01.11.2012

Alles Tera, oder was? Eine Billion Menschen auf der Erde

Analyse von Heinz Horeis

Auf dem Höhepunkt der Überbevölkerungspanik der 1970er Jahre entwickelte der Physiker Cesare Marchetti die faszinierende Vision einer Weltgesellschaft für eine Billion Menschen.

Irgendwann im Laufe der vergangenen zwölf Monate wurde irgendwo auf der Welt der siebenmilliardste Erdenbürger geboren. Das Wehklagen über die „vielen Menschen“ hielt sich dieses Mal in Grenzen – im Gegensatz zu den siebziger Jahren des vorigen Jahrhunderts, als sich die Zahl der Menschen auf der Erde der vierten Milliarde näherte. Damals galt die „Überbevölkerung“ als größtes globales Problem.

Dafür hatte vor allem der US-amerikanische Biologe und Schmetterlingsforscher Paul Ehrlich 1968 mit seinem Buch Die Bevölkerungsbombe gesorgt. In seinem millionenfach verkauften Bestseller sagte er der Menschheit eine düstere Zukunft vorher: Die Schlacht gegen den Welthunger sei verloren; trotz aller Hilfsprogramme würden schon bald viele Hundertmillionen Menschen verhungern. Vier Jahre später zog der Club of Rome mit der Studie Die Grenzen des Wachstums nach. Ihre Autoren hatten den Computer als Prognosewerkzeug entdeckt; mit simplen linearen Modellen meinten sie nachweisen zu können, dass die wachsende Weltbevölkerung bis zur Jahrtausendwende die vorhandenen Rohstoffe zum größten Teil verbraucht haben würde.

Heute – über vierzig Jahre später und mit drei Milliarden Menschen mehr – ist nichts davon eingetreten. In den Industrienationen sorgt man sich eher um die kommende „Untervölkerung“. Globale Hungerkatastrophen sind ausgeblieben; eine verdoppelte Menschheit lebt heute wesentlich besser als früher. Zwar ist Unterernährung immer noch verbreitet; lokale Hungersnöte treten immer wieder auf, meistens allerdings, wie in Somalia oder Äthiopien, aufgrund politischer Ursachen. Im Prinzip aber liefert die Biosphäre dank grüner Revolution und mechanisierter Landwirtschaft genügend Nahrung für alle Menschen.

Haben sich also die Apokalyptiker geirrt? Ehrlich verneint dies; die Katastrophen, so der Biologe im Oktober vergangenen Jahres [1], kämen nur später: Nunmehr sieben Milliarden Menschen trügen noch mehr zu einer möglichen Klimakatastrophe bei. Und besonders schlimm würden die nächsten zwei Milliarden Menschen hausen. Sie müssten auf schlechterem Land leben, Wasser aus immer weiter entfernten Quellen beziehen und Metalle aus minderwertigeren Erzen herstellen. Dadurch würden sie der Umwelt mehr schaden als die zwei Milliarden Menschen, die in den vergangenen Jahrzehnten hinzugekommen seien. Kurzum, die gesamte globale Zivilisation sei gefährdet.

1012: Cesare Marchettis Vision

Es ist die seit Thomas Malthus ewig gleiche vorauseilende Furcht, dass eine wachsende Zahl von Menschen schon bald Keller und Scheune leergegessen habe und dann vor dem Abgrund stehen werde. Tatsächlich aber sind, dank menschlicher Findigkeit, Scheunen und Keller seit Malthus’ Lebzeiten an der Wende vom 18. zum 19. Jahrhundert größer und voller geworden. Ressourcenprobleme sind offensichtlich lösbar und es ist sinnvoll anzunehmen, dass dies auch in Zukunft so sein wird. Diese Einsicht leitete auch den italienischen Physiker und Systemanalytiker Cesare Marchetti, als er 1979 ein Papier mit dem Titel 1012: A Check on the Earth-Carrying Capacity for Man [2] veröffentlichte. Die zehnseitige Studie hat es in sich: 1012 Menschen, also eine Billion, sollen auf der Erde leben können, und das unter besseren Bedingungen als heute.

