröpfchenwolke erzeugen.“

„Um diesen Prozess nachzuahmen, beschäftigen wir uns – und genau das passiert hier im Labor – damit, herauszufinden, wie wir aus Meerwasser winzige Wassertröpfchen in Submikrometergröße erzeugen können, sodass wir garantieren können, dass wir weiße Wolken erzeugen.“ oder dass, wenn die Salzpartikel auf eine schwarze Wolke fallen, diese weiß wird.“

Dies stellt eine große wissenschaftliche und technische Herausforderung dar und erfordert ferngesteuerte Schiffe in der Arktis, um die winzigen Wassertröpfchen in die Atmosphäre zu pumpen. Es erfordert außerdem eine enge Koordinierung mehrerer Nationen sowie meteorologischer Organisationen und internationaler Agenturen.

Geoengineering dieser Größenordnung birgt auch erhebliche Risiken, wobei ungünstige Wettereffekte auf andere Teile des Planeten durchaus möglich sind. Aber das Ausmaß der Krise, mit der wir konfrontiert sind, erfordert laut King drastische Maßnahmen, und der Prozess wird vor einem Einsatz in der Arktis einem Probelauf in viel kleinerem Maßstab unterzogen.

„Wir würden nur die Schiffe aktivieren, die sich in der Windrichtung befinden, daher benötigen wir Informationen des Met Office, eines Windes, der uns in Richtung Nordpol bringt“, sagte Sir David.

„Es ist ein ziemlich großes Konsortium. Wir haben großes Glück, dass eines der Konsortiumsmitglieder in Ostaustralien sitzt. Das Great Barrier Reef ist ein großes Problem für die Australier und die australische Regierung hat uns die Erlaubnis erteilt, an der Entwicklung zu arbeiten.“ weiße Wolkendecke über dem Great Barrier Reef innerhalb ihrer erweiterten Wirtschaftszone.“

Der Plan besteht darin, das Verfahren in Australien zu testen und weiterzuentwickeln und hoffentlich das Wasser rund um das Great Barrier Reef abzukühlen, bevor dann versucht wird, ein internationales Abkommen für die Arktis zu schließen. Es ist die Art von hochkarätiger High-Tech-Lösung, die Politiker gerne unterstützen würden, ein Mondprojekt mit enormem Potenzial, das außerhalb der systemischen Komplexität der globalen Dekarbonisierung existiert. Es könnte sogar als Sammelpunkt für die globale Zusammenarbeit dienen, die erforderlich ist, um das volle Ausmaß der Krise zu bewältigen – die anderen beiden „R“ von Sir Davids Klima-Triptychon. Das Wiedereinfrieren der Arktis wird jedoch nicht billig sein.

„Die Gesamtkosten für die Durchführung dieses Programms könnten sich zusätzlich zu den Kosten für den Bau der Schiffe jedes Jahr auf Milliarden von Dollar belaufen“, sagte er. „Diese Schiffe würden das ganze Jahr über im Meer bleiben, aber – eine bestimmte Anzahl von ihnen – nur während des Dreimonatszeitraums betrieben werden.

„Sobald man sich darüber im Klaren ist, was in der Region des Polarkreises passiert … glaube ich, dass die Regierungen verstehen werden, dass es sich hier um ein umfangreiches Risikomanagementprogramm handelt. Wir sprechen mit dem Versicherungs- und Rückversicherungssektor, und natürlich sind sie sehr hilfsbereit.“ sind sich der erhöhten Auszahlungen, die sie aufgrund dieser extremen Wetterereignisse leisten, sehr bewusst.“

Wenn die Aufhellung von Meereswolken erfolgreich eingesetzt werden kann, könnte dadurch der Raum für die internationale Zusammenarbeit geschaffen werden, die zur Reduzierung der globalen Emissionen erforderlich ist. Die seit dem Pariser Abkommen geltenden Zusagen sind bei weitem nicht ausreichend und die Regierungen stecken weiterhin den Kopf in den Sand, wenn es um die Geschwindigkeit der Dekarbonisierung geht, die in den Pariser Zielen gefordert wird.

