KLIMA-MEDIA.de Pressespiegel & Infoblog

Die Eismassen Grönlands sind wahrscheinlich viel verletzlicher durch die Erderwärmung als bislang gedacht.

Die Arktis bei Grönland – Foto: Martin Schwan – Fotolia.com

Die Grenze für ein völliges Schmelzen der Eisdecke dort befindet sich im Bereich zwischen 0,8 und 3,2 Grad Celsius globaler Erwärmung, mit einem besten Schätzwert von 1,6 Grad über den Temperaturen vor Beginn der Industrialisierung. Das zeigt eine neue Studie von Wissenschaftlern des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) und der Universidad Complutense de Madrid. Heute werden bereits 0,8 Grad globale Erwärmung beobachtet.
Ein massives Schmelzen von Land-Eis könnte langfristig zu einem Anstieg des Meeresspiegels von mehreren Metern beitragen und betrifft daher möglicherweise das Leben vieler Millionen Menschen.

Wie lange es dauert bis zum Verlust eines Großteils der Eismassen Grönlands, hängt stark vom Maß der Erwärmung ab. „Je stärker wir die Temperaturgrenze überschreiten, desto schneller schmilzt das Eis“, sagt Alexander Robinson, Hauptautor der jetzt in Nature Climate Change veröffentlichten Studie. Wenn die Menschheit ihren Ausstoß an Treibhausgasen ungemindert fortsetzt, steuert sie langfristig auf acht Grad globaler Erwärmung zu. Dies würde innerhalb von 500 Jahren zu einem Abschmelzen von einem Fünftel der Eisdecke Grönlands führen, und zu einem fast vollständigen Eisverlust in 2000 Jahren, so die Studie. „Das würde man nicht als raschen Zusammenbruch bezeichnen“, erklärt Robinson. „Allerdings ist es rasch, wenn man es vergleicht mit dem, was bislang in der Erdgeschichte passiert ist. Und wir nähern uns wahrscheinlich bereits der kritischen Grenze.“

Wird hingegen die Erderwärmung auf zwei Grad Celsius begrenzt, würde sich das Schmelzen in einem Zeitraum von 50.000 Jahren abspielen. Sogar mit diesen zwei Grad, die oft als globale Leitplanke für den Klimawandel bezeichnet werden, wäre das Eis aber nicht sicher. Frühere Forschung hatte für das Schmelzen der Eismassen Grönlands eine Schwelle von 3,1 Grad Celsius Erderwärmung als bestem Schätzwert ergeben, mit einem Unsicherheitsbereich von 1,9 bis 5,1 Grad. Die neue Studie bedeutet grob eine Halbierung des bisherigen besten Schätzwertes.

Rückkopplungen zwischen Klima und Eis – ein Kipp-Element im Erdsystem

„Unter bestimmten Bedingungen wird das Schmelzen der Eismassen Grönlands unumkehrbar, wie unsere Studie zeigt“, sagt Andrey Ganopolski vom PIK, Leiter des Forschungsteams. „Dies stützt die Annahme, dass die Eismassen dort ein Kipp-Element im Erdsystem sind. Wenn die weltweite Mitteltemperatur die von uns ermittelte Grenze deutlich und lange Zeit überschreitet, wird das Eis immer weiter abschmelzen und nicht wieder zunehmen – sogar wenn das Klima nach vielen tausend Jahren wieder zu einem Zustand wie vor der Industrialisierung zurückkehren würde.“ Dies hängt mit Rückkopplungen zwischen Klima und Eisdecke zusammen: Das Eis auf Grönland ist mehr als 3000 Meter dick, seine Oberfläche befindet sich daher in kühleren Höhenlagen. Sinkt sie durch das Schmelzen hinab in wärmere Luftschichten, so beschleunigt dies den weiteren Eisverlust. Zudem reflektiert das Eis einen großen Teil der Sonneneinstrahlung zurück ins All. Wenn durch das Schmelzen die von Eis bedeckte Fläche schrumpft, wird mehr Sonnenstrahlung absorbiert, was die regionale Erwärmung verstärkt.

Die Wissenschaftler erzielten ihre Ergebnisse mit einer neuartigen Computer-Simulation der Eisdecke Grönlands und des regionalen Klimas. Die Veränderungen in diesen beiden physikalischen Systemen werden in der Simulation aufwändig durchgerechnet – einschließlich wichtiger Prozesse wie zum Beispiel der Rückkopplungen im Klimasystem, die zusammenhängen mit Veränderungen des Schneefalls und der Eisschmelze als Folge der Erderwärmung. Das Modell bewies dabei die Fähigkeit, sowohl die heute beobachtbare Eisbedeckung korrekt zu berechnen als auch ihre Entwicklung über die vergangenen Eiszeit-Zyklen hinweg. Deshalb wird der Simulation zugetraut, auch die Zukunft richtig abzuschätzen. All dies macht die neue Abschätzung verlässlicher als die vorherigen.

