Projekte mit Bezug zur marinen Kohlenstoffspeicherung

Die Ozeane nehmen einen sehr großen Teil des atmosphärischen Kohlendioxids auf und tragen somit zur Verlangsamung des Klimawandels bei. Wissenschaftliche Forschung zur marinen Kohlenstoffspeicherung ist deshalb in den letzten Jahren stark gewachsen und umfasst sehr unterschiedliche Ansätze.

Im Folgenden ist eine Auswahl an Projekten gelistet, die zu verschiedenen Aspekten der marinen Kohlenstoffspeicherung forschen: zu Einflussfaktoren auf die Kohlenstoffspeicherung und möglichen Veränderungen sowie zu natürlichen und technischen Lösungsansätzen zur Erhöhung des Kohlenstoffspeicherpotenzials. Der geographische Fokus liegt schwerpunktmäßig auf Nord- und Ostsee.

Anthropogene Einflüsse auf den Kreislauf partikulären organischen Kohlenstoffs in der Nordsee (APOC)

APOC untersucht den Umsatz und die Speicherung partikulären organischen Kohlenstoffs (POC) in der Nordsee und möchte verstehen, wie diese Prozesse durch die Effekte des Klimawandels und durch anthropogene Nutzungen (wie bodenberührende Fischerei, Sedimentausbaggerung, Sedimentverklappung) beeinflusst werden. Die Forschungsbereiche des Projekts umfassen u.a.: Simulation des pelagischen und benthischen POC-Umsatzes einschließlich des Transfers von Kohlenstoff durch das Nahrungsnetz, Quantifizierung der CO₂-Freisetzung aus dem sedimentären POC, Simulation vergangener und zukünftiger anthropogener Einflüsse auf den Umsatz und die Speicherung von POC in der Nordsee, Erarbeitung verbesserter Managementmaßnahmen und Handlungsempfehlungen für die nationale, regionale und EU-Ebene.

Laufzeit: April 2021 - März 2024 Projekthomepage

Potential und Risiken mesopelagischer Fischerei (CO₂Meso)

Mit Blick auf die Nahrungsversorgung der Zukunft könnte die mesopelagische Fischerei (in 200 - 1000 m Tiefe) noch Potenziale zur Erschließung neuer Nahrungsquellen bieten, v.a. in indirekter Form als Fischmehl oder Omega-3-Fettsäuren. Es gibt jedoch noch große Unsicherheiten hinsichtlich der Bestandsbiomasse, Wachstums-, Reproduktionsraten sowie deren Rolle im marinen Kohlenstoffkreislauf. Das Projekt erforscht in einem vorausschauenden Ansatz die Potenziale und Risiken mesopelagischer Fischerei auf das Ökosystem und damit zusammenhängende Kreisläufe, um Entscheidungsträger frühzeitig zu informieren, bevor die Gefahr der Überfischung zu groß wird. Das Projekt umfasst Forschungen in den Bereichen biogeochemische Modellierung, Beobachtungen, Ökonomie und Seerecht.

Laufzeit: Januar 2021 – Dezember 2023 Projekthomepage

MGF Ostsee

Das Verbundprojekt untersucht, wie sich benthische Habitate, die durch mobile grundberührende Fischerei (MGF) stark beeinträchtigt werden, nach einem zukünftigen Ausschluss dieser Nutzung entwickeln könnten. Die Arbeiten konzentrieren sich auf drei Natura 2000-Gebiete in der deutschen AWZ der Ostsee. Das Projekt erforscht die Veränderungen in benthischen Lebensgemeinschaften, bei biogeochemischen Prozessen und bei Stoffflüssen in der Sediment-Wasser-Grenzschicht vor und nach dem Ausschluss der MGF. Außerdem werden die kurz-, mittel- und langfristigen Auswirkungen der bodenberührenden Fischerei auf Benthoslebensgemeinschaften, Sedimente und Ökosystemprozesse untersucht. Die Ergebnisse dienen als Grundlage für die Entwicklung von Empfehlungen für das Management von Meeresschutzgebieten und eine umweltverträgliche Fischerei in der Ostsee. Es gibt ein Partnerprojekt für die Nordsee: MFG Nordsee.