„Unsere politischen Systeme haben sich als nicht geeignet für die Aufgabe einer schnellen Dekarbonisierung erwiesen, weil das System sehr stark von Interessen an fossilen Brennstoffen erfasst wird“, sagt Kjell Kühne, Doktorand der Geographie an der University of Leeds und Direktor von der Leave it in the Ground Initiative (LINGO), sagte The Engineer. „Man sieht also immer wieder, wie es Interessengruppen fossiler Brennstoffe gelingt, ehrgeizige Klimapolitiken zu behindern.

„Wir haben unsere Institutionen und die Art und Weise, wie unsere Volkswirtschaften funktionieren, nicht überarbeitet, um der Realität Rechnung zu tragen, dass wir mit unserem fossilen Brennstoffmodell das Haus niederbrennen und unsere gemeinsame Zukunft untergraben.“

Kühne zitiert LSE-Professor Nicholas Stern, Vorsitzender des Grantham Research Institute on Climate Change and the Environment, der die Klimakrise als das größte Marktversagen der Geschichte bezeichnet hat.

„Denn ab heute vernichten wir mit jedem verbrannten Barrel Öl oder jeder Tonne Kohle eine Menge Wert. Und das kann man beziffern“, sagte er. „Für den Rest des Jahrhunderts kommt es auf etwa einen toten Menschen pro 4.400 Tonnen CO2-Ausstoß und einen Schaden von etwa 417,00 US-Dollar für jede ausgestoßene Tonne CO2.“

„Solange wir unsere Institutionen, unsere Gesetze und unsere Anreize nicht darauf abstimmen, wird es für Akteure wie Regierungen und andere ziemlich schwierig sein, gegen den Strom zu schwimmen. Und das ist einer der Hauptgründe, warum Regierungen den Einsatz fossiler Brennstoffe weiter vorantreiben.“ Modell."

Eine aktuelle, von Kühne geleitete und in der Zeitschrift Energy Policy veröffentlichte Studie hat 425 „Kohlenstoffbomben“ auf der ganzen Welt kartiert. Für sich genommen haben diese Projekte für fossile Brennstoffe das Potenzial, jeweils mehr als 1 Gigatonne CO2-Emissionen zu verursachen. Gemeinsam würden sie damit rechnen, dass das CO2-Budget für das Pariser 1,5°C-Ziel um das Doppelte überschritten wird. Das Stoppen dieser Projekte sollte eine zentrale Priorität für die Menschheit sein, die von Regierungen geleitet und von Ingenieuren unterstützt wird.

„Um ehrlich zu sein, denke ich, dass Ingenieure in der heutigen Welt nicht für Unternehmen arbeiten sollten, die fossile Brennstoffe betreiben“, sagte Kühne.

„Es gibt 400 Kohlenstoffbomben auf der Welt und wir müssen sie wirklich entschärfen, um einen lebenswerten Planeten zu erhalten, und ich denke, dass das technische Wissen von Ingenieuren, die gearbeitet haben, und anderen Menschen, die für die Industrie für fossile Brennstoffe gearbeitet haben, sehr sein kann.“ hilfreich dabei, herauszufinden, worauf genau wir unsere Anstrengungen konzentrieren sollten, um zu versuchen, diese Projekte zu entschärfen.“

Ingenieure sind wie die große Mehrheit einfach nur Zahnräder in einem komplexen System, das viel zu langsam ist, um sich zu verändern, und dessen Trägheit durch eine tödliche Kombination aus Gier und Apathie verstärkt wird. Doch während die systemische Komplexität unserer Energieinfrastruktur enorme Herausforderungen mit sich bringt, gibt es auch eine Fülle von niedrig hängenden Früchten, die derzeit ignoriert werden, nicht mehr als im Vereinigten Königreich.

Im November 2021 veröffentlichte das National Engineering Policy Centre, eine Partnerschaft von 43 Ingenieurorganisationen unter der Leitung der Royal Academy of Engineering, sein Low Regrets-Rahmenwerk. Der Bericht hob mehrere Bereiche hervor, in denen eine gezielte Politik dazu beitragen könnte, den Netto-Null-Pfad mit minimalen Nachteilen zu ebnen.

