Klimawandel der Meere

Der Klimawandel macht auch vor unseren Meeren nicht halt. Die Nutzung und das ökologische Gleichgewicht der Meere und auch unserer Nord- und Ostsee sind vielfältig betroffen. Letztlich sind damit entscheidende Lebensgrundlagen der Menschheit gefährdet. Es gibt Vorschläge den Klimawandel durch großtechnische Eingriffe in die globalen marinen und terrestrischen ökologischen Abläufe entgegenzuwirken

Inhaltsverzeichnis

 

Auswirkungen des Klimawandels auf marine Ökosysteme

Unter Klimawandel versteht man die globale Erwärmung der Atmosphäre als Folge des erhöhten CO2 -Gehalts der Atmosphäre (Treibhauseffekt). Ebenso bedrohlich wie eine Temperaturerhöhung ist für die Meere die Versauerung als eine Folge der direkten Lösung von CO2 im Oberflächenwasser. Die Menschheit hat mit dem CO2-Eintrag in die Atmosphäre Prozesse ausgelöst, die den Zustand der Meere vermutlich über Jahrtausende nachteilig bestimmen werden. Einige der Wirkungen sind bereits heute zu beobachten – wie der Anstieg des Meeresspiegels, die Erwärmung des Oberflächenwassers und die Versauerung des Meerwassers. Neu ist dabei die globale Dimension der Veränderungen, die mit den Ozeanen und ihren natürlichen Ressourcen auch wichtige Lebensgrundlagen der Menschheit bedrohen. Die Meere sind unter anderem Nahrungsquelle und die Küsten Siedlungsraum für viele Menschen.

Vor allem der Temperaturanstieg hat bereits jetzt zu Verschiebungen des Artenvorkommens und damit zu einer Veränderung mariner Ökosysteme geführt. In nicht berechenbarer Weise werden sich sowohl die Bestände selbst als auch ihre Verbreitung – sowohl kommerziell bedeutender als auch nicht kommerziell genutzter Fischarten – verändern. Bereits überfischte Bestände könnten empfindlicher reagieren und ein zukünftiges Fischereimanagement vor noch größere Schwierigkeiten als bisher stellen. Eine vorübergehende Einstellung der Fischerei auf gewisse Zielarten könnte eventuell erforderlich werden.

Es ist heute bereits absehbar, dass Korallen und andere Kalk bildende Organismen wegen der Versauerung und wegen des Temperaturanstiegs beeinträchtigt sein werden. Ein komplexes Zusammenspiel menschlicher Einflüsse – dazu zählt auch der Kohlendioxidanstieg in der Atmosphäre – bedroht die Korallenriffe.

Da das globale Klimasystem sehr langsam und träge reagiert, wird auch bei sofortiger drastischer Begrenzung der CO2-Emissionen ein Anstieg des Meeresspiegels zu erwarten sein. Mit zunehmender Häufigkeit und Stärke der Stürme können Lebensräume und Erwerbsgrundlagen zahlreicher Küstenbewohner – vor allem in den ärmeren Regionen als Folge der Überschwemmungen, der Sturmfluten und des Meeresspiegelanstiegs – bedroht sein.

Eine Broschüre des Umweltbundesamtes verdeutlicht die Folgen des Klimawandels für die marinen Ökosysteme.

 

Bekämpfung des Klimawandels durch Marines Geo-Engineering?

Es gibt Bestrebungen, die anthropogene Klimaerwärmung durch bewusste und zielgerichtete, meist in großem Maßstab durchgeführte Eingriffe in das Klimasystem abzumildern. Diese Maßnahmen bezeichnet man als Geo-Engineering bzw. "Climate Engineering". Sie bergen viele Risiken und ihre Wirksamkeit ist bisher nicht erwiesen. Sie können die notwendige Reduktion von Treibhausgasen deshalb keinesfalls ersetzen.

