Klimawandel: Erderwärmung reduzieren durch Eisendüngung der Weltmeere

Verschiedene Forschungsteams haben über die letzten Jahrzehnte hinweg die Weltmeere mit Eisen gedüngt. Damit soll das Planktonwachstum gefördert werden, um CO₂ aus der Luft zu binden. Jedoch ist nicht klar, ob diese Methode das Klima der Erde abkühlen kann.

Ein Bericht von Patrick Klapetz veröffentlicht am 21. April 2023, 17:50 Uhr

Phytoplankton in der Nahaufnahme. (Bild: Pixabay)

Um die Erderwärmung zu stoppen, will ein Forschungsteam die Weltmeere mit Eisen düngen, um zusätzlichen Kohlenstoff durch Algen aus der Luft filtern zu lassen. Doch die bisherigen Versuche waren wenig vielversprechend. Deswegen schlägt ein Forschungsteam in einer aktuellen Studie vor, die Methoden der Ozeandüngung zu verändern.

Das Kohlenstoffbindungspotenzial der Weltmeere sorgt bereits jetzt für eine Absorption von 25 Prozent der menschlichen CO₂-Emissionen, hauptsächlich aufgrund der Aktivität des Phytoplanktons, das auch pflanzliches Plankton genannt wird. Es handelt sich um einzellige Pflanzen, die in den Oberflächengewässern der Ozeane leben und sich von den Ozeanströmungen treiben lassen. Wenn das Phytoplankton abstirbt, sinkt es auf den Meeresboden. Dadurch wird ein Teil des Kohlenstoffs in der Tiefsee gebunden.

Um organisches Material durch Fotosynthese zu erzeugen, nutzen die Organismen Kohlendioxid, Wasser und Sonnenlicht. Und um zu gedeihen, benötigen sie Nährstoffe, darunter auch Eisen. Doch dieses ist in einigen Teilen des Ozeans von Natur aus knapp.

Wachstum von Phytoplankton

Phytoplankton kann auf natürliche Weise zum Wachstum angeregt werden, wenn beispielsweise eisenhaltige Asche aus Vulkanausbrüchen auf die Meeresoberfläche fällt. Dies löst eine regelrechte Phytoplanktonblüte aus, die Forscher dank Satellitenbildern vom Weltraum aus beobachten konnten.

Diese Erkenntnis veranlasste den Ozeanografen John Martin bereits 1988, die Eisenhypothese zur Düngung der Ozeane aufzustellen. Durch die Zufuhr von Eisen kann die Menge des kohlenstoffabsorbierenden Phytoplanktons erhöht werden. Laut Martins Theorie könnte dies die gesamte Erde abkühlen. "Gebt mir einen halben Tanker Eisen, und ich gebe euch eine Eiszeit", witzelte er damals.

Tatsächlich wurde das Wachstum von Phytoplankton in einem Experiment im Jahr 1993 durch die Erhöhung der Eisenkonzentration über 64 Quadratkilometer des Pazifischen Ozeans hinweg gesteigert. "Alle biologischen Indikatoren bestätigten eine gesteigerte Phytoplanktonproduktion als Reaktion auf die Eisenzugabe", hieß es in dem Dokument des Forschungsteams, welches das Gebiet zehn Tage lang beobachtete.

Weitere Experimente mit ernüchternden Erkenntnissen

Weitere Experimente lieferten ernüchternde Ergebnisse. Zwar bewirkte die Eisenzufuhr eine Planktonblüte, doch ob dieser Ansatz tatsächlich zur Bekämpfung des Klimawandels beitragen könnte, bleibt unklar. Es reiche nicht, "dem Ozean einfach nur Eisen zuzuführen, um atmosphärischen Kohlenstoff zu speichern", sagte Jim Bishop, der am Lawrence Berkeley National Laboratory des US-Energieministeriums forscht.

Er nahm 2009 an einem Experiment teil, das ein Jahr lang Kohlenstoffpartikel 800 Meter unter der Wasseroberfläche zwischen Neuseeland und der Antarktis verteilte. "Was zählt, ist der Kohlenstoff, der die Tiefsee erreicht, und ein großer Teil des in Planktonblüten gebundenen Kohlenstoffs scheint nicht sehr schnell oder sehr weit zu sinken", erklärte Bishop. Zudem könne eine groß angelegte Düngung "nicht nur lokal, sondern auch über große räumliche und zeitliche Entfernungen unbeabsichtigte und schwer vorhersehbare Auswirkungen haben", erklärten Forscher der Deep-Ocean Stewardship Initiative.

In der eingangs erwähnten Studie von November 2022 schlägt das Forschungsteam vor, den Dünger zu verändern. Anstatt einfach Eisensulfat auf die Meeresoberfläche aufzubringen, will das Team spezielle Nanopartikel aus Eisen entwickeln. Deren Eigenschaften sollen dazu beitragen, die Probleme zu überwinden, die derzeit verhindern, dass die Ozeandüngung ihr Potenzial ausschöpft.

Zwar sei die Herstellung von Nanopartikeln deutlich teurer als die von Eisensulfat, jedoch seien die Partikel deutlich effektiver, erklärte das Team. Sie könnten beispielsweise mit Polymeren ummantelt werden, damit sie in der Nähe der Oberfläche bleiben. Das Phytoplankton könne sie dadurch besser aufnehmen. Es könne beispielsweise aber auch Kieselerde statt Eisen hinzugefügt werden.

"Um den Temperaturanstieg zu bekämpfen, müssen wir den CO₂-Gehalt auf globaler Ebene senken. Wenn wir alle unsere Optionen prüfen, einschließlich der Nutzung der Ozeane als CO₂-Senke, haben wir die beste Chance, den Planeten abzukühlen", erklärte Michael Hochella, einer der Autoren der jüngsten Studie.