Laufzeit:
März 2020 - Februar 2023
März 2023 - Februar 2026 (Phase II) Projekthomepage

MGF Nordsee

Das Verbundprojekt untersucht, wie sich benthische Habitate, die durch mobile grundberührende Fischerei (MGF) stark beeinträchtigt werden, nach einem zukünftigen Ausschluss dieser Nutzung entwickeln könnten. Die Arbeiten konzentrieren sich auf drei Natura 2000-Gebiete in der deutschen AWZ der Nordsee. Das Projekt erforscht die Sediment- und Morphodynamik, die benthische Lebensgemeinschaften, biogeochemische Prozesse im Sediment und benthische Stoffflüsse sowie den Austausch zwischen Sediment und Wassersäule (bentho-pelagische Kopplung). Es wird der aktuelle Zustand der drei Schutzgebiete umfassend erhoben, um Langzeitauswirkungen des Fischereiausschlusses auf benthische Habitate und Lebensgemeinschaften abschätzen zu können. Es gibt ein Partnerprojekt für die Ostsee: MFG Ostsee.

Laufzeit: März 2020 - Februar 2023 Projekthomepage

Alternative Szenarien, innovative Technologien und Monitoringansätze für die Speicherung von Kohlendioxid in ozeanischer Kruste (AIMS³)

AIMS³ erforscht die Speicherung von Kohlendioxid an einem mittelozeanischen Rücken, wo CO₂ effizient fixiert werden kann. Es werden Feld- und numerische Studien durchgeführt, um die Kapazität dieses Carbon-Capture-and Storage-Ansatzes (CCS) zu berechnen. Existierende und neue kosteneffektive Sensoren sollen zum Einsatz kommen, um Leckagen und Umweltveränderungen über die Zeit in der Umgebung der Einleitungsbohrung zu erfassen und zu quantifizieren. Das so generierte Handlungswissen soll Entscheidungsträger und Stakeholder über das Potenzial einer CO₂-Speicherung in ozeanischer Kruste, die Umweltrisiken und die Machbarkeit informieren und in Best-Practice-Richtlinien an ozeanischen CCS-Standorten münden. Das Projekt ist Teil der Forschungsmission CDRmare.

Laufzeit: August 2021 – Juli 2024 Projekthomepage

Bewertungsrahmen für marine CO₂-Entnahme und Synthese des aktuellen Wissenstandes (ASMASYS)

ASMASYS möchte einen einheitlichen, transdisziplinären Bewertungsrahmen für marine Carbon-Dioxide-Removal-Methoden (CRD) entwickeln. Die CDR-Optionen und deren Methoden werden interdisziplinär bewertet. Nachhaltigkeit ist dabei ein wesentlicher Aspekt, wobei die UN-Ziele für nachhaltige Entwicklung (SDGs) als Kriterien verwendet werden. Neben Auswirkungen auf die Umwelt, Skalierbarkeit, Nutzen und Risiken, finden auch rechtliche, politische, gesellschaftliche und ethische Aspekte Berücksichtigung. Für politische Akteure und Stakeholder soll transdisziplinäres, handlungsorientiertes Wissen zur Verfügung gestellt werden. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf den deutschen nationalen CDR-Interessen. Das Projekt ist Teil der Forschungsmission CDRmare.

Laufzeit: August 2021 – Juli 2024 Projekthomepage

CDR Synthese- und Transferprojekt (CDRSyntra)

In Deutschland und weltweit existieren verschiedene landbasierte und marine Ansätze für das Carbon Dioxide Removal (CDR). Der Wissensstand ist dabei jedoch sehr unterschiedlich. CDRSyntra ist das dem CDR-Programm übergeordnete Begleit- und Synthesevorhaben, das die Forschungsergebnisse der Forschungsmissionen CDRterra und CDRmare zusammenführt. Es sollen die Potenziale der CO₂-Aufnahme und die Auswirkungen der Methoden in ökologischer, ökonomischer, gesellschaftlicher und politscher Hinsicht verglichen werden, um so die Basis für einen ökologisch, ökonomisch und gesellschaftlich machbaren Weg mit verschiedenen CDR-Optionen zu ebnen. Ein intensiver Dialog mit Stakeholdern aus Wirtschaft, Politik und Öffentlichkeit und der Transfer von Forschungsergebnissen in die Öffentlichkeit sind wesentliche Teile des Programms.