Da die Ozeane die größte und wichtigste Kohlenstoffsenke unseres Planeten sind und ungefähr 50 mal so viel Kohlenstoff wie die Atmosphäre aufnehmen, zielen viele Geo-Engineering-Vorschläge darauf ab, diese Kohlenstoffsenke zu nutzen.

Marine Geo-Engineering-Methoden, die gegenwärtig diskutiert werden, umfassen z. B. die Ozeandüngung , die Ozeankalkung und die Versenkung von Ernteabfällen. Innerhalb dieser Methoden nimmt die Ozeandüngung eine gewisse Sonderstellung ein, da diese Methode bereits in der Praxis erforscht wurde und Aspekte wie Wirksamkeit und Risiken bereits bewertet werden können.

Ozeandüngung

Algenblüten fixieren CO2, welches nach Absterben der Blüte und durch Absinken zum Meeresgrund und dortiger (Zwischen-)lagerung dem „System“ zeitweilig entzogen wäre. Die Idee, mit Eisendüngung in den Ozeanen den Anstieg der CO2-Konzentrationen in der Atmosphäre aufzuhalten, ist nicht neu.

Anfang der 1990er-Jahre hat der US Ozeanograf John Martin festgestellt, dass in großen Regionen der Weltmeere fast keine einzelligen Algen (Phytoplankton) zu beobachten sind, obwohl die Makronährsalze Stickstoff und Phosphat in ausreichendem Maß vorhanden waren. Es stellte sich heraus, dass in diesen "paradoxen" Zonen ein für die Algen essentielles Mikronährsalz, das Eisen, fehlt und dadurch mögliche Blüten von einzelligen Algen (Phytoplankton) im Meer begrenzt wurden oder ausbleiben.

Seit dieser Beobachtung sind dreizehn Meeresexpeditionen durchgeführt worden, um mit Düngungsexperimenten die „Eisenhypothese“ zu überprüfen. Drei dieser Experimente, Eisenex (2000), EIFEX (2004) und LOHAFEX (2009) wurden vom Alfred-Wegener Institut für Polar- und Meeresforschung (AWI) in Kooperation mit wissenschaftlichen Institutionen anderer Länder durchgeführt. Während die Ozeandüngungsexperimente hinsichtlich des wissenschaftlichen Erkenntnisgewinns durchaus erfolgreich waren, zerschlug sich der auf theoretischen Studien basierende Enthusiasmus hinsichtlich des Potenzials der CO2-Speicherung recht schnell.

Es ließ sich zwar nachweisen, dass durch Eisendüngung Algenblüten erzeugt werden, aber das Algenwachstum wurde schnell durch Lichtmangel oder das Fehlen anderer Nährstoffe limitiert, so dass die Blüten nur von kurzer Dauer waren (Abb. 2). Es ist auch ungeklärt, ob die  absinkenden Algenmassen überhaupt Tiefen erreichen, in denen der darin gespeicherte Kohlenstoff über längere Zeiträume festgelegt wäre.

In einigen Experimenten hat sich gezeigt, dass ein großer Teil der Algen sehr schnell von Ruderfußkrebsen gefressen und ein anderer Teil durch Bakterien bereits in den obersten Wasserschichten mineralisiert wurde. Nur eine Studie konnten bisher einen Nettoexport von Kohlenstoff in die Tiefe nachweisen. So sanken im EIFEX Experiment im Südozean über 50% der Kieselalgenblüte in >1000m ab und nur 11% wurden remineralisiert (Smetacek et al. 20012). Die optimistische theoretische Annahmen über das Potenzial der Ozeandüngung als Klimaschutzmaßnahme (Entfernung von 1 Gt Kohlenstoff pro Jahr aus der Atmosphäre, entspricht ungefähr 12% der anthropogenen CO2-Freisetzung) konnte bisher nicht bestätigt werden.

Zusätzlich zur in Frage stehenden Wirksamkeit sind unkalkulierbare sowie schädliche Auswirkungen auf die Meeresumwelt sehr wahrscheinlich, denn mit Ozeandüngung wird massiv in biogeochemische Kreisläufe und die sehr komplexe Struktur und Funktion mariner Ökosysteme eingegriffen.

