Effizientes Bewässerungsmanagement zum Klimaschutz

Ein nach­haltiges Wasser­man­age­ment ist bei Bio­masse­plan­ta­gen sehr notwendig, damit Wass­er nicht noch knap­per wird, als es ohne­hin vielerorts ist. Dies zeigt eine neue Studie. Wenn der Anbau von Pflanzen für die Energiegewin­nung in Kraftwerken mit unterirdis­ch­er Spe­icherung des CO2 aus den Abgasen kom­biniert wird, gilt er oft als eine der Möglichkeit­en, Treib­haus­gase­mis­sio­nen zu reduzieren und die Paris­er Kli­maziele zu erreichen.
Doch der Anbau von Bioen­ergieplan­ta­gen im großen Stil benötigt weltweit nicht nur viel Land, son­dern auch erhe­bliche Men­gen an Wass­er für die Bewässerung – was im Wider­spruch mit der Ein­hal­tung der Plan­etaren Belas­tungs­gren­zen ste­hen kann. Wis­senschaftler berech­neten nun in den bish­er detail­liertesten Com­put­er­sim­u­la­tio­nen, wie viel zusät­zlich­er Wasser­stress für die Bevölkerung weltweit in einem Szenario mit kon­ven­tioneller Bewässerung und einem mit nach­haltiger Wasser­nutzung entste­hen könnte.

“Ohne nach­haltiges Wasser­man­age­ment kön­nte die Bewässerung von Bio­masse­plan­ta­gen nach unseren Berech­nun­gen zusam­men mit dem Bevölkerungswach­s­tum bis Ende des Jahrhun­derts sowohl die Fläche als auch die Zahl der Men­schen ver­dop­peln, die unter starkem Wasser­stress lei­den. Umgekehrt kön­nten wir mit einem nach­halti­gen Wasser­man­age­ment der Bio­masse­plan­ta­gen den zusät­zlichen Wasser­stress für die Men­schen fast hal­bieren, im Ver­gle­ich zu einem Szenario mit starkem Kli­mawan­dels und ohne Bioenergieproduktion.”
— Fabi­an Sten­zel vom Pots­dam-Insti­tut für Kli­mafol­gen­forschung (PIK)

Sowohl politische Regulierung als auch Verbesserungen in den Betrieben erforderlich

“Nach­haltiges Wasser­man­age­ment bedeutet sowohl poli­tis­che Reg­ulierung wie Bepreisung oder Wasserzuteilungssys­teme, um die aus Flüssen ent­nomme­nen Wasser­men­gen zu reduzieren, als auch Verbesserun­gen in den Betrieben, um das Wass­er effizien­ter zu nutzen”, sagt Ko-Autorin Sylvia Tram­berend vom IIASA. Dazu kön­nten Zis­ter­nen zum Sam­meln von Regen­wass­er oder Mulchen zur Reduzierung der Ver­dun­stung gehören. “Außer­dem gehört zu einem nach­halti­gen Wasser­man­age­ment der Erhalt von dauer­haft hin­re­ichen­den Wasser­men­gen in den Flüssen, um die Ökosys­teme dort gesund zu erhal­ten. Die Bewirtschaf­tung flus­saufwärts und flussab­wärts kann dabei zur Folge haben, dass mehr gren­züber­schre­i­t­ende Fluss­be­wirtschaf­tung sowie eine Zusam­me­nar­beit zwis­chen ver­schiede­nen Wasser­nutzern nötig wird – eine zukün­ftige Her­aus­forderung für ein inte­gri­ertes Wasserressourcenmanagement.”
Eine weit­ge­hend unge­brem­ste glob­ale Erwär­mung zusam­men mit dem Bevölkerungswach­s­tum würde in den Sim­u­la­tio­nen die Zahl der Men­schen unter Wasser­stress um etwa 80% erhöhen. Eine ver­stärk­te Nutzung von Bioen­ergie mit Kohlen­stof­fab­schei­dung und ‑spe­icherung kön­nte helfen, den Kli­mawan­del begren­zen: Wenn Pflanzen wach­sen, nehmen sie CO2 aus der Luft auf und bauen es in ihre Stämme, Zweige und Blät­ter ein. Wird diese Bio­masse in Kraftwerken ver­bran­nt und das CO2 aus den Abgasen abge­tren­nt und unterirdisch gespe­ichert (Car­bon Cap­ture and Stor­age, kurz CCS), kann dies let­ztlich dazu beitra­gen, die Menge an Treib­haus­gasen in unser­er Atmo­sphäre zu reduzieren – Wis­senschaftler nen­nen dies “neg­a­tive Emissionen”.
In vie­len Szenar­ien wer­den diese als notwendig erachtet, um ehrgeizige Kli­maschutzziele zu erre­ichen, wenn die direk­ten Emis­sion­sre­duk­tio­nen zu langsam voran­schre­it­en. Neg­a­tive Emis­sio­nen wer­den auch betra­chtet, um verbleibende Treib­haus­gase­mis­sio­nen auszu­gle­ichen, die nur schw­er oder gar nicht zu reduzieren sind, zum Beispiel im Flugverkehr, in bes­timmten Indus­triezweigen oder in der Viehhaltung.