Wie Marchetti dem Autor vor ein paar Jahren sagte, war Zweck dieser Kurzstudie „to tease the Club of Rome“, was sich wahlweise als „reizen“,„necken“ oder „ärgern“ übersetzen lässt. Sein Tera-Szenario (tera steht für 1012 beziehungsweise Billion) war eines von vielen Papieren, die er am Internationalen Institut für angewandte Systemanalyse (IIASA) [3] in Laxenburg bei Wien verfasste. Insbesondere widmete er sich systemtheoretischen Analysen zum Thema Energie; er war Mitautor des ersten globalen Energieszenarios „Energy in a Finite World“, 1980 herausgegeben vom IIASA.

Am Laxenburger Institut galt Marchetti als jemand, der die „wildesten Ideen“ hatte. Der deutsche Physiker Wolf Häfele [4], damals stellvertretender Direktor des Instituts, schätzte ihn als Denker, der es verstand, „geistige Blockaden zu durchbrechen und ganz anders an Dinge heranzugehen.“ Gegen die düstere Vision der „Grenzen des Wachstum“, mit der der Club of Rome sieben Jahre zuvor Endzeitstimmung geschürt hatte, setzte Marchetti eine unaufgeregte und optimistische Sicht: „Vom technologischen Standpunkt aus gesehen“, so schreibt er, „kann eine Billion Menschen für immer wunderbar auf der Erde leben, und zwar ohne die Ressourcen zu erschöpfen oder die Umwelt zu überlasten.“

Marchettis entwirft keine detaillierte Zukunft; sein Tera-Szenario beruht auf einigen grundlegenden, sinnvollen Annahmen, die er aus heutigen technologischen Entwicklungslinien ableitet. Die Zahl von einer Billion Menschen ergibt sich aus der Annahme, dass die Menschen in einer „Gartenstadt“ leben, die sich über den ganzen Globus ausbreitet. Tatsächlich aber würden sich die Menschen auf Gebiete mit viel höherer Bevölkerungsdichte konzentrieren – entsprechend dem natürlichen Trend zur globalen Verstädterung.

„Kathedralen-Städte“

Dieser Trend beherrscht inzwischen den Globus – vor allem in den wirtschaftlich aufstrebenden Ländern. Die Menschen zieht es zu Millionen in die Städte – trotz der dort häufig herrschenden chaotischen Zustände. Dieser Trend, so Marchetti vor dreißig Jahren, könne allerdings nur dann Erfolg haben, wenn Städte der Zukunft nach „menschlichem Maß“ gebaut würden. „Vielleicht sind es die Städte des Mittelalters, die das Geheimnis der ‚menschlichen Stadt‘ bergen“, schreibt Marchetti, der dabei vor allem italienische Städte vor Augen hat. Er ist 1927 im toskanischen Lucca geboren und dort aufgewachsen. Lucca ist wie Florenz oder Siena, ein Beispiel jener grandiosen Städte, wo „Menschen ihr gesamtes Leben verbringen möchten: komplexe persönliche Beziehungen und Schönheit sind ihre vielleicht wichtigsten Bestandteile.“

Heutige Städte sind im Wesentlichen zweidimensionale, locker verbundene Ballungen; Städte der Zukunft, zu Lande und zu Wasser, werden dreidimensionale Einheiten aus einem Stück für Millionen von Menschen sein. Marchetti bezeichnet sie als „Kathedralen-Städte“. Sie funktionieren als geschlossene Systeme, die nahezu alle Stoffe, einschließlich des Wassers, rezyklieren. Ihr einziger materieller Input ist freie Energie [5], ihr einziger Output Wärme. Derartige Städte würden nur ein Zehntel der Erdoberfläche bedecken. Die übrigen Flächen blieben der Natur überlassen.