Der wichtigste dieser Bereiche war die Sanierung von Gebäuden – die Ausstattung unserer gebauten Infrastruktur, um sie energieeffizienter zu machen und sie – insbesondere unseren Wohnungsbestand – auf die Dekarbonisierung vorzubereiten. Da die Energiepreise Millionen Menschen in die Energiearmut treiben, würde ein subventioniertes Nachrüstungsprogramm für Isolierung und die Einführung von Wärmepumpen nicht nur die Emissionen reduzieren, sondern auch die Rechnungen senken und zur Schaffung von bis zu 500.000 Arbeitsplätzen beitragen, so der Low Regrets-Bericht.

„Wir sollten es auf jeden Fall tun“, sagte Professorin Rebecca Lunn MBE FREng FRSE, Leiterin des Zentrums für Bodenbau und Energiegeowissenschaften an der Universität Strathclyde – und eine der Autoren des Berichts – gegenüber The Engineer.

" Dafür sollte es preisliche Anreize geben. Wir sollten eine Industrie rund um dieses Thema aufbauen. Wenn wir wirklich gut darin werden und auf diese Weise neue Technologien einführen können, können wir diese Branche vielleicht sogar exportieren.“

An Willen mangelt es in der Industrie nicht. Die meisten Menschen, mit denen ich spreche, möchten Teil der Lösung sein

Prof. Rebecca Lunn

Vor dem Hintergrund möglicher Stromausfälle in diesem Winter ist das Fehlen einer ernsthaften Energieeffizienzpolitik im Vereinigten Königreich nahezu unglaublich und grenzt an kriminelle Fahrlässigkeit. Was noch schlimmer ist: Vor über einem Jahrzehnt gab es ein halb funktionierendes Programm, das von David Cameron zusammen mit anderem „grünen Mist“ wie Onshore-Wind- und Solarsubventionen abgeschafft wurde. Im folgenden Jahr sank die Zahl der Häuser, deren Dachböden oder Hohlwände isoliert wurden, um 92 Prozent bzw. 74 Prozent. Um das derzeitige Fehlen eines zweckdienlichen Sanierungsplans noch schlimmer zu machen, hat die Regierung es auch versäumt, in diesem Winter formelle Ratschläge zur Nachfragereduzierung herauszugeben, und besteht darauf, dass das Preissignal der atemberaubenden Energierechnungen ausreicht, um das Verhalten zu ändern.

„Während die Preisgestaltung einen Anreiz darstellt, glaube ich, dass viele Menschen nicht verstehen, was sie tun können“, sagte Prof. Lunn. „Und auch, dass es wichtig ist, die Nachfrage zu verteilen und sie zu reduzieren … dass die Menschen dort, wo sie Flexibilität haben, Energie zu einer Zeit verbrauchen, in der es keine Spitzenzeiten gibt.“

„Und ich denke, dass es auch einige ordnungspolitische und finanzielle Anreize geben muss. Es geht also nicht nur darum, Dinge abzuschalten, sondern auch um die Isolierung und Elektrifizierung der Heizung und andere Möglichkeiten, damit Ihr Zuhause und Ihr Unternehmen weniger Wärme verlieren verbrauchen weniger Stunden und werden so energieeffizienter.

Doch wo es der Regierung möglicherweise mangelt, ist die Industrie laut Prof. Lunn bereit, sich der Herausforderung der Dekarbonisierung zu stellen.

„An Willen mangelt es in der Industrie nicht“, sagte sie. „Die meisten Leute, mit denen ich in Führungspositionen in der Industrie spreche, wollen Teil der Lösung sein.

„Die Industrie möchte Ratschläge dazu, in was man am besten investiert und was bei einer Investition nicht als verlorener Vermögenswert zurückbleibt … was die aktuelle Diskussion über die Steigerung unserer Öl- und Gasproduktion äußerst verwirrend macht.“

Wie Sir David King immer wieder betont hat, ist jetzt die Zeit zum Handeln gekommen.

„Es ist von entscheidender Bedeutung zu verstehen, dass uns die Zeit davongelaufen ist“, sagte er. „Wir müssen wirklich schnell handeln.“