Um die globale Erwärmung auf unter 2°C oder besser auf 1,5°C zu begrenzen, müssen wireinen Teil des ausgestoßenen Kohlendioxids (CO2) wieder aus der Atmosphäre entfernen. Das zeigt die Auswertung von Klimamodellen des Weltklimarates. Diese CO2-Entnahme wird auch als "negative Emissionen" bezeichnet. Aufforstung ist eine erprobte Methode, der Atmosphäre CO2 zu entziehen. Allerdings kann der dabei aufgenommene Kohlenstoff durch Waldbrände oder Schädlinge wieder freigesetzt werden – dieses Risiko steigt mit dem fortschreitenden Klimawandel. Ein weiterer Nachteil ist der große Landbedarf. Andere CO2-Entnahmeverfahren sind zum Teil (noch) sehr teuer, einige erfordern weitere Forschung. Für die direkte Entnahme von CO2 aus der Luft gibt es bereits erste kommerzielle Anlagen. Sie benötigen nur wenig Platz, dafür aber viel Energie. Das CO2 kann dann unterirdisch eingelagert werden. Wie viel CO2 mit den verschiedenen Verfahren dauerhaft aus der Atmosphäre entfernt werden kann und was das kosten würde, ist noch unsicher. Klimamodelle zeigen: Negative Emissionen sind eine notwendige Ergänzung, aber kein Ersatz für ambitionierte CO2-Einsparmaßnahmen. Sie können eine begrenzte Menge schwer vermeidbarer Treibhausgasemissionen vor allem aus der Landwirtschaft und einigen Industriezweigen auffangen. Das ändert aber nichts daran, dass der Einsatz von Kohle, Erdgas und Erdöl zeitnah beendet werden muss.
Der freiwillige Kohlenstoffmarkt ist ein Handelsplatz für sogenannte "Emissionsgutschriften". Das Versprechen dahinter: Klimaschutzprojekte sollen entweder den Ausstoß von Treibhausgasen verhindern oder CO2 wieder aus der Atmosphäre entfernen. Wer Emissionsgutschriften erwirbt – meist Unternehmen oder andere private Akteure - könne so seinen eigenen Treibhausgasausstoß kompensieren. Dieses verlockend klingende Konzept der CO2-Kompensation steht aber zunehmend in der Kritik und die tatsächliche Klimaschutzwirkung erscheint fraglich. Ist der freiwillige Kohlenstoffmarkt nun also ein wertvolles Instrument für den Klimaschutz oder nicht? Und wie könnte er sich in den nächsten Jahren verändern? Das Akademienprojekt "Energiesysteme der Zukunft" (ESYS) bietet in diesem Impuls einen Überblick über die Struktur und Funktionsweise des freiwilligen Kohlenstoffmarkts und zeigt die daraus folgenden Herausforderungen und Handlungsbedarfe auf. Zentrale Fragen sind unter anderem: - Wie ist der freiwillige Kohlenstoffmarkt strukturiert und reguliert? - Welche Probleme bringt das mit sich? - Welche Klimaschutzprojekte erzeugen Emissionsgutschriften für den freiwilligen Kohlenstoffmarkt? - Wofür setzen Unternehmen und andere Käufer Emissionsgutschriften ein? - Warum werden die Klimaschutzprojekte und Unternehmen, die Emissionsgutschriften erwerben, mitunter kritisiert? --- Die Publikation zeigt: In seiner jetzigen Form trägt der freiwillige Kohlenstoffmarkt nur sehr bedingt zum Klimaschutz bei. Um das zu ändern, braucht es eine bessere Regulierung des Markts, verbindliche und übergreifende Qualitätskriterien für die Klimaschutzprojekte und einen bedachten Einsatz der Emissionsgutschriften, der die Reduktion von Treibhausgasemissionen nicht ersetzt.