Auswirkungen der Ozeandüngung auf das Ökosystem

Viele dieser Auswirkungen können heute noch nicht bewertet werden, da die bisherigen Experimente zu kleinskalig waren (bis zu 300 km 2 ) und nicht lange genug andauerten (< 40 Tage), um solche Effekte nachzuweisen. Es ist jedoch sehr wahrscheinlich, dass eine großflächige intensive Ozeandüngung zu Effekten führen wird, die denen der Eutrophierung  (Überdüngung) ähneln, ein gut untersuchtes Phänomen, dass in Meeresgewässern durch übermäßige Nährstoffzufuhr auftritt.So bedingt z. B. eine Akkumulation abgestorbener Algenbiomasse Sauerstoffmangel in der Wassersäule und am Meeresboden, bis hin zum Erstickungstod von Organismen. Darüber hinaus führt Sauerstoffmangel in den Sedimenten zur Produktion sehr potenter Treibhausgase wie Lachgas und Methan, die den Effekt der CO2-Reduktion auf das Klima aufwiegen könnten und deshalb in der Klimabilanz der Ozeandüngung berücksichtigt werden müssen.Die Experimente haben auch gezeigt, dass die Ozeandüngung giftige Algenarten fördern kann, die durch die Toxinbildung unerwünschte negative Auswirkungen auf Meereslebewesen wie Fische und die menschliche Gesundheit haben können (durch Genuss von Muscheln und Fisch). Schließlich sind auch potenzielle Effekte in Ozeangebieten zu erwarten, die über die Meeresströmungen mit Wassermassen aus der gedüngten Region versorgt werden, denn diesen Wassermassen wurden bereits für das Algenwachstum essentielle Nährstoffe entzogen („nutrient robbing“).Auch der Wissenschaftliche Beirat der Bundesregierung zu Globalen Umweltveränderungen (WBGU) nimmt in seinen Gutachten von 2006 (Sondergutachten „Zukunft der Meere“) und 2003 (Hauptgutachten „Energiewende zur Nachhaltigkeit“) deutlich von der Eisendüngung Abstand. Der WBGU sagt: „Zum einen ist die erwartete Größenordnung der Mengeneffekte wohl eher gering [...] und es gibt Zweifel an der ausreichenden Langfristigkeit der Speicherung [...]. Zum anderen sind die Risiken einer großskaligen Eisendüngung im Hinblick auf die mittelbaren Folgen für die Meeresökosysteme schwer abzuschätzen.“

Rechtliche Vorgaben

Hinsichtlich des internationalen rechtlichen Rahmens sind für die Ozeandüngung die Konvention über die biologische Vielfalt (CBD) und die Seerechtskonvention und die darauf basierende Londoner Konvention über die Verhütung der Meeresverschmutzung durch das Einbringen von Abfällen und anderer Stoffe sowie das entsprechende Londoner Protokoll einschlägig.

Da die Vorschriften dieser Übereinkommen nicht eindeutig sind, haben die Vertragsstaaten im Oktober 2008 den politisch sehr bedeutsamen Beschluss gefasst, dass Forschungsmaßnahmen im Bereich der Ozeandüngung weiterhin erlaubt sein sollen, alle anderen Maßnahmen, insbesondere solche kommerzieller Natur, hingegen verboten sind. Forschungsaktivitäten sind im Vorfeld daraufhin zu überprüfen, ob die Experimente erforderlich sind und ob von ihnen unvertretbare Umweltauswirkungen ausgehen.