Originalpublikation:

Robinson, A., Calov, R., Ganopolski, A. (2012): Multistability and critical thresholds of the Greenland ice sheet. Nature Climate Change [doi:10.1038/NCLIMATE1449]

Reaktorkatastrophen haben vermutlich gravierendere und weit weniger absehbare Auswirkungen auf die Ökosysteme, als bisher angenommen wurde.

Geisterstadt Pripyat, im Hintergrund der Tschernobyl-Reaktor – Foto: Jason Minshull

Zum Jahrestag des verheerenden Unglücks im japanischen Fukushima haben Wissenschaftler der Leuphana Universität Lüneburg eine neue Debatte über mögliche Langzeitschäden von Störfällen und Unfällen in atomaren Anlagen angeregt. Das Forscherteam um den Lüneburger Professor Dr. Henrik von Wehrden stützt sich bei seinen Erkenntnissen auf die Auswertung von mehr als 500 Studien über die Auswirkungen des Super GAUs von Tschernobyl.
Dort war vor 25 Jahren bei der Simulation eines Stromausfalls die Explosion eines Reaktors ausgelöst worden. Veröffentlicht werden die Erkenntnisse der Leuphana-Wissenschaftler nun in der angesehenen amerikanischen Wissenschaftszeitschrift „Conservation Letters“. Darin stellen sie fest, dass man trotz der Datenfülle noch immer nur recht wenig darüber weiß, was die Strahlung langfristig in den Ökosystemen anrichtet. Die Studienautoren fordern daher, nach dem Fukushima-Unglück die Forschungsanstrengungen besser zu koordinieren.

Ein Viertel Jahrhundert ist seit dem bislang gravierendsten Atomunglück von Tschernobyl vergangen. Und noch immer sind in Südengland einige Wiesen für die Viehhaltung gesperrt, noch immer dürfen in Finnland mancherorts keine Fische gezüchtet werden. Zwei Beispiele von vielen, die das Forscherteam unter der Leitung der Leuphana Universität Lüneburg zusammen getragen hat. „Wir haben 521 Studien aus ganz Europa ausgewertet“, sagt Studienleiter Professor Dr. Henrik von Wehrden von der Leuphana Universität Lüneburg. „Sie zeigen, dass die Folgen von Tschernobyl noch längst nicht ausgestanden sind.“

Ein Grund dafür ist die Langlebigkeit der Radionuklide, die bei dem Super-GAU 1986 freigesetzt wurden. Dazu zählen vor allem Caesium-137 (Halbwertszeit: 31 Jahre) und Strontium-90 (29 Jahre). Diese beiden radioaktiven Isotope sind also noch nicht einmal zur Hälfte zerfallen. Sie sorgen in manchen Regionen bis heute für eine erhebliche Strahlenbelastung. So wurden im Jahr 2009 in südschwedischen Pilzen Werte von 180.000 Bequerel pro Kilogramm gemessen – der zulässige Grenzwert in Deutschland liegt für Nahrungsmittel bei 600 Bequerel pro Kilogramm. Selbst in 2.000 Kilometern Entfernung vom Unglücksort gibt es bis heute zum Teil erhebliche Strahlenbelastungen; in Deutschland beispielsweise haben Forscher 2009 stark erhöhte Werte in Wildfleisch festgestellt.

Allerdings variieren die Strahlenwerte von Ort zu Ort stark. Das hängt zum Einen mit den meteorologischen Bedingungen zur Unglückszeit zusammen, vor allem mit der Windrichtung und dem Niederschlag. Allerdings reichen diese Faktoren nicht aus, um die Unterschiede zu erklären. „Die von uns gesichteten Studien zeigen glasklar, dass die Karten vom radioaktiven Fallout – die ja auf meteorologischen Daten basieren – einfach zu ungenau sind“, betont von Wehrden. „Messungen vor Ort sind einfach unabdingbar.“ Dazu kommt, dass die Strahlung heute noch wandert: So kann bei Waldbränden in großen Mengen radioaktive Asche in die Luft gelangen und durch den Wind in bislang unbelastete Gebiete getrieben werden. Das war beispielsweise 2010 in Russland der Fall.

