„Fossile Energie ohne CO2 ist möglich“
Die Entdeckung der sogenannten W- und Z-Bosonen im Jahr 1983 war ein Meilenstein in der Geschichte der Teilchenphysik. Einer der Hauptverantwortlichen für diesen Durchbruch am europäischen Kernforschungszentrum CERN war Carlo Rubbia. Er erhielt denn auch für seine Beiträge postwendend - nämlich im darauffolgenden Jahr - den Nobelpreis für Physik.
Die W- und Z-Bosonen sind nicht nur für theoretische Physiker von Interesse, spüren wir ihre Auswirkung doch tagtäglich durch das Sonnenlicht: Die beiden Teilchen vermitteln nämlich jene physikalische Grundkraft, mit deren Hilfe Sterne (via Kernfusion) Energie freisetzen.
Diese Energie ist es letztlich, die auch in Pflanzen und fossilen Brennstoffen auf der Erde gespeichert ist. Letztere werden auch in Zukunft eine große Rolle bei der Energieversorgung der Menschheit spielen, prognostiziert Carlo Rubbio. Vorausgesetzt, seine letzte Erfindung findet den Weg vom Labor zur Anwendung im großen Stil. Nun ist die Industrie am Zug.
Herr Rubbia, der Energiehunger unserer Gesellschaft wächst und wächst, gleichzeitig stehen wir vor massiven Umweltproblemen: Ressourcenschwund, Verschmutzung und nicht zuletzt der Klimawandel. Eine aussichtslose Situation?
ÖAW
Nach der Auszeichnung mit dem Physik-Nobelpreis startete Carlo Rubbia seine zweite wissenschaftliche Karriere: Heute ist der Professor am italienischen Gran Sasso Science Institute ein weltweit gefragter Energieexperte. Letzten Mittwoch hielt Rubbia auf Einladung der Akademie der Wissenschaften einen Vortrag in Wien: „Earth, Mankind and Energy“.
Carlo Rubbia: Es besteht kein Zweifel darüber, dass wir noch eine Menge an Innovationen benötigen. Der Energiesektor ist eines dieser Felder, wo es Verbesserungen braucht, damit wir unsere Probleme lösen können. Diese Probleme sind eng mit dem Bevölkerungswachstum verknüpft: Jeden Monat werden so viele Menschen geboren, wie Österreich Einwohner hat. Alle zehn Jahre wächst die Weltbevölkerung um eine Milliarde Menschen. Bedenken Sie: Im alten Rom betrug die Weltbevölkerung bloß 100 Millionen, der Zuwachs ist enorm. Und dieser Zuwachs erzeugt natürlich einen enormen Ressourcen- und Energieverbrauch. Das Problem ist allerdings nicht unbedingt der Verbrauch fossiler Energieträger, das Problem ist vielmehr, dass die Verbrennung CO2 erzeugt. Wir haben das Weltklima bereits stark verändert, der Schlüssel zur Lösung des Energieproblems besteht also im Kern darin, das CO2 zu eliminieren.
Bei den erneuerbaren Energien hat es zweifelsohne große technologische Fortschritte gegeben, vor allem in Europa wurde viel investiert - doch ich denke, das genügt nicht: Die fossilen Energieträger werden auch in Zukunft eine große Rolle spielen. Die Frage ist: Wie können wir fossile Energiequellen nutzen, ohne dabei CO2 freizusetzen? Wir haben eine Methode entwickelt, die sogenannte thermische Spaltung von natürlichen Gasen, wie zum Beispiel Methan. Dabei wird Methan nicht verbrannt, sondern gespalten. Dabei entsteht Kohlenstoff in Pulverform sowie, als Energiequelle, Wasserstoff - und zwar ohne, dass dabei CO2 entsteht.
Wenn diese Methode so sauber ist, wie sie sagen, bliebe noch die Frage der Energiebilanz zu klären: Ist das Verfahren effizient genug, um einen großen Teil unseres Energiebedarfs zu decken?
Natürlich befinden wir uns noch im Bereich der Grundlagenforschung und die kann immer zu verschiedenen Resultaten führen. Doch ich möchte betonen, dass wir hier auch sehr sorgfältige wirtschaftliche Analysen gemacht haben. Es zeigt sich, dass diese Methode nicht teurer als andere Verfahren ist, bei denen Gase verbrannt werden. Und die Energieeffizienz ist ebenfalls mit diesen Methoden vergleichbar - wohlgemerkt mit solchen Methoden, bei denen CO2-Emissionen entstehen.