Im Oktober 2010 haben die Vertragsstaaten ein Bewertungskonzept („Assessment Framework“) für die Prüfung von Forschungsvorhaben verabschiedet. Geprüft werden muss neben der wissenschaftlichen Qualität, ob nachteilige Umweltauswirkungen zu erwarten sind. Wirtschaftliche Interessen dürfen nach dem „Assessment Framework“ die Ausrichtung des Forschungsvorhabens nicht beeinflussen. Im Vorfeld sind andere Staaten und Interessierte zu konsultieren. Die Bedeutung des „Assessment Framework“ besteht darin, dass für Forschungsvorhaben im Bereich des Geo-Engineerings erstmalig anspruchsvolle Bewertungsstandards international vereinbart werden.

Daneben verhandeln die Vertragsstaaten derzeit darüber, wie der Beschluss von 2008 in eine rechtlich verbindliche Fassung überführt werden kann. Hierzu unterbreiteten Australien und Korea im Sommer 2012 einen Vorschlag, der ein rechtlich verbindliches Verbot der  Meeresdüngung mit der Ausnahme von Forschungsprojekten vorsieht und einen Regulierungsrahmen für zukünftige marine Geo-Engineering-Maßnahmen beinhaltet. Konkrete Projekte sollen nur genehmigt werden dürfen, wenn sie als unbedenklich eingeschätzt wurden. Der Vorschlag wird auf der Vertragsstaatenkonferenz im Oktober 2013 verhandelt werden.

Das UBA ist maßgeblich an diesen Verhandlungen beteiligt. Dass weitergehende rechtlich verbindliche Regelung erforderlich sind, zeigt das Vorgehen eines US-Unternehmens, das im Juli 2012 unter Missachtung der Regelungen des London-Übereinkommens
nahe der Insel Haida Gwaii  vor der Westküste Kanadas 100 Tonnen Eisendünger in den Pazifik einbrachte. Dies erfolgte auf Wunsch der dort lebenden Ureinwohner, die das Experiment finanziert hatten und sich eine Steigerung der Lachsfischerei-Erträge infolge der Algenblüte erhofften.

Ozeankalkung

Ozeankalkung hat das Ziel, den pH-Wert des Meereswassers zu erhöhen, so dass mehr CO2 aus der Luft gebunden werden kann. Dies kann z. B. durch die Zugabe von Kalziumoxid erreicht werden. Dazu müsste Kalziumoxid zunächst an Land durch die thermische Zersetzung (Erhitzung auf 850ºC) von Kalkstein gewonnen werden. Ein Prozess, der viel Energie und Wasser benötigt und zudem Kohlendioxid freisetzt. Grobe Schätzungen zeigen, dass 1,5 km3 Kalkstein 1 Gt CO2 im Ozean festlegen könnten. Es würde aber 750 Jahre dauern, bis der gegenwärtige CO2-Gehalt der Atmosphäre auf natürliche Konzentrationen abgesenkt wäre, vorausgesetzt, dass pro Jahr 1 km3 Kalkstein abgebaut wird (Borel 2008). Logistisch würde die Ozeankalkung einen enormen Aufwand darstellen, da sehr große Mengen an Kalkstein abgebaut und transportiert werden müssten. Befürworter der Methode argumentieren, dass durch die Kalkung auch die durch den Klimawandel bedingte Ozeanversauerung gemildert werden könnte. Dies ist jedoch gleichfalls fraglich, da eine lokale Kalkung den pH-Wert nur in einem begrenzten Gebiet ansteigen lässt. Ferner könnte das extrem basische Wasser bei der Einbringung sogar Meeresorganismen schädigen. Kritiker halten schon den Ansatz für unplausibel, da die lokale Einbringung von Kalziumoxid das Meerwasser so basisch machen würde, dass es wahrscheinlich sofort zur Ausfällung von Kalziumkarbonat käme. Selbst wenn dies nicht der Fall sein sollte, argumentieren Wissenschaftler, dass die im Ozean gebundene Menge an CO2 die Menge, die bei der Zersetzung des Kalksteins frei wird, nicht wesentlich übersteige und damit der gesamte Prozess eher zusätzliches CO2 produzieren würde.