Die Energieversorgung in Marchettis Tera-Szenario beruht auf folgenden Annahmen: Die Energie stammt aus nuklearen und solaren Quellen. Der gesamte Energieverbrauch wird sich auf 10.000 Terawatt belaufen.

Im Durchschnitt wird jeder Mensch pro Jahr zehn Kilowattjahre (kWa) an Energie benötigen. Das entspricht grob dem gegenwärtigen Energieverbrauch pro Kopf in Europa und den USA. Absolut gesehen wird der zukünftige Energieverbrauch pro Kopf also etwa gleich dem heutigen sein. Allerdings wird diese Energiemenge einen zehnmal größeren Nutzen liefern als die gleiche Menge heute bereitstellt. Möglich wird dies durch höhere Energieeffizienz. Ausgehend von heutigen Trends nimmt Marchetti an, dass die Menschen im Tera-Szenario technische Leistungen genießen können, für die man mit heutiger Technologie pro Kopf 100 kWa/a [6] aufwenden müsste.

In Marchettis Szenario hätte der Mensch der Zukunft bei einem dem heutigen Niveau vergleichbaren Energieverbrauch also einen um den Faktor 10 höheren Nutzen – etwa in Form größerer Wohnungen, höherer Mobilität und Ähnliches. Diese Zahl erinnert an die Vision Faktor-10 des deutschen Chemikers und Umweltforschers Friedrich „Bio“ Schmidt-Bleek. In den 1990er Jahren leitete dieser das Wuppertal Institut für Umwelt, Klima, Energie, davor arbeitete er, wie Marchetti, am IIASA. Dort hat er sich vielleicht von Marchettis Faktor 10 inspirieren lassen.

Schmidt-Bleeks Ansatz zielt allerdings in die entgegengesetzte Richtung: Bei gleichbleibendem Nutzen sollen der Ressourcen- und Energieeinsatz um das Zehnfache sinken. Die reichen Länder, so der Umweltforscher, müssten ihren heutigen Ressourcenverbrauch im Schnitt um den Faktor 10 einschränken. Als Grund für den radikal eingeschränkten Verbrauch nennt er die Begrenztheit natürlicher Ressourcen; nach Auffassung des Wuppertal Instituts nutzten wir die Ressourcen, als hätten wir vier Erden. Nun spielt Marchettis Tera-Szenario auf demselben Planeten, der nach herrschender Auffassung bereits jetzt völlig „übernutzt“ sein soll. Hat der italienische Physiker da etwas übersehen? Sicher nicht. Er denkt einfach anders. Für ihn sind Ressourcenprobleme, wie er an anderer Stelle sagt, „Probleme im Wartestand“. Besser lässt sich die Wechselwirkung von menschlicher Gesellschaft und verfügbaren Ressourcen nicht auf den Punkt bringen. Ressourcenprobleme sind nicht immer da, aber sie treten immer wieder auf – und werden überwunden. Eine Panik à la Club of Rome ist nicht nur nicht notwendig, sondern sogar kontraproduktiv. Zu gegebener Zeit werden menschliche Tatkraft und Erfindungsgabe Lösungen finden.

10.000 Terawatt

Eine Billion Menschen werden bei Marchetti jährlich 10.000 Terawatt an Energie benötigen. Diese technisch bereitgestellte Energie übersteigt die metabolische Leistung aller Menschen (insgesamt 100 TW, in etwa die Leistung des Pflanzenreichs auf dem Land) um das Hundertfache. 10.000 TW sind tausend Mal mehr Energie als die Weltbevölkerung heute benötigt und rund fünf Prozent der auf die Erde einfallenden Sonnenenergie. Zweifellos würde sich diese Menge merklich auf das globale Energiegleichgewicht auswirken. Ausgleichen ließe sich die Bilanz, so Marchetti, indem man den Wert der irdischen Albedo verändert.