Welche Konsequenzen die Strahlenbelastung für die Ökosysteme hat, sei bis heute nur unzureichend bekannt, kritisiert der Ökologe. „Es hat sich aber gezeigt, dass selbst geringe Strahlendosen Pflanzen und Tiere schädigen können“, sagt er. „Wir wissen heute etwa, dass Ratten ihr Schlafverhalten ändern, wenn sie radioaktives Wasser trinken – und das schon bei einer Belastung von 400 Bequerel pro Liter. Und in Zwiebeln hat man bei ähnlichen Strahlendosen Chromosomen-Schädigungen festgestellt.“ Direkt um Tschernobyl sei die Radioaktivität übrigens so stark gewesen, dass dort ein ganzes Waldgebiet abgestorben sei. Zudem seien dort die Mutationsraten in Fischen und Vögeln zum Teil drastisch angestiegen. Bei manchen Vögeln habe man auch ein verkleinertes Gehirnvolumen festgestellt. „Welche Folgen das haben wird, bleibt abzuwarten.“

Zusammen mit seinen Co-Autoren mahnt er an, Lehren aus Tschernobyl zu ziehen. Das betreffe nicht nur die Politik, sondern auch die Forschung. „Wir müssen uns besser koordinieren, um valide Erkenntnisse über die langfristige Wirkung von Strahlung auf komplexe Ökosysteme zu gewinnen“, sagt er. „Das Unglück in Fukushima bietet in dieser Hinsicht eine Chance, die wir nutzen sollten. Auch in Zukunft werden auf unserem Planeten vermutlich noch viele neue Atom-Kraftwerke gebaut. Die Politik muss hierbei aber auch die möglichen Risiken für die Umwelt berücksichtigen, die wir bisher kaum kennen und verstehen.“

Die Risiken des Einsatzes von Energie aus Biomasse werden unterschätzt, wie ein jetzt in Nature Climate Change veröffentlichter Artikel zeigt.

Biomasse: Energie zu welchem ökologischen Preis? – Foto: Thorben Wengert / Pixelio

„Wir brauchen hier das Vorbeugeprinzip“, sagt Ottmar Edenhofer, Chef-Ökonom des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) und Professor der Technischen Universität Berlin (TU Berlin). „Bevor die Bioenergie weiter ausgeweitet wird, muss die Wissenschaft eine umfassendere Abschätzung der Risiken liefern – bislang sind in Projektionen des Einsatzes von Bioenergie teils fundamentale Unsicherheiten enthalten. Nötig sind hier neuartige Ansätze des Risikomanagements für den Wandel der Landnutzung.“ Eine Möglichkeit wäre, die Beweislast für das Erreichen von Nachhaltigkeitsstandards auf die Produzenten von Bioenergie zu verlagern.

Genauigkeit und Vollständigkeit der Bewertung von Bioenergie

Der großflächige Anbau von Energiepflanzen könnte unter dem Strich zu mehr Ausstoß von Treibhausgasen führen, wenn beispielsweise Wälder abgeholzt und zu Anbauflächen umgewandelt werden. Zugleich heißt es aber in ökonomischen Szenarien zur CO2-Reduzierung, dass sich die fossilen Brennstoffe kaum ohne einen massiven Einsatz von Bioenergie werden ersetzen lassen. Der Artikel analysiert nun, wie diese beiden scheinbar gegensätzlichen Betrachtungsweisen zusammengeführt werden können, und identifiziert die der Debatte zugrundeliegenden wesentlichen Unsicherheiten.

„Energie aus Biomasse ist Gegenstand einer hitzigen Diskussion“, sagt Felix Creutzig, Hauptautor des Artikels von Wissenschaftlern der TU Berlin, des PIK und der Universität Berkeley in den USA. „Forscher müssen sehr klar die Annahmen darlegen, die sie ihrer jeweiligen Untersuchung zugrunde legen. Und sie sollten systematisch die Risiken in die Berechnungen mit einbeziehen, die mit unterschiedlichen Regelungsmöglichkeiten zur Bioenergie zusammenhängen. Politiker hätten die Wahl, in Zukunft nur unter genauen Vorgaben den Einsatz von Bioenergie zu erlauben.“

Die Ökobilanz von Energie aus Biomasse ist von großen Unsicherheiten geprägt. Während die Emissionen der bisherigen Produktion von Bioenergie meist gut erfasst werden, werden die Effekte einer künftigen Ausweitung des Einsatzes von Bioenergie auf die Märkte von Landwirtschaftsprodukten oder auf den Benzinmarkt laut der Studie oft außer Acht gelassen. So könnte beispielsweise eine verstärkte Erzeugung von Rohstoffen für Biosprit weltweit die Preise für Agrarland in die Höhe treiben. Dies würde Anreize setzen, Anbauflächen auf Kosten natürlicher CO2-Senken auszuweiten.

Auf der anderen Seite behandeln viele ökonomische Szenarien zum Klimaschutz Bioenergie als „CO2-neutral“. Dabei unterstellen sie, dass Maßnahmen zum Waldschutz ergriffen werden, und dass technischer Fortschritt eine höhere Ausbeute von Bioenergie pro Hektar erlaubt. Ob diese Annahmen eintreffen, ist schwer vorherzusagen. Abhängig von solchen Annahmen schwanken aber die Abschätzungen des Potenzials von Bioenergie beträchtlich – nämlich um den Faktor Zehn.