Kalk müsste also in erheblichen Mengen ins Meer einbracht werden, um eine nennenswerte Erhöhung des Kalkgehaltes im Meerwasser zu erreichen. Da aber das Oberflächenwasser der Ozeane mit Kalk übersättigt ist, würde dies zu keiner beschleunigten Lösung von CO2 im Meerwasser führen. Eine Untersättigung mit Kalk liegt erst in Tiefen von mehreren tausend Metern vor. Dort ist aber bisher nur wenig anthropogenes CO2 angekommen. Das befindet sich größtenteils noch in den oberen Ozeanschichten und wird erst in 1.000-2.000 Jahren über die gesamte Wassersäule verteilt sein. Langfristig (in 10.000 und mehr Jahren) wird genau diese Reaktion den größten Teil des anthropogenen CO2 binden. Dafür ist der natürliche Kalkgehalt in den Meeren ausreichend (es sei denn, die globale CO2 -Produktion übersteigt 5.000 Gt C). Darüber hinaus wären die negativen Auswirkungen einer Kalkung auf die marinen Ökosysteme zu berücksichtigen. Das Lichtklima der Meere würde sich durch gewaltige Trübungszonen verändern, in denen Photosynthese betreibende Pflanzen nicht mehr wachsen könnten. Dies hätte Auswirkungen auf die Nahrungsnetze, die Fischereierträge und den globalen CO2-Haushalt, da dann weniger Phytoplankton verfügbar wäre und weniger CO2 gebunden werden könnte.

Versenkung von Ernteabfällen

Es wird vorgeschlagen, bis zu 30 % der Ernteabfälle (z. B. Stroh), von den Äckern zu entfernen, auf Schiffe zu verladen und an Stellen, wo der Ozean mehr als 1.000-1.500 m tief ist die mit Steinen beschwerten Ballen zu versenken. In diesen großen Ozeantiefen erfolgt die Zersetzung des organischen Materials nur sehr langsam aufgrund der Kälte, des Sauerstoffmangels und dem Fehlen von bakteriellen Enzymen zum Zelluloseabbau. Nimmt man an, dass 92 % des in den Ernteabfällen enthaltenen CO2 in der Tiefe festgelegt wird, könnten ungefähr 15 % der jährlichen globalen Zunahme des CO2-Ausstoßes (0,6-0,9 Gt) durch diese Methode aus der Atmosphäre entfernt werden. Es müsste aber gewährleistet werden, dass durch den Transport der Ernteabfälle nicht mehr CO2 entsteht als letztendlich im Meer festgelegt wird.

Über die ökologischen Auswirkungen dieser Methode kann nur spekuliert werden, da Tiefseeprozesse weitgehend unerforscht sind, jedoch sind negative Auswirkungen dieser Methode auf die komplexen Meeresökosysteme sehr wahrscheinlich, selbst wenn Ernteabfälle nur dort deponiert werden, wo bereits durch natürliche Prozesse terrestrische Biomasse in größeren Meerestiefen abgelagert wird (z. B. vor großen Flussmündungen). Offen bleibt, ob Zersetzungsprozesse zur Freisetzung schädlicher Stoffe (Faulgase, Treibhausgase) führen und die Meeresorganismen in einer größeren Region signifikant beeinträchtigen können, mit unvorhersehbaren Folgen auch für den Menschen. Sollten sich die Ballen von ihrem Anker lösen und an die Oberfläche treiben, kommt es durch Zersetzungsprozesse zur Freisetzung des gebundenen CO2. An Land würden durch das Entfernen der Ernteabfälle von den Äckern den Böden wichtige Nähr- und Spurenstoffe entzogen.