Zentrale Aussagen: - Agrarlandschaften haben neben der Sicherung der Ernährungsgrundlagen viele weitere Funktionen. Hierzu zählen Ökosystemleistungen wie Bodenfruchtbarkeit und die Filterung und Speicherung von Wasser oder die Bestäubungsleistungen von Insekten. Agrarlandschaften sind auch Kulturlandschaften und als solche zugleich Lebensraum für Tiere und Pflanzen. Die Kulturlandschaft dient nicht zuletzt auch der Erholung des Menschen. - Die biologische Vielfalt in der Agrarlandschaft in Deutschland ist, selbst in Naturschutzgebieten, bei vielen Artengruppen stark zurückgegangen. Es gibt viele wissenschaftliche Belege dafür, dass der Rückgang der biologischen Vielfalt in der Agrarlandschaft Folgen für die Funtkionsfähigkeit der Aagrrökosysteme hat. - Der Wert biologischer Vielfalt besteht nicht nur in ihrem ökonomischen Potenzial. Ökosystemleistungen, kulturelle Werte sowie die Erhaltung der Arten um ihrer selbst willen begründen eine Ethik der Bewahrung der Vielfalt, die sich nicht gegen verengte ökonomische Überlegungen aufrechnen lässt. Der Wert biologischer Vielfalt in der Agrarlandschaft ist im Kontext der mannigfaltigen Leistungen der Agrarlandschaft und der daraus resultierenden Zielkonflikte zu betrachten. - Die Ursachen für den Rückgang an Tier- und Pflanzenarten liegen in einem Zusammenspiel vieler Faktoren: die Zunahme von ertragreichen, aber artenarmen Ackerbaukulturen, die vorbeugende und oft flächendeckende Nutzung von Pflanzenschutzmitteln, intensive Düngung, die Erhöhung der Schlaggrößen, der Verlust von artenreichem Grünland und ein struktureller Wandel der Nutztierhaltung hin zu größeren Betrieben mit weniger Weidehaltung, der Verlust der Strukturvielfalt der Landschaft, aber auch der Verlust der Vernetzung von Schutzgebieten. Diese Ursachen sind im Wesentlichen bedingt durch die Intensivierung der Landnutzung und durch biologisch-technische Innovationen für die Erreichung von Produktionszielen. - Maßnahmen zum Schutz und zur Förderung der biologischen Vielfalt müssen die ökonomischen, politischen, rechtlichen und gesellschaftlichen Rahmenbedingungen in der Landwirtschaft be- rücksichtigen. Daher ist eine systemische Herangehensweise mit vielfältigen, parallelen Lösungsansätzen notwendig. Ansatzpunkte sind neben der Landwirtschaft die Agrarpolitik, die marktwirtschaftlichen Rahmenbedingungen, das Agrar- und Umweltrecht sowie die Zivilgesellschaft und die Wissenschaft.
Klimaneutral produzierter Wasserstoff ist von großer Bedeutung für das Energiesystem der Zukunft: In Wasserstoff und dessen Folgeprodukten, etwa Methan, Ammoniak oder Methanol, lässt sich Energie speichern, über lange Strecken transportieren und vielseitig einsetzen. Insbesondere in Bereichen, in denen eine direkte Elektrifizierung nicht möglich ist, kann "grüner Wasserstoff" somit dazu beitragen, den Ausstoß von Treibhausgasen zu verhindern. Das gilt zum Beispiel für die Stahlerzeugung, Teile der Chemieindustrie oder die Seeschifffahrt. In diesem "Kurz erklärt" erläutert das Akademienprojekt "Energiesysteme der Zukunft" (ESYS) die Grundlagen dieses Hoffnungsträgers für eine klimaneutrale Lebens- und Wirtschaftsweise und geht auf zukünftige Einsatzperspektiven ein. Die Publikation zeigt: Auch wenn Wasserstoff bereits heute in der Industrie verwendet wird, wird der Bedarf in den nächsten Jahrzehnten deutlich steigen. Klimaneutraler Wasserstoff wird eine Schlüsselrolle bei der Energiewende einnehmen. Damit das gelingt, sind jedoch noch Hürden zu nehmen und gezielt Entscheidungen zu treffen. Die Weichen für eine Wasserstoffwirtschaft werden schon heute gestellt und erfordern eine enge Abstimmung innerhalb Europas. - Zentrale Fragen sind unter anderem: Welche Herstellungsverfahren für Wasserstoff gibt es und wie unterscheiden sich diese in Bezug auf ihre CO2-Emission, den Wasserbedarf und die Kosten? Wo könnte Wasserstoff in Zukunft eingesetzt werden, um fossile Energieträger zu ersetzen und in welchen Bereichen gibt es effizientere Alternativen? Welche Rolle wird der Import von Wasserstoff spielen? Welche Infrastrukturen gilt es aufzubauen? Welche Transportmethoden sind möglich?
