Gesundheit: Eisen-Dünger für die Weltmeere

Die Lösung für eines der größten Probleme unserer Zeit hört sich ganz einfach an. Der Mensch müsste dazu der Natur nur ein kleines bisschen nachhelfen. „Mit Hilfe einer Eisendüngung der Weltmeere könnte der drohende Klimawandel abgewendet werden“, sagte Ken Johnson vom Monterey Bay Aquarium Research Institute in Kalifornien auf der Tagung der Amerikanischen Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften (AAAS) in Seattle.

Tatsächlich nehmen die winzigkleinen Algen in den Ozeanen das Treibhausgas Kohlendioxid auf. Sie wandeln es mit Hilfe des Sonnenlichtes in Biomasse um. Das passiert jeden Tag, jede Sekunde ganz natürlich durch den Prozess der Photosynthese. Bloß hat die Natur ihre Grenzen. Es gibt nicht genug Algen, um das viele Kohlendioxid zu binden, das durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Erdöl und Kohle in die Atmosphäre gelangt ist. Denn dem Phytoplankton der Weltmeere fehlt zum Wachstum ein wichtiger Nährstoff: Eisen.

Seit Jahren untersuchen deshalb Forscher in groß angelegten Experimenten wie dem amerikanischen „Sofex“ (Southern Ocean Iron Experiment) und dem internationalen „Eisenex“, ob eine Düngung der Ozeane mit Eisensalzen zu einer Algenblüte und damit zu einer höheren Aufnahme des Treibhausgases führen kann. Im Moment befindet sich ein Eisenex-Forscherteam auf der deutschen „Polarstern“, dem Forschungsschiff des Bremerhavener Alfred-Wegener-Institutes für Polar- und Meeresforschung, in der Nähe der Antarktis, um ein 200 Quadratmeter großes Testgebiet zu düngen.

Da verwundert es kaum, dass sich auch die AAAS des Themas angenommen hat. Jahr für Jahr kommen zur Tagung dieser weltweit größten Wissenschaftsorganisation in den USA Tausende prominenter Forscher zusammen. Ob Stammzellen, Bioterrorismus oder eben Ozeane und Klimawandel – hier werden Lösungen für die drängenden Fragen unserer Zeit geboten. Über das Problem sind sich die Wissenschaftler einig: Seit Beginn der Industrialisierung hat das Kohlendioxid in der Atmosphäre um 25 Prozent zugenommen; im 20. Jahrhundert ist die globale Temperatur durch den Treibhauseffekt um 0,6 Grad Celsius gestiegen. Die Lösung des Problems mittels Düngung der Ozeane ist dagegen sehr umstritten.

„Es lässt sich nicht nachweisen, dass das Kohlendioxid dadurch tatsächlich aus der Atmosphäre entfernt wird“, sagte Sallie Chrisholm vom Massachusetts Institute of Technology im amerikanischen Cambridge. Zwar ist die zentrale Rolle der Algen bei der Regulation des globalen Kohlenstoffhaushaltes bewiesen: Obwohl das Phytoplankton weniger als ein Prozent der photosynthetisch aktiven Pflanzen der Welt ausmacht, bindet es die Hälfte des insgesamt aufgenommenen Kohlendioxids. Doch werden die meisten der einzelligen Algen durch Bakterien und kleine Krebse wieder zersetzt, und das Kohlendioxid wird erneut freigesetzt. Nur ein Teil der Algen fällt abgestorben in die Tiefe und wird im Sediment des Meeresgrundes begraben. Erst diese „Algenschauer“ entfernen den Kohlenstoff für längere Zeit aus der Atmosphäre. Ob die „biologische Pumpe“ auch in gedüngten Gebieten arbeitet, ist unbekannt.

So können die Ergebnisse von Sofex und Eisenex bislang nur als Teilerfolge gewertet werden. Zeigen konnten sie die wichtige Rolle des Eisens. Denn große Gebiete im südlichen Ozean und äquatorialen Pazifik sind eigentlich reich an Nährstoffen wie Stickstoff und Phosphor – und doch erstaunlich arm an Pflanzen. In diesen Gebieten wurde nach Düngung mit Eisen in der Tat eine bis zu zehnfache Zunahme der Algenbiomasse beobachtet. „Aber wir wissen eben von keinem der Experimente, ob die Algen in die Tiefe absinken“, sagte Sofex-Forscher Kenneth Coale vom Moss Landing Marine Laboratory in Kalifornien.

Ein Blick in die Vergangenheit lässt allerdings einen Einfluss des Eisens auf das globale Klima vermuten. Die Forscher wissen, dass die natürliche Zufuhr von Eisen im offenen Meer durch windgetragenen Staub aus den Wüstengebieten der Erde geschieht. Eiskernbohrungen über die letzten 400000 Jahre zeigen eine beeindruckende Übereinstimmung: In Zeiten mit großen Staubmengen in der Luft waren die Konzentration des atmosphärischen Kohlendioxids gering und die globale Temperatur niedrig.

Die Aussichten auf eine einfache Lösung der Kohlendioxid-Probleme sind somit verlockend. Die Hoffnung, über die Eisendüngung des Ozeans zu „handelbaren Kohlendioxid-Zertifikaten“ zu kommen, hat in den USA bereits zu Firmengründungen geführt. Doch Wissenschaftler warnen, dass Düngungen den Meeren schaden könnten.

„Wir können die Ozeane nicht wie ein Stück Land behandeln“, sagte Chisholm. „Sie sind dynamisch und verbunden.“ Eine Eisendüngung im südlichen Ozean etwa würde Stickstoff und Phosphor aufbrauchen und über die Meeresströmungen dem tropischen Ozean entziehen. Hier würden die Nährstoffe fehlen und über die Nahrungskette den Fischbestand reduzieren. Auch in gedüngten Gebieten ist damit zu rechnen, dass sich die Zusammensetzung der Pflanzen und Meerestiere verändern wird.

Chisholm erwartet noch dramatischere Folgen. Eine größere Algenbiomasse würde auch eine stärkere Aktivität der zersetzenden Bakterien zur Folge haben. Diese würden den Sauerstoff im Meereswasser aufbrauchen. Unter solchen Bedingungen gedeihen Bakterien, die Methan produzieren – ein Treibhausgas mit einem 20fach stärkeren Effekt als Kohlendioxid. Mit der Eisendüngung wäre dann das Gegenteil erreicht: eine noch stärkere Erwärmung.

Die Autorin ist auf Einladung der Robert-Bosch-Stiftung in Seattle.

Elke Binder[Seattle]