Klimawandel der Meere

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.

Meeresspiegelanstieg an der Nordsee, Meeresspiegel am Pegelort Cuxhaven von 1843-2023

Die Zeitreihe zeigt die historische Entwicklung des mittleren Meeresspiegels am Pegel Cuxhaven von 1843 bis 2023, bezogen auf Normalhöhennull. Es ist erkennbar, dass der Meeresspiegel im Betrachtungszeitraum gestiegen ist. Die Darstellung zeigt einen gebrochenen Trend, da sich der Anstieg seit etwa 1940 beschleunigt hat und über den Gesamtzeitraum kein linearer Verlauf mehr vorliegt.

Quelle: Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG)

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

Ausgehend von einer von privatwirtschaftlicher Seite geplanten Meeresdüngungsaktivität haben die Vertragsstaaten im Oktober 2008 den politisch sehr bedeutsamen Beschluss gefasst, dass Forschungsmaßnahmen im Bereich der Meeresdüngung weiterhin erlaubt sein sollen, alle anderen Maßnahmen, insbesondere solche kommerzieller Natur, hingegen verboten sind.

2013 haben die Vertragsstaaten von London Protokoll im Konsens rechtlich verbindliche Vorschriften zur Kontrolle des marinen Geo-Engineering verabschiedet. Diese Vorschriften betreffen vor allem die Meeresdüngung. Analog zu dem Beschluss von 2008 sind kommerzielle Aktivitäten zur Düngung der Meere verboten. Grundsätzlich zulässig bleiben aber entsprechende Forschungsvorhaben. Diese müssen aber im Vorfeld daraufhin überprüft werden, ob die Experimente wissenschaftlich erforderlich sind und von ihnen unvertretbare Umweltauswirkungen ausgehen. Die Prüfungsanforderungen ergeben sich aus dem ebenfalls beschlossenen Annex 5. Die neuen Vorschriften erlauben es des Weiteren, in der Zukunft weitere Typen von marinen Geo-Engineering-Maßnahmen der staatlichen Kontrolle zu unterstellen, wenn sich das als erforderlich erweisen sollte.

Das gleichfalls 2013 beschlossene Bewertungskonzept („Assessment Framework“) für die Prüfung von Forschungsvorhaben setzt spezifische Anforderungen für die oben angesprochene Prüfung für Meeresdüngungsprojekte hinsichtlich der wissenschaftlichen Qualität und möglicher nachteiliger Umweltauswirkungen. Wirtschaftliche Interessen dürfen nach dem „Assessment Framework“ die Ausrichtung des Forschungsvorhabens nicht beeinflussen. Im Vorfeld von Forschungsaktivitäten sind andere Staaten und Interessierte zu konsultieren.

Die neuen Vorgaben nach London Protokoll sind noch nicht in Kraft getreten, da sie nicht von genügend Staaten ratifiziert worden sind (zwei Drittel der Vertragsstaaten). Deutschland hat die notwendigen Änderungen des nationalen Rechts im Herbst 2018 beschlossen. Sie werden im Juni 2019 in Kraft treten.

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 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 an den Quellen über Bord zu werfen.

Geo-Engineering-Maßnahmen erscheinen attraktiv, weil eine technische Lösung des Klimaproblems ein „Weiter so“ suggeriert und internationale Verhandlungen sowie Anstrengungen zur Emissionsvermeidung überflüssig machen könnte. Die meisten Geo-Engineering-Maßnahmen befinden sich noch im Stadium theoretischer Überlegungen. In der Regel können daher weder eindeutige Aussagen über die Wirksamkeit und den Zeitpunkt der Einsetzbarkeit gemacht, noch können die Risiken und Nebenwirkungen valide 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.

Maßnahmen zur CO2 Entnahme aus der Atmosphäre, die ergänzend zu den dringend notwendigen Maßnahmen durchgeführt werden, werden verstärkt diskutiert. Der IPCC-Sonderbericht vom Herbst 2018 macht deutlich, dass zur Erreichung des 1,5 Grad-Ziels voraussichtlich Maßnahmen erforderlich sein werden, mit denen CO2 aus der Atmosphäre entnommen werden kann. Ein intensiv diskutiertes Beispiel ist BECCS, also die Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen zur Energieerzeugung in Verbindung mit der CO2 Abscheidung und Speicherung in der Biosphäre.

Weitere Informationen finden Sie hier.

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.