Die wichtigsten Kohlenstoffspeicher: Hier wird CO2 gebunden

Kohlenstoff ist die Grundlage allen Lebens – und in Form von CO2 ein großes Problem für unser Klima. Dabei ist nur ein geringer Teil überhaupt in der Luft. Viel größere Kohlenstoffspeicher bilden Wälder, Böden oder Meere.

Was sind Kohlenstoffspeicher?

Kohlenstoff, oder auch einfach nur „C“ als chemisches Element, ist überall um uns herum präsent: Es ist unter anderem das Grundelement für Zucker, Fette, Holz, Proteine und vieles mehr. Deshalb ist überall dort, wo Leben ist, auch ein Kohlenstoffspeicher. Wobei die Zeit, in der der Kohlenstoff in einem Organismus gebunden bleibt, ganz unterschiedlich lang sein kann. Wenn in chemischen Molekülen Kohlenstoff vorkommt, sprechen wir in der Regel von organischer Chemie, weil Kohlenstoff die Grundlage allen Lebens ist.

Als solcher wird er permanent umgewandelt und durchläuft einen ständigen Kreislauf, den Kohlenstoffkreislauf. Pflanzen nehmen Kohlenstoff aus der Atmosphäre in Form von Kohlenstoffdioxid (also CO2) auf und wandeln ihn mithilfe von Photosynthese in Zucker um, wobei Sauerstoff sozusagen als „Abfallprodukt“ entsteht.

Der Zucker dient entweder als Energielieferant für den Stoffwechsel oder er wird weiterverarbeitet zu anderen kohlenstoffhaltigen Produkten. Diese Produkte nehmen dann wieder wir oder andere Lebewesen als Nahrung zu uns. Durch unsere Atmung oder durch das Verrotten von beispielsweise herabgefallenen Laub wird Kohlenstoff dann wieder in Form von CO2 frei. Auch bei Bränden wird Kohlenstoff freigesetzt. In manchen Umwandlungsprozessen entsteht auch das Treibhausgas Methan.

Aber nicht aller Kohlenstoff wird wieder freigesetzt. Einiges an Kohlenstoff verbleibt auch an Ort und Stelle, im Boden, in den Bäumen oder anderswo gebunden. Das sind dann Kohlenstoffspeicher, in denen das CO2 bleibt – manchmal über Jahrzehnte oder Jahrhunderte.

Der Boden als Kohlenstoffspeicher

Die Max-Planck-Gesellschaft bezeichnet den Boden als den wichtigsten Kohlenstoffspeicher unserer Erde: Der Boden besteht etwa zur Hälfte aus Kohlenstoff, der im Humus gebunden ist, sprich in abgestorbenen und teilweise umgewandelten Pflanzenresten. Laut der Heinrich-Böll-Stiftung ist in unseren Böden mehr Kohlenstoff enthalten als in allen Pflanzen der Erde und der Atmosphäre zusammen.

Gleichzeitig sind Böden auch große CO2-Quellen, also Lebensräume, in denen viel CO2 freigesetzt wird. Während ein Teil des Kohlenstoffs Jahrzehnte bis Jahrtausende im Boden verbleibt, wandeln Mikroorganismen einen anderen Teil rasch um. So wird ein Teil des Kohlenstoffs in Form von Kohlenstoffdioxid wieder in die Atmosphäre abgegeben.

Aktuelle Messungen und Prognosen besagen, dass aufgrund der Erderwärmung durch die Klimakrise diese Umwandlungsprozesse beschleunigt werden. Das heißt: Die Mikroorganismen werden in Zukunft wohl aktiver arbeiten und somit mehr CO2 freisetzen, so die Heinrich-Böll-Stiftung. Wie viel Kohlenstoff genau im Boden gebunden werden kann und wie lange der Kohlenstoff im Boden bleibt, ist schwierig zu messen und lässt sich daher kaum abschätzen.

Fest steht jedoch: Durch die Landwirtschaft, wie sie weltweit derzeit überwiegend betrieben wird, sind unsere Böden stark gefährdet, beispielsweise durch Bodenerosion und verlieren stetig an Bodenfruchtbarkeit, sprich den wertvollen Humus, in dem Kohlenstoff gebunden ist.