Eine umfassende Beurteilung der Chancen und Risiken des Einsatzes von Bioenergie sollte das ganze Spektrum möglicher Entwicklungen darzustellen versuchen und systematisch Auswirkungen auf Märkte erfassen, so die Schlussfolgerung der Forscher. Die Szenarien müssen systematischer auch die Effekte der Nutzung von Bioenergie in einer nicht perfekten Welt abschätzen, in der es beispielsweise nur einen begrenzten Fortschritt von politischen Regelungen und Technologie gibt. Um hier die Debatte voran zu bringen, sei eine viel engere fächerübergreifende Zusammenarbeit zwischen den verschiedenen mit Bioenergie befassten Forschungsrichtungen nötig.

“Dies ist eine zentrale Herausforderung für kommende wissenschaftliche Sachstandsberichte“, sagt Ottmar Edenhofer. „Berechnungen zur Wirkung des Einsatzes von Bioenergie in der Zukunft sind von Natur aus mit Ungewissheiten belastet, und hierauf muss man an der Schnittstelle von Politik und Wissenschaft reagieren. Die Projektionen sind teils abhängig von Werturteilen – diese betreffen Energiesicherheit, Klimaschutz, Ernährungssicherheit und den Schutz der Artenvielfalt.“ Wenn es der Wissenschaft gelänge, alle zugrundeliegenden Annahmen und Unsicherheiten den politischen Entscheidungsträgern verständlich zu machen, so Edenhofer, „dann kann das ein Start sein für die wichtige Diskussion, wo wir als Gesellschaft hinwollen, und welche Risiken wir hierbei in Kauf nehmen.“

Die Analyse wurde von der Michael Otto Stiftung und dem deutschen Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.

Originalpublikation

Creutzig, F., Popp, A., Plevin, R., Luderer, G., Minx, J., Edenhofer, O. (Nature Climate Change, 2012): Reconciling top-down and bottom-up modelling on future bioenergy deployment [doi:10.1038/nclimate1416]

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Die Beimischungsquote für Agrartreibstoffe (’E10′) führt zu Vertreibungen und Hunger in Afrika.

Sojabohnen wird aus Hungerländern importiert und zu Treibstoff gemacht – Foto: Franz Haindl / Pixelio

Damit tragen EU und Bundesregierung zur Verletzung des Rechts auf Nahrung bei, fördern riesige Agrarplantagen und konterkarieren damit ihre eigenen Anstrengungen, Kleinbauern zu fördern und den dortigen Hunger zu bekämpfen. Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie der Menschenrechtsorganisation FIAN, die diese Woche der Europäischen Kommission vorgestellt wurde.

Der UN Sonderberichterstatter zum Recht auf Nahrung, Olivier De Schutter, hob bei der Vorstellung der Studie in Brüssel hervor, dass die EU bei ihrer Biosprit-Gesetzgebung in 2009 (Renewable Energy Directive) von falschen Annahmen bezüglich der globalen Auswirkungen ausgegangen ist. „Die negativen Auswirkungen wie Landraub und Anstieg der Nahrungsmittelpreise sind nicht mehr wegzudiskutieren“, so Roman Herre, Agrarreferent von FIAN. „Die EU muss die Reißleine ziehen und die Zwangsbeimischung streichen.“ VertreterInnen afrikanischer Bauernorganisationen forderten die EU auf, alle Anreize für eine globale Agrartreibstoffproduktion abzuschaffen. Der Zusammenhang zwischen Landnahmen, dem so genannten Land Grabbing, und Agrartreibstoffen ist gewaltig. 66 Prozent aller großflächigen Landnahmen in Afrika werden getätigt, um Agrartreibstoffe zu produzieren. „Die EU fördert mit ihrem künstlich geschaffenen Markt diesen Landraub erheblich,“ so Roman Herre. „Anstatt die Automobilindustrie zu Autos mit etwas weniger Verbrauch zu verpflichten und so den Treibhauseffekt effektiv zu bekämpfen werden Ackerflächen in Afrika für unseren Energiehunger okkupiert.“

„Wir importieren nicht nur fertigen Biosprit, sondern auch jede Menge Soja oder Zuckerrohr um das dann hier in Europa in Agrartreibstoffe umzuwandeln – das wird gerne verschwiegen.“ erklärt Roman Herre.  So wurden schon 2008 knapp 40 Prozent der Agrartreibstoffe in die EU importiert. 2010 hat die EU unter anderem Agrartreibstoffe aus Hungerländern wie dem Sudan und Kambodscha bezogen.

Europäische Investoren spielen bei der Landnahme in Afrika eine prominente Rolle. FIAN fordert die Bundesregierung daher auf, deutsche Investoren – Firmen und Finanzinvestoren – effektiv zu kontrollieren und zur Rechenschaft ziehen, falls diese in Menschenrechtsverletzungen verwickelt sind.

Studie ‘(Bio)Fueling Injustice’ (engl. PDF)

Im Fachmagazin „Biology Letters“ online erschien gestern eine Studie, die die Anpassungsfähigkeit von Libellen auf klimatische Veränderungen untersucht.