Laufzeit: August 2021 – Juli 2024 Projekthomepage

Submarine Kohlendioxid-Speicherung in Geologischen Formationen der Deutschen Nordsee (GEOSTOR)

GEOSTOR geht der Frage nach, ob und in wieweit Kohlendioxid im industriellen Maßstab in geologischen Formationen der deutschen Nordsee gespeichert werden kann. Dazu werden u.a. die CO₂-Speicherkapazität in der deutschen Ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ) der Nordsee und an zwei ausgewählten Standorten quantifiziert, geotechnische und Umweltrisiken sowie mögliche Leckage-Pfade untersucht, neue umweltverträgliche Methoden zur Speicherüberwachung ermittelt sowie Kosten, rechtliche Rahmenbedingungen und mögliche Synergien und Konflikte mit anderen Nutzungen im deutschen Nordseeraum analysiert. Das Projekt ist Teil der Forschungsmission CDRmare.

Laufzeit: August 2021 – Juli 2024 Projekthomepage

CO₂-Entnahme durch Alkalinitätserhöhung: Potenzial, Nutzen und Risiken (RETAKE)

RETAKE erforscht die Entnahme von CO₂ aus der Atmosphäre durch marine Alkalinitätserhöhung, insbesondere deren technische Machbarkeit, Umweltrisiken und sozioökonomische Potenziale, und möchte dieses Wissen Entscheidungsträgern zur Verfügung stellen. Durch Alkalinitätserhöhung mittels mineralischer Quellen kann die CO₂-Aufnahme durch das Meerwasser erhöht und die CO₂-Konzentration in der Atmosphäre verringert werden. Es werden benthische und pelagische Systeme der Nord- und Ostsee untersucht, Simulationen für deutsche Hoheitsgewässer und andere Meeresgebiete durchgeführt und lokale Ergebnisse auf die regionale bis globale Ebene extrapoliert. Das Projekt ist Teil der Forschungsmission CDRmare.

Laufzeit: August 2021 – Juli 2024 Projekthomepage

Innovative Ansätze zur Verbesserung des Kohlenstoffspeicherpotenzials von Vegetationsküstenökosystemen

Der Verbund sea4soCiety untersucht die Aufnahme- und Speicherkapazität von Kohlenstoff in verschiedenen Küstenökosystemen und entwickelt ökologisch, rechtlich und ethisch vertretbare sowie gesellschaftlich akzeptierte Ansätze zur Verbesserung des Speicherpotenzials. Es werden die Kapazität und Stabilität der Speicher in Seegras-, Makroalgen-, Salzmarsch- und Mangrovenökosystemen an der deutschen Nord- und Ostseeküste sowie an den Küsten Kolumbiens und Malaysias analysiert, quantifiziert und mit den Depots an organischem Kohlenstoff in unbewachsenen marinen Sedimenten verglichen. Potenziell geeignete Räume für die Ausdehnung dieser Küstenökosysteme werden identifiziert. Das Projekt entwickelt u.a. Empfehlungen für politische Akteure und Entscheidungsträger, um politische und gesellschaftliche Entscheidungsprozesse auf regionaler, nationaler und internationaler Ebene zu unterstützen. Das Projekt ist Teil der Forschungsmission CDRmare.

Laufzeit: August 2021 – Juli 2024 Projekthomepage

Künstlicher Ozeanauftrieb

Test-ArtUp erforscht die technische Anwendung und Optimierung eines sogenannten künstlichen Auftriebs von nährstoffreichem Tiefenwasser in die oberflächennahe Wasserschicht des Meeres zum Zwecke der CO₂-Bindung. Es sollen die CO₂-Aufnahmekapazität und Langzeitspeicherung, mögliche Umweltrisiken und ökologischen Wechselwirkungen untersucht, eine Kosten-Nutzen-Analyse erstellt sowie Fragen zu Recht und Ocean Governance betrachtet werden. In einem breit angelegten Stakeholder-Dialog sollen die Erkenntnisse zielgruppenspezifisch aufgearbeitet und wissenschaftlich begründete Empfehlungen für einen möglichen Einsatz von künstlichem Auftrieb für die CO₂-Entnahme aus der Atmosphäre gegeben werden. Das Projekt ist Teil der Forschungsmission CDRmare.