Das Akademienprojekt "Energiesysteme der Zukunft": Mit der Initiative "Energiesysteme der Zukunft" (ESYS) geben acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften, die Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina und die Union der deutschen Akademien der Wissenschaften Impulse für die Debatte über Herausforderungen und Chancen der Energiewende in Deutschland. Im Akademienprojekt erarbeiten mehr als 100 Fachleute aus Wissenschaft und Forschung in interdisziplinären Arbeitsgruppen Handlungsoptionen zur Umsetzung einer sicheren, bezahlbaren und nachhaltigen Energieversorgung. Die Energiewende ist die Chance, unsere natürlichen Lebensgrundlagen durch einen nachhaltigen Klimaschutz zu erhalten. Sie ist zugleich der Einstieg in eine globale Technologiewende. Doch dazu ist ein Neustart in der Klima- und Energiepolitik nötig, der konsequent am Ziel der Treibhausgasneutralität ausgerichtet ist. Mit einer kleinteiligen Weiterentwicklung aus dem bestehenden Rahmen heraus wird der Umbau des Energiesystems in der erforderlichen Tiefe und im erforderlichen Tempo nicht gelingen. Welche Leitlinien für eine zukunftsorientierte Energiepolitik entscheidend sind und mit welchen Maßnahmen die neue Bundesregierung die Energiewende auf die neuen Klimaziele ausrichten kann, zeigt das Akademienprojekt "Energiesysteme der Zukunft" in diesem Impulspapier auf.
Photovoltaik- und Windenergieanlagen spielen eine Schlüsselrolle für eine klimagerechte Energieversorgung. Zukünftig werden sie einen Großteil des Energiebedarfs decken – auch in den Sektoren Wärme und Verkehr. Studien zeigen: Für Klimaneutralität 2045 muss die Ausbaugeschwindigkeit auf das Drei- bis Vierfache der letzten Jahre erhöht werden. Komplexe und langwierige Planungs- und Genehmigungsverfahren, zu wenig ausgewiesene Flächen und eine unzureichende Bürgerbeteiligung hemmen jedoch den Ausbau. Das Impulspapier "Vorschläge für einen klimagerechten Ausbau der Photovoltaik und Windenergie" einer interdisziplinären Arbeitsgruppe des Akademienprojekts ESYS nennt zwölf Handlungsoptionen, um Hemmnisse abzubauen und die Ausbaugeschwindigkeit auf die erforderlichen 15 bis 25 Gigawatt pro Jahr zu beschleunigen. Die Handlungsoptionen lassen sich vier zentralen Feldern zuordnen: Eine vorausschauende Planungskultur integriert die bundes- und landesweiten Ausbauziele in die Regionalplanung. Klare, einheitliche Naturschutzkriterien und mehr personelle Ressourcen in den Behörden können helfen, Planungs- und Genehmigungsprozesse zu beschleunigen. Mehr und frühere Bürgerbeteiligung sowie finanzielle Teilhabe von Kommunen und Anwohner*innen können die Akzeptanz stärken. Beteiligungsverfahren sollten darauf abzielen, positives, gestalterisches Potenzial der Bürger*innen zu aktivieren und die Energiewende als sinnvolles Gemeinschaftsprojekt erfahrbar zu machen. Ausreichende Flächen kann ein zwischen Bund und Ländern abgestimmtes Mengengerüst für PV- und Windenergie sicherstellen. Eine Solarpflicht auf geeigneten Gebäudedächern sowie die Förderung von Agri-PV und Floating PV unterstützen die Mehrfachnutzung von Flächen. Technische Infrastrukturen und der regulatorische Rahmen der Stromversorgung müssen daran angepasst werden, dass zukünftig der Großteil des Stroms aus PV und Windenergie stammt. So soll ermöglicht werden, dass Windenergie- und Solaranlagen zur Netzstabilität beitragen. Ein Innovations-Ökosystem für Erneuerbare-Energie-Technologien kann die Technologiesouveränität Deutschlands und Europas stärken.
