Der Ozean kämpft gegen den Klimawandel und wir versuchen ihm zu helfen – hier erfahren Sie, wie
Wir ersetzten den Herd durch Sperrholz und verwandelten die Küche des Tauchbootes in ein improvisiertes Forschungslabor. Wir steckten Kabel und Verbindungsschläuche ein und bauten in der engen Kabine ein wissenschaftliches Instrument zusammen.
Dann legten wir in den Hafen von Halifax in Kanada ab und suchten das türkisfarbene Wasser nach Anzeichen eines ungewöhnlichen Tests ab: Könnten wir den Ozean selbst nutzen, um Kohlendioxid aus der Luft zu entfernen?
Kohlendioxid (CO₂) ist der wichtigste Treiber des Klimawandels, aber man kann ihn nicht sehen. Sein Aufbau in der Atmosphäre erfolgt allmählich. Es braucht Zeit, bis die schlimmsten Folgen sichtbar werden. Selbst wenn die Emissionen morgen stark sinken würden, würde das bereits freigesetzte CO₂ den Planeten weiter erwärmen.
Aus diesem Grund greifen Wissenschaftler und politische Entscheidungsträger zunehmend auf die CO2-Entfernung (Carbon Dioxide Removal, CDR) zurück: Bereits freigesetztes CO₂ wieder aus der Luft zu entfernen. Bisher konzentrierten sich die meisten groß angelegten CDR auf Landflächen, beispielsweise auf die Wiederaufforstung. Aber Land ist endlich, konkurriert mit der Nahrungsmittelproduktion und der Artenvielfalt, und gespeicherter Kohlenstoff kann durch Feuer oder Abholzung verloren gehen. Da die Emissionen weiterhin größer sind als das, was mit diesen Ansätzen allein bewältigt werden kann, richtet sich die Aufmerksamkeit auf den Ozean.
Die übersehene Rolle des Ozeans bei der Kohlenstoffspeicherung
Der Ozean bedeckt etwa 70 % der Erdoberfläche und enthält etwa das 50-fache der Menge an Kohlenstoff, die in der Atmosphäre vorkommt. Vor der industriellen Revolution bewegte sich Kohlenstoff nahezu ausgeglichen zwischen Luft und Meer. Als die Industrietätigkeit den CO₂-Ausstoß in der Atmosphäre erhöhte, löste sich mehr davon im Meerwasser und der Ozean wurde saurer.
Der gesamte gelöste Kohlenstoff hat dazu geführt, dass die Ozeane seit der industriellen Revolution etwa ein Drittel der menschlichen CO₂-Emissionen gespeichert haben – was das Tempo des Klimawandels erheblich verlangsamt hat. Es stellt sich die Frage, ob wir auf diesem natürlichen Service aufbauen können. Der Bereich, der diese Möglichkeit untersucht, ist als marine Kohlendioxidentfernung (mCDR) bekannt.
Alle mCDR-Ansätze zielen darauf ab, die Menge an gelöstem CO₂ an der Meeresoberfläche zu reduzieren und es in stabilere Formen umzuwandeln. Wenn das Oberflächen-CO₂ reduziert wird, löst sich mehr CO₂ aus der Atmosphäre im Meer.
Reduzierung des CO₂ an der Oberfläche – damit das Meer mehr aufnimmt
Ein Ansatz besteht darin, dem Meerwasser alkalische Mineralien – oft zerkleinerte oder verarbeitete Gesteine wie Kalkstein oder Basalt – zuzusetzen. Dies verringert den Säuregehalt und erhöht die Fähigkeit des Meerwassers, mehr Kohlenstoff aufzunehmen und ihn für die kommenden Jahrhunderte zu speichern. Dies ist die Strategie, die Planetary Technologies im Hafen von Halifax, Kanada, entwickelt. Dort wurden über die Kühlwasserableitung eines Erdgaskraftwerks alkalische Mineralien in das Meerwasser eingebracht.
Ein anderer Ansatz basiert auf der Biologie. Der Ozean ist voller mikroskopisch kleiner Organismen, die Photosynthese betreiben und dabei gelöstes CO₂ für Wachstum und Fortpflanzung nutzen. Ein Teil dieses Kohlenstoffs sinkt durch einen Prozess, der als „biologische Kohlenstoffpumpe“ bekannt ist, in tiefere Gewässer. Durch die Zugabe der Nährstoffe, die diese Organismen zum Gedeihen benötigen, soll mit dieser Initiative die Population der Mikroorganismen erhöht und letztendlich die biologische Kohlenstoffpumpe gestärkt werden.
Woher wissen wir, dass es funktioniert?
Ob chemisch oder biologisch, diese Ansätze stehen vor den gleichen Fragen: Wie viel zusätzliches CO₂ wird tatsächlich aus der Atmosphäre entfernt? Und was sind die ökologischen Folgen?