Laufzeit: August 2021 – Juli 2024 Projekthomepage

Pfade zur Klimaneutralität 2050

Netto-Null-2050 untersucht und bewertet technische und natürliche Maßnahmen der Entnahme und Speicherung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre in Bezug auf die deutschen Rahmenbedingungen. Es werden u.a. Ansätze für eine zirkuläre Kohlenstoffnutzung, unterirdische Speicherlösungen sowie das Speicherpotenzial terrestrischer und mariner Systeme unter verschiedenen Klimaszenarien betrachtet. Mit diesen Ergebnissen soll eine Pilot-Roadmap für ein CO₂-neutrales Deutschland bis 2050 entwickelt werden. Eine "Net-Zero Toolbox" soll u.a. den Prototyp einer Kohlenstoff-App enthalten, mit der Speicherpotenziale landesweit bewertet werden können.

Laufzeit:
Juli 2019 - März 2022 (Phase 1)
März 2023 - Dezember 2024 (Phase 2) Projekthomepage

Ocean-based Negative Emission Technologies

Das Projekt untersucht verschiedene ozeanbasierte Methoden zur Reduzierung des atmosphärischen Kohlendioxids (Negative Emission Technologies - NETs), u.a. Ozeandüngung, Ozeanalkalinisierung, künstlicher Auftrieb, Blue Carbon Management. Dabei sollen die effektivsten Methoden mit geringen Umweltrisiken ermittelt sowie die technische und ökonomische Machbarkeit, Zusatznutzen und die politische und gesellschaftliche Akzeptanz erforscht werden. Eine zentrale Frage ist, unter welchen Bedingungen und in welchem Umfang meeresbasierte negative Emissionstechnologien in großem Umfang eingesetzt werden könnten. OceanNETs ist ein Partnerprojekt der Forschungsmission CDRmare.

Laufzeit: Juli 2020 – Oktober 2023 Projekthomepage

Biogeochemical processes and Air–sea exchange in the Sea- Surface microlayer (BASS)

BASS untersucht in der Nordsee die biogeochemischen und photochemischen Prozesse in der obersten, ca. 1mm dicken Grenzschicht zwischen Ozean und Atmosphäre (Sea-Surface-Microlayer - SML) und deren Bedeutung für die Interaktionen zwischen Atmosphäre und oberem Ozean. Das Wissen über die Prozesse in dieser Grenzschicht ist noch sehr rudimentär. Wichtige Forschungsfragen im Projekt sind deshalb, wie diese biofilmartige, mikrobenreiche Schicht den Austausch zwischen Atmosphäre und Ozean, die Anreicherung und Umwandlung organischen Materials und den anorganischen Kohlenstoffkreislauf beeinflusst. Projekthomepage

Diversity Enhancement through Seagrass Restoration

Das Verbundprojekt SeaStore erforscht die Bedingungen für die erfolgreiche Wiederansiedlung und den Schutz von Seegras in der südlichen Ostsee und entwickelt hierzu einen Leitfaden für Behörden und andere Akteure. Der Leitfaden soll bei der Bewertung und Planung von Wiederansiedlungsprojekten unterstützen. Es werden land- und meerseitige Aspekte der Seegras-Restauration untersucht, wie u.a. optimale Standortbedingungen, Auswahl der passenden Seegrasarten, erfolgreichste Methoden der Wiederansiedlung, die Erfüllung von Ökosystemfunktionen wie Artenvielfalt, Sedimentanreicherung (Küstenschutz), Kohlenstoffbindung sowie sozio-ökonomische Aspekte.

Laufzeit: November 2020 – Oktober 2023 Projekthomepage

Towards Marine Carbon Observations 2.0: Socializing, COnnecting, Perfecting and Expanding

C-SCOPE konzentriert sich auf die Verbesserung, Erweiterung und Vernetzung bestehender und neu entstehender Beobachtungssysteme für marinen Kohlenstoff. So sollen Beobachtungslücken geschlossen, die Datenqualität verbessert und neue Funktionen und Synergien geschaffen werden. Regional fokussiert sich C-Scope auf die Ostsee, den Nordatlantik sowie den Amazonasregenwald mit seinem Schelfsystem. Die Studien in der Ostsee haben u.a. das Ziel, das Verständnis der marinen CO2-Aufnahme in Abhängigkeit von anthropogenen Einflüssen zu vertiefen und zu quantifizieren sowie die CO2-Aufnahmekapazität effektiv zu bestimmen, was dann wiederum in Handlungsempfehlungen münden soll. Neben den technischen Methoden erforscht das Projekt auch Wege und Lösungen für eine optimale Nutzung des erzielten Wissens und einen gerechten Zugang zu Informationen durch alle Stakeholder in den verschiedenen Kulturkreisen.

Laufzeit: 2021 - 2023, abgeschlossen Projekthomepage