Wasserknappheit bleibt eine große Herausforderung

“Nach den vor­liegen­den Szenar­ien kön­nten die Bio­masse­plan­ta­gen um bis zu 6 Mil­lio­nen Quadratk­ilo­me­ter zunehmen, wenn die glob­ale Erwär­mung bis zum Ende des Jahrhun­derts auf 1,5 Grad Cel­sius begren­zt wer­den soll, also gemäß dem ehrgeizigeren der bei­den Tem­per­aturziele des Paris­er Abkom­mens”, sagt Ko-Autor Dieter Gerten vom PIK. “Wir ver­wen­den diese Szenar­ien als Grund­lage für Sim­u­la­tio­nen in unserem hochau­flösenden glob­alen Veg­e­ta­tions- und Wasser­haushaltsmod­ell, um die Auswirkun­gen auf das Wass­er zu unter­suchen. Während die erhe­bliche Bewässerung in einem Bioen­ergie-plus-CCS-Szenario mit Bevölkerungswach­s­tum einen Anstieg der Zahl der Men­schen, die mit Wasser­stress kon­fron­tiert sind, um 100 % nahelegt, sinkt die Zahl in Kom­bi­na­tion mit nach­haltigem Wasser­man­age­ment auf 60 %. Das ist natür­lich immer noch ein Anstieg, so dass schwere Kom­pro­misse gefun­den wer­den müssen.”
Regio­nen, die bere­its heute unter Wasser­stress lei­den, wären im Kli­mawan­del-Szenario am stärk­sten betrof­fen, wie der Mit­telmeer­raum, der Nahe Osten, der Nor­dosten Chi­nas, Südost- und das südliche West­afri­ka. Im Bioen­ergie-plus-CCS-Szenario ohne nach­haltiges Wasser­man­age­ment erstreckt sich der hohe Wasser­stress auch auf einige son­st nicht betrof­fe­nen Regio­nen, wie den Osten Brasiliens und große Teile von Afri­ka südlich der Sahara. Hier wer­den im unter­sucht­en Szenario große Bio­masse-Plan­ta­gen­flächen angenom­men, die bewässert wer­den müssen.

“Die Zahlen zeigen, dass nach­haltiges Wasser­man­age­ment in jedem Fall eine Her­aus­forderung ist, der wir uns umge­hend stellen müssen. Unsere neue Studie bestätigt, dass derzeit disku­tierte Maß­nah­men zur Sta­bil­isierung des Kli­mas, hier die Erzeu­gung von Bioen­ergie mit CCS, eine Rei­he zusät­zlich­er Dimen­sio­nen unseres Erdsys­tems berück­sichti­gen sollte -– der Wasserkreis­lauf gehört dazu. Risiken und Zielkon­flik­te müssen sorgfältig durch­dacht wer­den, bevor größere Schritte zur Etablierung von Märk­ten und Infra­struk­turen für Bio­masse ein­geleit­et wer­den. Das Konzept der Plan­etaren Belas­tungs­gren­zen betra­chtet das gesamte Erdsys­tem, nicht nur das Kli­ma. Um einen sicheren Hand­lungsraum für die Men­schheit zu bewahren, muss vor allem auch die Integrität der Biosphäre beachtet werden.”
— Ko-Autor Wolf­gang Lucht, Leit­er der Forschungsabteilung Erdsys­te­m­analyse am PIK