Stellungnahme des Umweltbundesamtes zur Ozeandüngung

Im Umweltschutz und damit auch im Meeresschutz verfolgt das Umweltbundesamt generell den umweltpolitischen Ansatz, dass Emissionen, Einträge und Verluste von Stoffen, die in den Meeren unerwünscht sind, an den Quellen zu reduzieren oder zu vermeiden sind.
Politikansätze, die eine zusätzliche Ausbringung von Stoffen in die Meere, und sei es zur "Fällung" anderer Stoffe oder Verbindungen oder zur ökologischen „Manipulation“, vorsehen, werden abgelehnt oder sehr kritisch gesehen, da sie von dem aus unserer Sicht vorrangigen Bemühen, quellenbezogen zu arbeiten, abgehen und viele Unwägbarkeiten enthalten.

Die derzeitigen Forschungsergebnisse begründen erhebliche Zweifel, ob die Meeresdüngung eine effektive Maßnahme zur Bekämpfung des Klimawandels darstellt. Gegenwärtig gibt es keine wissenschaftlich belastbaren Erkenntnisse, die belegen, dass die Eisendüngung in der Lage ist, den atmosphärischen CO2-Gehalt in einem für das Klima relevanten Ausmaß zu reduzieren.

Des Weiteren bestehen für alle bisher entwickelten Methoden erhebliche Zweifel an der ausreichenden Langfristigkeit der Speicherung und an der Effizienz der Methoden. Das UBA hält unkalkulierbare und schädliche Auswirkungen einer Ozeandüngung für sehr wahrscheinlich, da sie in die teilweise sehr komplexen marinen Nahrungsnetze eingreift und empfiehlt daher, bei zukünftigen Experimenten die Wirkung der Ozeandüngung auf tiefere Wasserschichten, auf die Sedimente und bodenlebenden Organismen und auf die Fischerei zu untersuchen. Darüber hinaus setzt sich das UBA für eine staatliche Kontrolle mit Genehmigungspflicht von Forschungsaktivitäten zur Meeresdüngung ein.

Das Positionspapier des Umweltbundesamtes mit dem Titel „Ist die Ozeandüngung zur Bekämpfung des Klimawandels geeignet?“  enthält einen detaillierten Überblick zum Thema Ozeandüngung und eine ausführliche Stellungnahme.

 Umweltbundesamt-Position zum marinen Geo-Engineering

Derzeit werden die oben skizzierten Methoden des marinen Geo-Engineerings und andere Geo-Engineering-Methoden als vermeintliche Optionen zur Bekämpfung des Klimawandels kontrovers diskutiert. Aus Sicht des Umweltbundesamtes stellen Geo-Engineering-Maßnahmen auf absehbare Zeit keine Alternative zu Minderungs- und Anpassungsmaßnahmen – den beiden Säulen des klassischen Klimaschutzes – dar.

Die Anwendung von Geoengineering-Maßnahmen könnte zu einem Paradigmenwechsel in dreifacher Hinsicht führen, den das Umweltbundesamt im Grundsatz ablehnt. Erstens zu der Annahme, der Mensch wäre in der Lage, globale Umweltprozesse zu verstehen und zu steuern, zweitens zu der Einschätzung, Geo-Engineering könnte Minderungs- und Anpassungsmaßnahmen ersetzen und drittens zu dem Kurswechsel, grundsätzliche Konzepte des Umweltvölkerrechts wie die Minderung des Schadstoffeintrags in die Umwelt über Bord zu werfen.

Geo-Engineering-Maßnahmen erscheinen attraktiv, weil eine technische Lösung des Klimaproblems scheinbar ein „Weiter so“ ermöglicht und internationale Verhandlungen sowie Anstrengungen zur Emissionsvermeidung überflüssig macht. Die meisten Geo-Engineering-Maßnahmen befinden sich aber noch im Stadium theoretischer Überlegungen. In der Regel können daher weder eindeutige Aussagen über die Wirksamkeit und den Zeitpunkt der Einsetzbarkeit gemacht werden, noch können die Risiken und Nebenwirkungen vernünftig abgeschätzt werden. Die verschiedenen Geo-Engineering-Maßnahmen unterscheiden sich erheblich mit Blick auf ihre Risikodimensionen, ihre Beherrschbarkeit und Reversibilität. Daher muss jeder Vorschlag für sich anhand bestimmter Kriterien bewertet werden.