Die Digitalisierung spielt bei den Prozessen und Entwicklungen in einer Demokratie eine immer größere Rolle. Denn Digitalisierung erweitert die Möglichkeiten der Information, Kommunikation und Partizipation. Gleichzeitig können digitale Technologien zu einer schnellen Verbreitung von Falschinformationen beitragen und bergen ein Potenzial für Meinungsmanipulation, zum Beispiel vor Wahlen. Dieses Spannungsfeld ist Thema der Stellungnahme "Digitalisierung und Demokratie". Darin analysieren die Autorinnen und Autoren Aspekte des Zusammenspiels von Digitalisierung und Demokratie. Darauf aufbauend formulieren sie Handlungsempfehlungen zur Gestaltung künftiger Entwicklungen durch Politik, Recht und Zivilgesellschaft.
Die Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina und der Rat für Nachhaltige Entwicklung (RNE) legen ein gemeinsames Positionspapier vor, in dem Wege zur Klimaneutralität bis 2050 vorgestellt werden. Leopoldina und RNE zeigen darin Handlungsoptionen für die erforderlichen Veränderungen in Gesellschaft, Politik und Wirtschaft auf, die angesichts der großen Dringlichkeit und der historischen Dimension der vor uns liegenden Transformation erforderlich sind. Leopoldina und RNE wollen sich mit dem Papier bewusst nicht am Wettlauf um die ambitionierteste Zielsetzung beteiligen, sondern ein Optionenpapier für die wichtigsten Umsetzungsschritte liefern.
Extraction and use of minerals through mining is essential for industrial and societal development. However, the mining industry carries significant risks of long-lasting negative impacts on the environment, particularly on water resources and landscapes, as well as on local communities. Catastrophes such as the Brumadinho dam collapse in Brazil in January 2019 and in Nachterstedt, Germany, in 2009, where three people died because parts of an inhabited settlement slipped into a flooded open-cast mining area, call for action and can provide momentum for change. A transition towards mining in sustainable landscapes is necessary to ensure that the future of this industry operates with a sufficient degree of resilience and in a manner that can adequately respond to and align with the 2030 Agenda for Sustainable Development of the United Nations and its Sustainable Development Goals (SDGs). This Science Policy Report which was written by a group of 23 young scientists from Brazil, Germany, Canada, Chile and Peru outlines a new vision for mining activities and proposes several recommendations that can guide this paradigm shift towards sustainable mining landscapes. The report by the young scientists is the result of a workshop hosted by the Leopoldina and the Brazilian Academy of Sciences last year in Belo Horizonte.
More than half of the human population currently lives in urban areas and according to the United Nations, cities will be the living space of an additional 2.5 billion people by the year 2050 (UN, 2015b). The proportion and speed of this urban growth increase the pressure on water resources, and this is often seen negatively. However, this challenge can also be a chance to substantially improve the quality of life in urban areas, if we consider how we want to live tomorrow and actively shape our future. As a group of interdisciplinary young scientists authoring the current science policy report, we agreed that we want to live in cities where sustainable, integrated watershed management guarantees public health and environmental safety. This requires sanitation and rainwater management, solutions for dealing with contaminants, such as micropollutants, as well as information flows and public involvement in water management. Integrated watershed management as part of urban planning takes into account interdisciplinary relationships and connects different sectors, for example city administration, health providers and water managers. It also ensures access to sustainable, adaptable, effective and resilient rain and wastewater management, which includes the specific needs of vulnerable groups. Such a rain and wastewater management considers water reuse as a possibility to increase the available water supply. A growing number and increasing concentration of micropollutants in the aquatic environment are a health risk. It is important to understand their fate and effects and to develop appropriate management strategies. In such decision-making processes, all aspects of water management should be included and local stakeholders involved. Moreover, comprehensive and optimized information flows improve the understanding of water-related problems and must be used to help communities to set priorities, take action and assume responsibilities. Education, capacity building and community engagement are particularly important for creating ownership, identification with water resources and environmental consciousness. Further research is needed in these areas to better understand challenges and chances of water management in growing urban areas and to develop scientifically based solutions. This scientific knowledge will build the basis for policy-making and implementation of actions in urban water management. In this way, we believe a better and more desirable urban environment can be achieved for future generations.