Besonders bedeutende Böden für die Kohlenstoffspeicherung

Einige Böden sind besonders wertvolle Kohlenstoffspeicher. Dazu zählen unter anderem Moore: Der NABU bezeichnet sie als die effektivsten Kohlenstoffspeicher an Land. Moore sind während der letzten Eiszeit entstanden. Weil sie unter Wasser stehen, konnten die abgestorbenen Pflanzenreste nicht wie sonst verrotten, sondern bildeten unter Sauerstoffausschluss Torf. Ein intaktes Moor wächst circa einen Millimeter pro Jahr. Laut NABU binden die Moore weltweit ein Drittel des Kohlenstoffs an Land und das, obwohl sie nur eine Fläche von drei Prozent insgesamt einnehmen.

Leider werden Moore nach wie vor noch zerstört, indem sie entwässert und der Torf abgebaut wird. Der im Torf gebundene Kohlenstoff kommt bei der Entwässerung mit Sauerstoff in Berührung und wandelt sich dadurch zu CO2, das in die Atmosphäre entweicht. Auch das klimaschädliche Lachgas wird dabei freigesetzt.

Ein weiterer Boden ist ebenfalls bedeutend für die Kohlenstoffspeicherung: Der Permafrost. Einem Bericht der Bundesregierung zufolge fanden Forscher heraus, dass in den dauergefrorenen Böden 1300 Milliarden Tonnen Kohlenstoff gespeichert sind. Im Vergleich dazu: Im Jahr 2018 betrug der weltweite CO2-Ausstoß laut Statista 36,6 Milliarden Tonnen CO2. Eine Tonne Kohlenstoff entspricht ungefähr 3,6 Tonnen Kohlenstoffdioxid. Sprich: Eine Tonne Kohlenstoff würde zu 3,6 Tonnen CO2 werden, falls der Kohlenstoff freigesetzt wird.

Wenn der Permafrost taut, fangen die Mikroorganismen an zu arbeiten und setzen dabei große Mengen an CO2 und Methan frei. Die freigesetzten Gase könnten die globale Durchschnittstemperatur um weitere 0,3 Grad Celsius steigen lassen.

Terra Preta zum Binden von Kohlenstoff

Kürzlich haben Wissenschaftler eine neue, vielversprechende Möglichkeit aufgetan, um Kohlenstoff zu speichern: Terra Preta. Vor einiger Zeit entdeckten sie die nährstoffreiche Schwarzerde im Amazonas-Regenwald. Lange war der Prozess, wie Terra Preta entsteht, ungeklärt.

Die stark kohlenstoffhaltige Erde wird unter Ausschluss von Luft mithilfe von Grünabfällen und Pflanzenkohle hergestellt. Die Pflanzenkohle besteht zum größten Teil aus reinem Kohlenstoff, der für Mikroorganismen nur schwer abbaubar ist. Durch Terra Preta können wir also eine Art Dauerhumus bilden, in dem der Kohlenstoff für eine lange Zeit gebunden bleibt. 

Wälder als Kohlenstoffspeicher

Wälder bedecken weltweit ungefähr 30 Prozent unserer Landoberfläche. Insgesamt speichern alle Pflanzen weltweit 700 Milliarden Tonnen Kohlenstoff, so die Autoren des Buchs **“Terra Preta. Die schwarze Revolution aus dem Regenwald„. Tropische Regenwälder speichern dabei sogar nochmal 50 Prozent mehr Kohlenstoff als andere Wälder aufgrund ihres großen Biomasse-Vorrats, so der WWF.

Dazu kommt noch die besondere Bedeutung von Pflanzen insgesamt: Durch die Photosynthese sind sie die einzigen Lebewesen, die das CO2 auch wieder aus der Luft filtern können und aufnehmen können. Sie sind sozusagen diejenigen, die die Bildung von Humus, Torf und Co. erst ermöglichen.

Und der WWF weist noch auf eine weitere wichtige Funktion von Wäldern hin: Wälder fungieren als riesige Klimaanlagen auf der Erde. Sie wirken am Wasserkreislauf mit, indem sie durch die Sonne Wasser verdunsten und so die Atmosphäre kühlen.

Diese beiden wichtigen Funktionen sind aber durch die massive Waldrodung weltweit immens bedroht.