Der Frühe Schilfjäger ist eine an stehende Gewässer angepasste Großlibellenart – Foto: Christian Hof, BiK-F

Es zeigte sich, dass Libellenarten, deren Larven in Tümpeln und Teichen leben, mit dem Klimawandel besser zurechtkommen, als ihre in Bächen und Flüssen lebenden Artgenossen. Für die Untersuchung hatten Wissenschaftler des Biodiversität und Klima Forschungszentrums (BiK-F) und weiterer europäischer Forschungseinrichtungen das tatsächliche und potentielle Vorkommen europäischer Libellenarten in 2006 und 1988 verglichen.

Viele Libellenarten haben sich auf einen bestimmten Gewässertyp spezialisiert. Während die Larven einiger Libellenarten ausschließlich in stehenden Gewässern (Tümpel, Teiche und Seen) vorkommen, haben andere eine Vorliebe für Fließgewässer wie Bäche und Flüsse. Hat der Lebensraum einen Einfluss darauf, wie schnell die jeweilige Libellenart in klimatisch geeignetere Lebensräume ausweichen kann, wenn sich die Bedingungen am bisherigen ‚Wohnort‘ ändern? „Um das zu untersuchen, haben wir Daten zu 88 europäischen Libellenarten daraufhin analysiert, inwieweit sich die tatsächliche Verbreitung mit den Lebensräumen deckt, die sie laut unserem Modell potentiell in Europa besiedeln könnten“, erklärt Dr. Christian Hof, BiK-F, der Leitautor der Studie.

Stabilität des Lebensraumes hat Einfluss auf Ausbreitungsfähigkeit

Der Vergleich ergab, dass Stillgewässer-Libellenarten ihre potentiellen Lebensräume, d.h. solche, die klimatisch geeignet wären, besser ausnutzen als Fließgewässer-Libellenarten. Das galt sowohl 1988 als auch knapp zwanzig Jahre später im Jahr 2006. Dieses unterschiedliche Ausbreitungsverhalten der Libellenarten erklären die Wissenschaftler damit, dass Stillgewässer langfristig gesehen ein instabiler Lebensraum für die Insekten sind. Teiche und Tümpel verlanden und verschwinden damit als Lebensraum schneller als Bäche oder Flüsse. Not erfordert Lösungen und daher liegt es nahe, dass Stillgewässer-Libellenarten dieses Risiko durch höhere Ausbreitungsfähigkeit kompensieren.

Auf stehende Gewässer spezialisierte Libellenarten haben im Klimawandel Vorteile

Die höhere Ausbreitungsfähigkeit, die Stillgewässer-Libellenarten evolutionär herausgebildet haben, kommt ihnen bei klimatischen Veränderungen zu Gute. Denn wer mobiler ist, kann leichter seinen Standort wechseln. Dies belegen auch die Daten: Modellierungen, die basierend auf den Daten zum tatsächlichen Vorkommen in 1988 das potentielle Vorkommen der Libellenarten in 2006 berechnen, überschätzen die Verbreitungsgebiete der Fließgewässer-Libellen – denn diese erreichen aufgrund ihrer geringeren Ausbreitungsfähigkeit die für sie geeigneten neuen Lebensräume oft nicht. Bei Stillgewässer-Libellenarten ist dies nur zu einem geringen Teil der Fall.

Bisheriges artenübergreifendes Urteil muss revidiert werden

Libellen sind bis zu 40 km/h schnell und können in wenigen Tagen bis zu 1000 km weit fliegen. Deshalb wurde bisher angenommen, dass die Insekten wahrscheinlich auch drastische Klimaveränderungen durch Abwanderung überleben können. „Da jedoch die Ausbreitungsfähigkeit von Libellenarten aus verschiedenen Lebensräumen unterschiedlich ist, kann man sie in Bezug auf Anpassung an klimatische Veränderungen nicht einfach über einen Kamm scheren“, resümiert Hof die Ergebnisse der gemeinsam mit Wissenschaftlern der Philipps-Universität Marburg, dem Zentrum für Makroökologie, Evolution und Klima in Kopenhagen (Dänemark) und mit dem Nationalen Museum für Naturwissenschaften in Madrid durchgeführten Studie mit Blick auf den Klimawandel.

Originalpublikation
Hof, C., Brändle, M., Dehling, D.M., Munguía, M., Brandl, R., Araújo, M.B., & Rahbek, C. (2012). Habitat stability affects dispersal and the ability to track climate change. Biology Letters. doi: 10.1098/rsbl.2012.0023

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft zeichnete jetzt elf Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit dem renommierten Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis aus.

Riebesell während eines Forschungsprojektes im norwegischen Bergen – Foto: GEOMAR

Unter den Geehrten ist auch Prof. Dr. Ulf Riebesell vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel. Der Preis ist mit 2,5 Mio. Euro dotiert.