 

Bekämpfung des Klimawandels durch Einlagerung von CO2 im Meeresboden?

Angesichts des unveränderten Anstiegs der globalen Kohlendioxid Emissionen sollte die Option der CO2-Speicherung  in geologischen Formationen tief unter dem Meer nicht völlig aus den Augen gelassen werden. Sie könnte als Brückentechnologie dienen bis die Erneuerbaren Energien und die Steigerung der Energieeffizienz hinreichend etabliert sind. Untermeerische Speicherung in geologischen Formationen ist nicht unproblematisch, da ein späteres Entweichen des gespeicherten CO2 nicht vollständig ausgeschlossen werden kann. Dies kann durch technische Mängel, Havarien beim Transport, der Injektion oder dem Speicherprozess oder der Auswahl einer ungeeigneten Speicherformation geschehen. Leckagen aus untermeerischen Reservoirs können zur Versauerung der Ozeane beitragen. Davon können Nekton (Fische und Cephalopoden (Kopffüßler)) und Plankton (einzellige Algen) betroffen sein. Nach heutigem Kenntnisstand erscheinen unter bestimmten geologischen und technischen Voraussetzungen Leckageraten < 0,01% pro Jahr von akzeptabel. Das entspricht einer Rückhaltezeit von 10.000 Jahren.Es besteht allerdings erheblicher Forschungsbedarf, um diese Annahme abzusichern.

Die Speicherung von CO2 im Meeresboden

Die Speicherung von CO2 im Meeresboden kann in salinen Aquiferen und in Erdöl- oder Erdgaslagerstätten erfolgen. Bei der Beurteilung eines möglichen Leckagerisikos ist zu beachten, dass das CO2 abhängig von der Meerestiefe in unterschiedlicher Dichte vorkommt. Wenn CO2 in einer Tiefe austritt, in der es als Hydrat vorliegt (>3.000 m), sind die geringsten Schäden zu befürchten. Die Speicherung von CO2 in dieser Wassertiefe ist nach heutigem Erkenntnisstand mit einem geringeren Risiko verbunden. Die Kosten und der entsprechende Aufwand für die Speicherung sind vermutlich deutlich höher als bei einer Speicherung in geringerer Tiefe.Die Speicherung in geringen Tiefen erfordert wegen des beträchtlichen Auftriebes des Kohlendioxides ein geeignetes Deckgestein mit durchgehend niedriger

Permeabilität. Kommt es dennoch zu Leckagen, wird das CO2 im Wasser gelöst und trägt zur Versauerung des Meeres bei. Bei sehr großen Leckagen kann das CO2 auch an die Meeresoberfläche gelangen, wo es dann zur Anreicherung des CO2 in der Atmosphäre beiträgt.
Damit das in saline Aquifere sowie Öl- und Gasreservoire injizierte CO2 dort dauerhaft unschädlich bleibt, muss es langfristig (am besten für einige Jahrtausende) gespeichert werden. An einigen natürlichen und künstlichen Speichern werden derzeit Versuche hinsichtlich der dauerhaften Speichersicherheit durchgeführt. Potenzielle Sicherheitsrisiken stellen insbesondere alte, ungenügend versiegelte Bohrlöcher dar. Die Erfahrungen mit der CO2-Beständigkeit dieser Bohrlochversiegelungen liegen naturgemäß nur für wenige Jahrzehnte vor. Neben den Bohrlochversiegelungen gilt das Augenmerk dem durch das eingebrachte CO2 verursachten Druckanstieg im Speichergestein. Dieser muss unbedingt in engen Grenzen gehalten werden, um eine mechanische Beeinträchtigung der Deckschichten zu vermeiden. Risikoabschätzungen hinsichtlich der Dichtigkeit der Speicher sollten auf Erfahrungen mit bestehenden natürlichen und künstlichen CO2-Speichern zurückgreifen.