Die beteiligten Prozesse sind für das bloße Auge unsichtbar. Die Organismen sind mikroskopisch klein. Die Kohlenstoffumwandlungen sind chemisch. Wenn die Kohlenstoffentfernung im Meer jedoch auf ein klimarelevantes Niveau ausgedehnt werden soll, sind strenge Messungen, Transparenz und öffentliches Vertrauen erforderlich.
Im Cassar Lab der Duke University entwickeln wir Instrumente zur Erkennung subtiler Veränderungen in der Meerwasserchemie. Sie messen kontinuierlich gelöste Gase und andere Tracer und ermöglichen uns so zu rekonstruieren, was Mikroorganismen tun und wie sich Kohlenstoff durch das System bewegt.
Im August 2025 haben wir eines dieser Werkzeuge in den turbulenten Gewässern rund um eines der weltweit ersten Projekte zur Verbesserung der Alkalinität der Küstenmeere vor Nova Scotia, Kanada, eingesetzt. Bei diesem Instrument handelte es sich um ein Massenspektrometer, das gelöste Gase aus Meerwasser extrahiert und quantifiziert. Diese Messwerte geben uns Einblick in das Gleichgewicht des Ökosystems zwischen Photosynthese und Atmung – und damit ein Verständnis dafür, wie gestresst oder gesund das umgebende Ökosystem ist. In Zusammenarbeit mit Forschern, die die chemischen Veränderungen der laufenden mCDR-Arbeiten verfolgten, konzentrierten wir uns darauf, zu verstehen, wie marine Mikroorganismen reagierten.
Ein weiteres Instrument namens Gopticas ermöglicht eine genaue Quantifizierung der Photosynthese, die in einer Meerwasserprobe stattfindet. Die Gopticas wurden kürzlich bei Prototypes for Humanity ausgestellt, einer internationalen Innovationsinitiative mit Sitz in Dubai, die hervorhebt, wie für die grundlegende Ozeanographie entwickelte Werkzeuge auch die Klimaverantwortung unterstützen können. Dies ermöglicht eine bessere Quantifizierung der Gesundheit des Ökosystems sowie des Kohlenstoffeinstroms.
Ein skalierbarer Ansatz zur mCDR-Überwachung
Wir bilden jetzt ein Team, das diese Tools einsetzen kann, um die Menge an CO₂, die in langlebigere Formen umgewandelt wird, direkt zu quantifizieren – und frühe Anzeichen einer ökologischen Störung zu erkennen.
Diese Art der Überwachung ist von entscheidender Bedeutung. Es ermöglicht uns die Unterscheidung zwischen Kohlenstoff, der kurzzeitig in der Nähe der Oberfläche zirkuliert, und Kohlenstoff, der in Formen umgewandelt wird, die wahrscheinlich über Jahrhunderte gespeichert bleiben. Es bietet auch eine Frühwarnung, wenn ein Eingriff beginnt, die Meeresbiologie zu stören. Die Arbeit in Halifax markierte die erste Anwendung unserer Instrumente auf mCDR-Initiativen, aber wir freuen uns darauf, dieselben Ansätze in allen Regionen und mCDR-Ansätzen anzuwenden.
Die Entwicklung robuster Methoden zur Quantifizierung sowohl der CO2-Entfernung als auch der ökologischen Auswirkungen vor dem groß angelegten Einsatz ist von entscheidender Bedeutung. Ohne eine glaubwürdige Überprüfung besteht die Gefahr, dass Behauptungen zur CO2-Entfernung die Beweise übertreffen. Und ohne eindeutige Beweise für die Umweltsicherheit wird die öffentliche Unterstützung ins Stocken geraten.
Wenn die Entfernung von Kohlendioxid aus dem Meer einen sinnvollen Beitrag zum Klimaschutz leisten soll, muss sie auf präziser Messung und Rechenschaftspflicht beruhen. Regierungen, Regulierungsbehörden und Investoren müssen darauf vertrauen können, dass die gemeldete CO2-Entfernung real und dauerhaft ist – und dass die Meeresökosysteme geschützt sind.
Wenn man auf dem Deck des Tauchboots steht und auf die alkalische Wasserwolke starrt, die aus dem Rohr austritt, überkommt einen leicht ein Gefühl der Ehrfurcht. Dieses Experiment ist im Vergleich zum globalen Klimawandel winzig – ein Tropfen auf den heißen Stein. Aber es bietet einen Blick in eine optimistischere Zukunft.
Katryna Niva, Cassar Lab, Duke-Universität; Alireza Merikhi, Cassar Lab, Duke-Universitätund Nicolas Cassar, Professor und Senior Associate Dean, Nicholas School of the Environment, Duke-Universität
Hauptfoto von Silas Baisch auf Unsplash