Als die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) Anfang Dezember 2011 bekannt gab, welche Wissenschaftler 2012 mit den Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis ausgezeichnet werden, war die Freude in Kiel groß. Auf der Liste stand auch der Name von Prof. Dr. Ulf Riebesell vom GEOMAR  Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (bis 31.12.2011 Leibniz-Institut für Meereswissenschaften). Nur der Preisträger selbst war zunächst schwer erreichbar: Er untersuchte zu dieser Zeit an Bord eines amerikanischen Forschungsschiffs im Pazifik die Auswirkungen von Umweltveränderungen auf Planktonorganismen. Mittlerweile ist der 52-jährige Biologe von seiner Forschungsreise zurückgekehrt. Während einer Feierstunde in der Berlin-Brandenburgischen Akademie der Wissenschaften in Berlin erhielt er heute zusammen mit zehn weiteren Preisträgerinnen und Preisträgern offiziell die Auszeichnung überreicht. Sie ist mit Fördergeldern in Höhe von 2,5 Millionen Euro verbunden. Damit ist der Leibniz-Preis der DFG der höchst dotierte Wissenschaftspreis in Deutschland.

„Ulf Riebesell erhält den Leibniz-Preis für seine Forschungen zum Ozeanwandel, einer der weitreichendsten Begleit- und Folgeerscheinungen des vom Menschen verursachten Klimawandels“, heißt es in der Stellungnahme des zuständigen Nominierungsausschusses der DFG. Dabei konzentrieren sich Professor Riebesells Forschungen vor allem auf die Basis des marinen Nahrungsnetzes und die biologisch getriebenen Energie- und Stoffkreisläufe im Meer. Zunächst mit Laborexperimenten und später mit Versuchen in den eigens entwickelten, weltweit größten, frei treibenden Experimentieranlagen, sogenannten Off-shore-Mesokosmen, konnte er nachweisen, wie sich Ozeanversauerung und -erwärmung auf die Organismen und Ökosysteme auswirken und welche Rückkopplung sich daraus für das Klimasystem ergeben können. Seine Feldexperimente führte er unter anderem in der Ostsee, in norwegischen Fjorden, in arktischen Gewässern und zuletzt im Pazifik vor der Küste von Hawaii durch. „Klimawandel und Ozeanversauerung werden weitreichende Folgen für die marinen Lebensgemeinschaften und Nahrungsnetze haben. Am Ende dieser Kette stehen wir Menschen“, betont Professor Riebesell. Deshalb ist es ihm ein großes Anliegen, nicht nur die Forschung voranzubringen, sondern auch eine breitere Öffentlichkeit auf die Ozeanversauerung als eine der akutesten Bedrohungen für die marinen Ökosysteme aufmerksam zu machen.

Während der Feierstunde in Berlin bedankte sich Prof. Riebesell für die Auszeichnung, die damit verbundene Anerkennung und natürlich auch die zusätzlichen Forschungsgelder. „Das Thema Ozeanwandel ist äußerst komplex, die Auswirkungen fallen je nach Ökosystem und Ozeanregion sehr unterschiedlich aus. Hier gibt es noch erheblichen Untersuchungsbedarf.“ Mit dem Preisgeld wolle er die Forschungsrichtung weiter ausbauen, so Riebesell: „Wir müssen besser verstehen, wie sich der Ozean in der Zukunft entwickelt, um Risiken abschätzen und vielleicht sogar Gefahren für einzigartige Ökosysteme abwehren zu können“.

Hintergrundinformation: Ulf Riebesell
Prof. Dr. Ulf Riebesell studierte zunächst Biologie und biologische Meereskunde in Kiel, Seattle und Rhode Island, USA. Er promovierte an der Universität Bremen und war am Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung wissenschaftlich tätig. Längere Gastaufenthalte führten ihn an die University of California Santa Barbara, ehe er im Jahre 2003 ans damalige Institut für Meereskunde (heute: GEOMAR) nach Kiel wechselte, verbunden mit einer Professur für Biologische Ozeanographie an der Christian-Albrechts Universität zu Kiel (CAU). Professor Riebesell ist Mitglied in vielen nationalen und internationalen Gremien. Neben der Leitung des BMBF Verbundvorhabens BIOACID (Biological Impacts of Ocean Acidification) und der stellvertretenden Koordination des EU Vorhabens EPOCA (European Project on Ocean Acidification), engagiert sich Riebesell auch im Kieler Exzellenzcluster „Ozean der Zukunft“ und dem Sonderforschungsbereich 754 „Klima-Biogeochemische Wechselwirkungen im Tropischen Ozean“. Er ist Autor von mehr als 100 begutachteten Fachpublikationen.