ÖAW
Carlo Rubbia bei seinem Vortrag an der Akademie der Wissenschaften
Wie es aussieht, ist die thermische Spaltung von Methan nicht nur ökonomisch sinnvoll, sondern auch in Bezug auf ihre Energiebilanz. Ich bin daher sehr optimistisch, dass wir hier weitere Fortschritte machen und das Verfahren bald in industriellen Größenordnungen angewandt wird. Natürlich: Die Industrialisierung ist eine komplexe Angelegenheit. Wir haben zumindest einen wichtigen Schritt vorwärts gemacht. Aus meiner Sicht gibt es keinerlei prinzipielle Einwände, weder in Bezug auf den Preis noch in Bezug auf technische Komplikationen, dass man dieses Projekt in der Praxis umsetzen könnte.
Bei der Klimakonferenz in Paris hat die Staatengemeinschaft beschlossen, die Erwärmung auf zwei Grad gegenüber der vorindustriellen Zeit zu begrenzen. Ist das Zwei-Grad-Ziel aus ihrer Sicht realistisch?
Das ist eine sehr große Frage, weil die CO2-Emissionen nach wie vor sehr hoch sind. Das CO2 ist sehr langlebig, sein Effekt hängt also nicht nur davon ab, wieviel wir jährlich davon ausstoßen, sondern vor allem davon, wie lange wir das tun. Dieser akkumulierte Effekt steigt sehr schnell. Daher müssen wir den Verbrauch von fossilen Energieträgern von Grund auf ändern. Und es ist klar, dass dieses Vorhaben seine Zeit braucht. Vermutlich haben wir nicht sehr viel Zeit zur Verfügung.
Kommen wir noch auf ihr angestammtes Forschungsgebiet zu sprechen. Manche Forscher sagen, die gegenwärtige Physik sei in eine Sackgasse gelangt, weil sie auf die die großen Fragen unserer Zeit keine Antwort weiß. Sehen Sie das auch so?
Wenn Sie mit ihrer Frage die Physik der Teilchenbeschleuniger meinen, möchte ich darauf hinweisen, dass es gegenwärtig 30.000 solche Beschleuniger gibt. Manche davon, wie jener im Kernforschungszentrum CERN, produzieren Energien, die hoch genug sind, um die Bedingungen im Universum kurz nach dem Urknall zu erforschen. Aber es gibt auch viele Teilchenbeschleuniger, die anderen Zwecken dienen, zum Beispiel in der Medizin, in der Materialforschung oder bei der Wasseraufbereitung. Teilchenbeschleuniger sind Werkzeuge mit äußerst vielen praktischen Anwendungen.
Ö1 Sendungshinweis
Dem Thema widmet sich auch ein Beitrag im Dimensionen Magazin, 27.01., 19:05 Uhr.
Dementsprechend befindet sich dieses Forschungsgebiet nach wie vor im Wachstum, pro Jahr werden 10 Prozent mehr Beschleuniger gebaut. Wir versuchen damit nicht nur fundamentale Fragen zum Wesen der physikalischen Natur zu beantworten. Wie sie richtig sagen: Manche Fragen sind schwer zu beantworten, doch diese Werkzeuge sind auch für unseren Alltag wichtig.
Jedenfalls betreffen diese unbeantworteten Fragen die Basis der Physik: Dunkle Energie und Dunkle Materie machen insgesamt 95 Prozent der im Universum verfügbaren Energie aus - und niemand weiß, woraus sie bestehen.
Da haben Sie Recht, das ist zweifelsohne eine fundamentale Frage. Das Sonnensystem können wir mit den klassischen Gesetzen der Physik perfekt beschreiben. Man kann die Bewegung eines Planeten, eines Satelliten oder Asteroiden im Sonnensystem mit beinahe unbegrenzter Genauigkeit vorhersagen. Aber wenn wir den Schritt vom Sonnensystem zu unserer Galaxie machen - und davon gibt es sehr viele im Universum -, dann sieht die Sache völlig anders aus. Hier passiert etwas sehr Überraschendes: Es zeigt sich nämlich, dass die Schwerkraft der Masse in der Galaxie und das Licht der Sonnen völlig unabhängig voneinander sind. Es gibt viel mehr Masse als man durch das Licht der Sterne annehmen würde!
Diese Masse besteht offenbar nicht aus „normalen“ Materieteilchen. Die „normale“ Materie lässt sich ins Periodensystem der Elemente einordnen, hier verstehen wir mehr oder minder alles. Aber es gibt offenbar noch eine andere, „Dunkle“ Materieform - und die repräsentiert bis zu 90 Prozent der Materie in den Galaxien. Was das für eine Materie ist, ist zum gegenwärtigen Zeitpunkt unbekannt. Wir müssen es erst entdecken. Das Universum ist eben voller Überraschungen. Es gibt eine Menge junger Forscher, die von den Überraschungen des Universums begeistert sind. Daher bin ich zuversichtlich, dass sich die Wissenschaft durch den Beitrag der neuen Forschergeneration weiter gut entwickeln wird.
Interview: Robert Czepel, science.ORF.at