Kohlenstoffspeicherung im Meer

Aber nicht nur an Land werden große Mengen an Kohlenstoff gespeichert. Laut NABU nehmen unsere Ozeane weltweit den meisten Kohlenstoff überhaupt auf. Sie liefern 50 Prozent des Sauerstoffs auf der Erde.

An der Kohlenstoffspeicherung im Meer sind zwei Prozesse beteiligt: 

• Phytoplankton, Algen und Seegräser arbeiten ganz ähnlich wie Bäume: Sie betreiben Photosynthese und wandeln so CO2 in organische Verbindungen um.
• Der zweite Prozess funktioniert ganz ohne Pflanzen: In den Meeren löst sich ganz natürlicherweise Kohlenstoffdioxid. Es wird zu 91 Prozent in ein anderes Molekül, das Hydrogencarbonat, umgewandelt. Zwischen der Atmosphäre und dem Ozean besteht ein ständiger Austausch. Ob der Ozean CO2 aufnimmt, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Die wichtigsten sind der atmosphärische Druck und die Temperatur. Ist in der Luft viel CO2 vorhanden, drückt das sozusagen auf das Wasser und der Ozean nimmt mehr CO2 auf. Je wärmer die Ozeane allerdings sind, desto schlechter können sie das CO2 aufnehmen. 

Das im Wasser gelöste CO2 wird dann durch die Meeresströmungen mit in die Tiefe des Ozeans transportiert, wo es lange Zeit verweilt. Unproblematisch ist das aber auch nicht, wie quarks berichtet: Um CO2 zu Hydrogencarbonat umzuwandeln braucht es Karbonat oder Wasser. Das Karbonat baut sich deshalb ab und steht dann den Meeresorganismen wie Korallen nicht mehr zur Verfügung, die sie zur Bildung von Schalen und Skelettstrukturen brauchen. Wenn sich wiederum das Hydrogencarbonat aus Kohlenstoffdioxid und Wasser bildet, entsteht Kohlensäure und es kommt zur Versauerung der Ozeane.

Fossile Kohlenstoffspeicher

Und zuletzt könnte man auch die sogenannten fossilen Brennstoffe, also Kohle, Erdöl und Erdgas als eine Art Kohlenstoffspeicher bezeichnen: Bei den Rohstoffen handelt es sich um nichts anderes als organische Reste von Pflanzen, die schon bevor es den Menschen überhaupt gab, umgewandelt wurden und seitdem als gespeicherter Kohlenstoff in der Erde ruhen. Bis die Menschen während der industriellen Revolution anfingen, die fossilen Brennstoffe großzügig zu verfeuern, um Energie daraus zu gewinnen.

Mit der Verbrennung dieser fossilen Energieträger setzen wir innerhalb kurzer Zeit große Mengen an Kohlenstoff in Form von CO2 frei, das über Jahrmillionen gebunden wurde.

Wie kannst du Kohlenstoffspeicher schützen?

Wenn wir die Klimakrise in den Griff bekommen möchten, ist es wichtig, dass so viel Kohlenstoff wie möglich in Kohlenstoffspeichern gebunden bleibt. Dafür kannst auch du als Verbraucher einiges tun:

• Verzichte im Alltag möglichst auf den Einsatz von fossilen Brennstoffen: Beziehe Strom aus erneuerbaren Energien, erkundige dich beim Heizen nach Alternativen zu Erdöl und Gas, zum Beispiel Geothermie, und lass dein Auto sooft wie möglich stehen.
• Achte beim Kauf von Blumenerde darauf, torffreie Erde zu kaufen, um unsere Moore zu schützen.
• Unterstütze Waldaufforstungsprojekte wie zum Beispiel von Plant-for-the-Planet und kaufe Holz mit Siegel, damit du sicher gehen kannst, dass es aus nachhaltiger Forstwirtschaft stammt.
• Produziere so wenig Plastikmüll wie möglich – denn Plastik wird in der Regel auf der Basis von Erdöl hergestellt.
• Verzichte auf Produkte mit Palmöl: Für die riesigen Palmölplantagen muss nicht nur der Regenwald weichen. In Indonesien werden für Ölpalmenplantagen bedeutende Torfwälder zerstört, so der NABU.

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