Hintergrundinformation: Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis
Der Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis wird seit 1986 jährlich von der DFG vergeben. Er zeichnet herausragende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler für ihre Forschungen auf allen Gebieten der Wissenschaft aus. Sie erhalten mit dem Preis ein Preisgeld von in der Regel jeweils 2,5 Millionen Euro, das sie in einem Zeitraum von bis zu sieben Jahren nach ihren eigenen Vorstellungen und ohne bürokratischen Aufwand für ihre wissenschaftliche Arbeit ausgeben können. Bereits zum sechsten Mal wird ein Kieler Meereswissenschaftler mit dem renommierten Leibniz-Preis ausgezeichnet: Die bisherigen Preisträger aus Kiel waren Prof. Dr. Michael Sarnthein (1989), Prof. Dr. Jörn Thiede (1989), Prof. Dr. Hans-Ulrich Schmincke (1991), Prof. Dr. Peter Herzig (2000) und Prof. Dr. Wolf-Christian Dullo (2002).

Website von Prof. Ulf Riesebell

Die potenziellen Anwendungsmöglichkeiten und spezifischen Anforderungen an Hochleistungsbatterien im Kontext der Verwirklichung von Elektromobilität sind so vielfältig wie die Entwicklungen der eingesetzten Batteriematerialien und -typen.

Das gilt für Elektro-Zweiräder, Hybrid- oder rein elektrisch betriebene Pkw, elektrifizierte Lkw, Boote, Nutzfahrzeuge oder dezentrale und zentrale stationäre Anwendungen.

Die Produkt-Roadmap Lithium-Ionen-Batterien 2030 des Fraunhofer-Instituts für System- und Innovationsforschung ISI nimmt diese potenziellen Zukunftsmärkte ins Visier und zeigt in einer neuen Broschüre Entwicklungspfade und Abhängigkeiten in einer vielfältigen Anwendungslandschaft auf.

Das Fraunhofer ISI begleitet die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gegründete Innovationsallianz „Lithium Ionen Batterie LIB 2015“ seit 2009 mit einem Roadmapping. Bereits 2010 erschien die Technologie-Roadmap Lithium-Ionen-Batterien 2030, in welcher die technologischen Entwicklungstrends hinsichtlich Batteriematerialien, -komponenten und aussichtsreicher Zelltypen untersucht wurden. In der aktuellen Broschüre steht nun die Marktseite im Vordergrund: In der Produkt-Roadmap sind potenzielle Anwendungsmöglichkeiten für Lithium-Ionen-Batterien erfasst sowie Anforderungen an die verschiedenen Leistungsparameter über die einzelnen Einsatzfelder hinweg graphisch dargestellt. Als wichtige Faktoren und Treiber für die Marktentwicklung werden Aspekte der staatlichen Regulierung, Standardisierung, Infrastruktur und Kundenakzeptanz betrachtet.

(Elektro-)Mobile und stationäre Anwendungen können in der Energiespeicherentwicklung voneinander profitieren
Lithium-Ionen-Batterien lassen sich bereits heute in vielen Anwendungen finden. So kommen sie vor allem in der Konsumelektronik zum Einsatz, aber auch im Bereich der Elektrozweiräder sind sie bereits etabliert. Die vorliegende Roadmap unterteilt die unterschiedlichen Anwendungsfelder entsprechend der Leistungsgrößen der verwendeten Batterie. Es werden Entwicklungspfade von Zweirädern über die in der Öffentlichkeit aktuell am intensivsten diskutierten Elektroautos bis hin zu Booten, Bussen und Traktoren sowie dezentralen und zentralen stationären Anwendungen verfolgt. „Es zeigt sich, dass die erwartete Markteinführung und -diffusion kleiner bis großer Energiespeicherklassen für unterschiedliche Anwendungen nicht unabhängig voneinander verläuft, sondern vielmehr aufeinander aufbaut. Somit könnten Erfahrungen beispielsweise aus der Einführung der Elektrozweiräder und Hybrid-Elektromobile künftig auch auf vollelektrisch betriebene Elektromobile und Kleintransporter übertragen werden und die Erschließung neuer Märkte erleichtern“, so Projektleiter Dr. Axel Thielmann vom Fraunhofer ISI.

Die Anforderungen an die Batterien können von Anwendung zu Anwendung unterschiedlich ausfallen. Batterien für Hybridfahrzeuge benötigen zum Beispiel eine hohe Leistungsdichte, für rein batteriebetriebene Fahrzeuge hingegen eine hohe Energiedichte. In stationären Anwendungen wiederum dominieren die Kostenaspekte. Durch eine steigende Produktion von Elektrofahrzeugen und dadurch erzielbare Skaleneffekte könnten Lithium-Ionen-Batterien bald auch für neue Marktsegmente kostengünstiger und damit wettbewerbsfähig hergestellt werden. Geeignete Rahmenbedingungen sind gerade in dieser Phase des Markthochlaufs entscheidend.