Die Einbringung von CO2 in das Meer

Die Einbringung von CO2 in das Meer, d.h. in die Wassersäule und auf den Meeresboden, sollte strikt abgelehnt werden. Dies ist keine nachhaltige Option, weil der Ozean im permanenten Austausch mit der Atmosphäre steht, so dass die Langzeitfolgen der CO2-Emissionen für künftige Generationen nicht vermieden werden. Gegen die Deponierung des Treibhausgases im Wasser spricht außerdem die Gefahr, dass die Ökosysteme unter einem höheren CO2-Gehalt des Wassers spürbar leiden werden. Zudem sind CO2-Seen auf dem Meeresboden nur schwer zu kontrollieren, und ein langfristiges Entweichen in die Atmosphäre kann nicht ausgeschlossen werden. Aufgrund der beschriebenen negativen Effekte der Versauerung auf die Meeresumwelt ist die Verklappung von CO2 im Meerwasser nach dem global gültigen Londoner Protokoll und dem regionalen OSPAR-Übereinkommen zum Schutz des Nordostatlantiks verboten. Die CO2-Speicherung in geologischen Formationen unterhalb der Meere ist bei Einhaltung bestimmter Auflagen erlaubt. Ungeachtet dessen wird in Japan weiter an Projekten gearbeitet, die die CO2-Injektion in die Wassersäule vorantreiben sollen.

Umweltrisiken

Die Folgen von CO2-Austritten können in den verschiedenen Bereichen der marinen Lebewelt auftreten. In der tiefen Biosphäre können dort lebende Mikrobengesellschaften unmittelbar mit dem eingespeisten CO2 in konzentrierter oder gelöster Form in Kontakt kommen. Außerdem könnten die Beimengungen zum CO2 Auswirkungen auf die Mikrobengesellschaften und die marinen Ökosysteme haben. Die Zusammensetzung der Beimengungen des eingespeisten Gases hängt vor allem vom Abtrennungsverfahren, vom Kraftwerkstyp und dem genutzten Energieträger ab. Die Hauptbeimengungen sind Schwefelverbindungen (SO2, H2S) und Stickoxide, Methan, Kohlenmonoxid, Wasserstoff, sowie Stickstoff, Sauerstoff und Argon. Eine zusätzliche Gefahr besteht, wenn durch die CO2-Einleitung toxische Stoffe in der Speicherformation mobilisiert werden. Dazu können Schwermetalle, aber auch radioaktive Substanzen in Abhängigkeit von Zusammensetzung der Gesteinsformationen und Reaktivität der Substanzen zählen. Einerseits können diese die tiefe Biosphäre beeinträchtigen. Andererseits könnte bei einer Leckage ein mit diesen Stoffen angereichertes Porenwasser in andere Grundwasserhorizonte eindringen und diese kontaminieren. Die Benthosorganismen wären in der Umgebung einer Leckage dem ausströmenden CO2 ausgesetzt. Das durch den CO2-Austritt bedingte Absinken des pH-Wertes beeinträchtigt in erster Linie Organismen mit Kalkskeletten. Insbesondere Echinodermen (z.B. Seesterne, Seeigel) und einige Mollusken (Schnecken, Muscheln) dürften davon betroffen sein, da sie Calciumcarbonat für den Skelettbau verwenden. Auch Krebse (Crustaceen) könnten in Mitleidenschaft gezogen werden. Bei langanhaltenden, schwerwiegenden Leckagen können so große Mengen CO2 ins Meer gelangen, dass es auch im freien Wasser über dem CO2-Ausstrom zu Änderungen des pH-Wertes und der CO2-Konzentration kommt. Dadurch können auch das Nekton (vor allem Fische, Cephalopoden) und das Plankton (Algen wie Coccolithophoriden (Kalkalgen)) beeinträchtigt werden. Allerdings sind im freien Wasser nur bei Extremleckagen ähnlich hohe CO2-Konzentrationen zu erwarten wie am Meeresboden nahe einer Austrittsstelle.