#zukunftgestalten - Ingenieur Jost Kemper erforscht die Belebung ozeanischer Wüsten

Von: Jost Kemper | Joachim Kläschen

Nach meiner Masterthesis im Bereich ‚Erneuerbare Energien‘, bot sich mir die Möglichkeit, in einem gemeinsamen Projekt der Fachhochschule Kiel und dem Kieler Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung (GEOMAR) an Lösungen für die bedeutenden Probleme der Menschheit zu forschen. Und das in einem sehr viel größeren Maßstab als ich je gedacht hätte.

Zugegeben, es ist schon eine gute Portion Fortschrittsglaube nötig, um ernsthaft zu behaupten, der Klimawandel ließe sich allein mit technischen Mitteln aufhalten. Aber die aktuelle Klimaforschung sagt unmissverständlich, dass wir das 1.5-Grad-Ziel aus dem Pariser Klimaabkommen von 2015 (zumindest rein rechnerisch) ohne technische Hilfe nur noch erreichen können - wenn wir uns für einen radikalen Verzicht auf CO2-Emissionen entscheiden würden. Um die Klimaziele von Paris zu erreichen und die Klimaerwärmung so zumindest einzudämmen, wird es daher nicht reichen, ‚nur‘ auf neue Treibhausgas-Emissionen zu verzichten. Schon in wenigen Jahren werden wir der Atmosphäre aktiv große Mengen des Treibhausgases CO2 entziehen müssen; möglicherweise mit Techniken, die wir heute noch nicht einmal kennen.

Das ‚Ocean artUp‘-Projekt, teil dessen ich bin, befasst sich mit einer solchen Technologie: Das Tiefenwasser der Ozeane enthält große Mengen von anorganischen Nährstoffen, während das Oberflächenwasser in vielen Regionen kaum welche enthält. Eine stabile Schichtung von warmem Oberflächenwasser und kaltem Tiefenwasser verhindert die Durchmischung der Bereiche. Wegen dieser Armut an Nährstoffen im Oberflächenwasser, werden solche Ozean-Regionen auch als ‚ozeanische Wüsten‘ bezeichnet.

Vor einigen Jahren erforschten Wissenschaftler*innen was passieren würde, wenn man das nährstoffreiche Tiefenwasser an die Ozean-Oberfläche pumpt, um die ozeanische Wüste zu beleben. Heute gehen wir davon aus, dass dieses als ‚artificial upwelling‘ bezeichnete Konzept das Potential besitzt, einen natürlichen Prozess befeuern, den Forschern als ‚biologische Kohlenstoffpumpe‘ bezeichnen. Dabei wird, durch das künstliche Beleben der Ozean-Oberfläche und das folgende Wachstum und anschließende Absinken von Phytoplankton, die Aufnahme von CO2 aus der Atmosphäre durch den Ozean begünstigt. Noch ist allerdings unklar, ob und in welchem Umfang sich auf diesem Wege CO2 aus der Atmosphäre entziehen lässt und außerdem, welche Nebenwirkungen bei einem großflächigen Einsatz zu befürchten wären.

Hier setzt unsere Forschung an. Als Ingenieur kann ich nicht nur die benötigten Geräte entwickeln, um nährstoffreiches Tiefenwasser an die Oberfläche zu pumpen; ich kann auch anhand von Strömungssimulationen vorhersagen, wie sich die enthaltenen Nährstoffe dort ausbreiten. Basierend auf den gleichen Methoden, mit denen wir auch den Strömungswiderstand von Handelsschiffen berechnen und die Performance von Segelyachten vorhersagen, entwickle ich ein Strömungsmodell für den ‚artificial upwelling‘-Prozess.

Für meine Arbeit musste ich mir ein gutes Verständnis für Differentialgleichungen aneignen. Die meiste Rechenarbeit überlasse ich aber dem Rechencluster der Fachhochschule Kiel. Der muss für mich regelmäßig 1.000.000 Gleichungssysteme mit je 10.000.000 Unbekannten lösen, woran er oft wochenlang zu knabbern hat. Die Auswertung der Daten erfolgt dann in Zusammenarbeit mit den Ozeanforscher*innen am GEOMAR. Meine Berechnungen helfen ihnen dabei, den ‚artificial upwelling‘-Prozess und seine Wirkung genau zu vorherzusagen, noch bevor wir einen Prototyp zu Wasser lassen.

Ingenieur*innen, die solche Techniken entwickeln und umsetzen, fällt eine immense Verantwortung zu, denn Technik, die dazu in der Lage ist, gravierende Auswirkungen auf das globale Klima zu haben, birgt auch das Risiko von globalen Nebenwirkungen. Je größer das Projekt, desto ausgereifter müssen auch die Berechnungsverfahren sein, um Risiken zu kontrollieren. Als Ingenieur ist es für mich selbstverständlich, schon vor dem Einsatz genau zu wissen, wie sich eine Maschine schließlich verhalten wird. Gefahren für Mensch und Umwelt muss ich jederzeit ausschließen können. Diese Regel lässt sich auf Projekte jeder Größe anwenden.

Gestalten können und dort Lösungen finden, wo viele nur Probleme sehen, das macht für mich den Reiz des Ingenieurseins aus. Während meines Studiums lernte ich schnell, dass wer gestalten kann auch Verantwortung trägt. Ich habe es mir daher zum Ziel gemacht, meine Fähigkeiten als Ingenieur verantwortungsvoll einzusetzen, um eine lebenswerte Welt zu erhalten und zu schützen.

Viele Menschen sind skeptisch gegenüber technologischen Umwelteingriffen, die so groß sind, dass sie eine Wirkung auf das globale Klima haben können. Das kann ich verstehen. Auch ich würde es bevorzugen, wenn solche Eingriffe niemals nötig wären. Wenn solche Eingriffe aber nun mal nötig sind, will ich sie als Ingenieur lieber selbst verantwortungsvoll in die Hand nehmen.

© Fachhochschule Kiel