„Für die Marktentwicklung der Lithium-Ionen-Batterien für Elektromobile und stationäre Anwendungen wird es besonders im Zeitraum bis 2020 eine große Rolle spielen, welche Ansätze zur Regulierung und Gesetzgebung verfolgt werden“, betont Prof. Dr. Martin Wietschel, Koordinator des Themenfelds Elektromobilität am Fraunhofer ISI. Im Allgemeinen ist der Trend in Richtung umweltfreundliche Regulierungsmaßnahmen klar ersichtlich. Offene Fragen bestehen aber unter anderem im Bereich der Transportbestimmungen für Lithium-Ionen-Batterien mit Wirkung auf Aspekte wie Standortentscheidungen für die Batterieproduktion und damit auch Beschäftigung und Wertschöpfung. Aber auch die Entwicklung von Normen und Standards ist vor einem eher kurzfristigen Zeithorizont von großer Bedeutung.

Broschüre zur Produkt-Roadmap Lithium-Ionen-Batterien (PDF)

Die Realisierung der Elektromobilität in der Praxis ist eng verbunden mit dem Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien mit entsprechend hoher Leistungsfähigkeit.

Zur nachhaltigen Entsorgung der Batterien wird geforscht – Foto: Kurt F. Domnik / pixelio.de

Das Gewicht dieser Batterien beträgt bei Hybridfahrzeugen rund 40 Kilogramm und kann für vollelektrische PKW 200 Kilogramm oder mehr betragen. Dies bedeutet im Falle der angestrebten Marktdurchdringung der Elektroantriebe im Automobilbereich in Europa mittel- bis langfristig ein Aufkommen an Altbatterien von mehreren zehntausenden bis über hunderttausend Tonnen jährlich. Für diese Batterien, die wichtige Metalle wie Lithium, Kobalt, Nickel usw. enthalten, sind Recyclingverfahren in der Entwicklung.

Ende Oktober 2011 hat das Öko-Institut zwei umfassende Ökobilanzen zu zwei verschiedenen Recyclingverfahren für Lithium-Ionen-Batterien aus dem Automobilbereich abgeschlossen. Dabei geht es um Recyclingverfahren, die sich derzeit noch im Forschungs- und Entwicklungsstadium befinden: zum einen das Projekt „LiBRI – Entwicklung eines realisierbaren Recyclingkonzepts für die Hochleistungsbatterien zukünftiger Elektrofahrzeuge“ (Koordination Umicore), zum anderen das Projekt „LithoRec – Recycling von Lithium-Ionen-Batterien“ (Koordination Technische Universität Braunschweig).

Beide Projekte wurden mit Förderung des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) bis Herbst 2011 durchgeführt. LithoRec bezieht sich auf einen hydro-metallurgischen Weg, LiBRI auf einen pyrometallurgischen Weg. Die vom Öko-Institut erstellten zwei Ökobilanzen dienen dazu, die Bewertung der sich in Entwicklung befindlichen Verfahren zu unterstützen.

Dr. Matthias Buchert, Projektleiter beim Öko-Institut für die Durchführung der Ökobilanzen, lobt die gute Zusammenarbeit aller involvierten Partner in der projektübergreifenden Ökobilanzarbeitsgruppe aus beiden Projektverbünden (Umicore AG & Co. KG, Daimler AG, Technische Universität Braunschweig, Chemetall GmbH, Volkswagen AG sowie Evonik Litarion GmbH). „Wichtige methodische Fragen zur Ökobilanz sowie die Definition der unterschiedlichen Batterietypen konnten in der Arbeitsgruppe frühzeitig und einvernehmlich abgestimmt werden“, so Buchert.

Alle beteiligten Industrieunternehmen und Forschungsinstitutionen haben durch die Ergebnisse der Ökobilanzen wichtige Rückschlüsse bezüglich der Recyclingverfahren, die auf die Rückgewinnung von Kobalt, Nickel und Lithium zielen, erhalten. Ungeachtet aller Einschränkungen (eine Reihe von Daten beruht noch auf Laborverfahren bzw. Simulationen) und der grundsätzlichen Unterschiedlichkeit der Verfahren (im Falle von LiBRI mit einem pyrometallurgischen Schritt, im Falle von LithoRec über mechanische und nasschemische Aufbereitung der Materialien) zeigen die Ergebnisse die ökologischen Vorteile des Batterierecyclings auf.

Prof. Kwade, Koordinator des LithoRec-Projektes betont: „Die Ergebnisse der Ökobilanz zeigen, dass wir auf einem guten Weg sind, aber durch Weiterentwicklung des Prozesses noch weitere Umweltentlastungspotenziale erschließen können.“ Frank Treffer, Koordinator des LiBRI-Projektes äußert sich im gleichen Sinne: „Die Umweltentlastungspotenziale durch das Recycling der Lithium-Ionen-Batterien sind im Detail deutlich geworden; wir haben durch die Ökobilanz weitere wertvolle Erkenntnisse gewonnen.“

LiBRI – Entwicklung eines realisierbaren Recyclingkonzeptes für die
Hochleistungsbatterien zukünftiger Elektrofahrzeuge