Die Albedo misst den Anteil der auf eine Oberfläche einfallenden Lichtmenge, der reflektiert wird. Ihr Wert liegt zwischen 0 (vollständige Absorption des einfallenden Lichts) und 1 (vollständige Reflexion). Die Meeresoberfläche zum Beispiel hat ein Rückstrahlvermögen von rund zehn Prozent, Kulturland von 25 Prozent. Um die globale Wärmebilanz ausgleichen, müsste nach Marchettis Szenario die irdische Albedo um rund zehn Prozent geändert werden. Das sollte durch eine entsprechende Gestaltung der bebauten Fläche (rund ein Zehntel der Erdoberfläche) möglich sein.

Woher soll die benötigte Energie kommen? Aus nuklearen und solaren Quellen. Weitere Details gibt Marchetti nicht. Aber ein paar überschlägige Rechnungen zeigen, dass andere Quellen nicht funktionieren: Fossile Energieträger verbieten sich von selbst; zehn Billionen Tonnen Kohle jährlich wären erforderlich. Nicht brauchbar sind auch die derzeit populären Windräder – davon müssten sich etwa zehn Milliarden auf der Erde drehen. Und dafür gäbe es nicht genug Wind. Wie eine Arbeitsgruppe des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena jüngst berechnete, ist die Fähigkeit des Erdsystems, unterschiedliche Formen freier Energie (wie Wind- und Wellenenergie) zu erzeugen, auf ungefähr 1.000 Terawatt begrenzt. [7] Das sind weniger als ein Prozent der auf die Erde einfallenden Sonnenenergie.

Auf die in Marchettis Szenario bebaute Fläche fallen 18.000 Terawatt an Sonnenenergie. Ein Teil davon wird man lokal für Beleuchtung, Gebäudeklimatisierung und Stromerzeugung nutzen. Die industrielle Fertigung, einschließlich der Herstellung von Nahrungsmitteln, benötigt am meisten Energie (siehe Tabelle 2). Brutreaktoren, die den Brennstoff Uran fast 100 mal besser als die derzeit vorhandenen Reaktoren ausnutzen, können diese liefern. Mit der Brütertechnologie ist auch Uran aus dem Meerwasser wirtschaftlich einzusetzen. Die Ozeane enthalten rund fünf Milliarden Tonnen an Uran, die den gegenwärtigen Weltenergiebedarf für Millionen von Jahren decken können. Für Marchettis Tera-Szenario würde das Uran immerhin etliche tausend Jahre reichen.

Um die Zukunft der Energieversorgung müsste man sich trotzdem nicht sorgen, denn, so Marchetti, man werde auch andere nukleare Quellen erschließen können. Er nennt diese Quellen nicht, aber zweifellos zählt die Kernfusion dazu. Eine der möglichen Fusionsreaktionen verwendet schweres Wasser (Deuterium). Da auch dieses in großen Mengen im Meer vorkommt, kann Kernfusion als praktisch unbegrenzte Energiequelle gelten. Anzumerken ist, dass die Kernfusion weitere Vorzüge hätte: Sie liefert viele Millionen Grad heiße Hochenergieplasmen, mit denen etwa neue Technologien zur Rohstoffgewinnung und Materialverarbeitung möglich sein werden. Eine sogenannte „Plasmafackel“ könnte zum Beispiel Abfall und Müll in seine Komponenten zerlegen und säuberlich nach Elementen sortiert ausgeben – eine perfekte Recyclingwirtschaft.

Was ist mit Rohstoffen?

Kann die Erde überhaupt genügend Rohstoffe für eine Billion Menschen liefern? Für professionelle Apokalyptiker ist allein die Frage Blasphemie; schon heute stehe die Menschheit am Abgrund. Allerdings lagen alle düsteren Vorhersagen der letzten hundert Jahre, die baldige Erschöpfung von Rohstoffen betreffend, falsch. Zudem übersehen die Pessimisten eine einfache Tatsache: Die Stoffe, die der Mensch nutzt, verschwinden nach Gebrauch nicht aus der Welt. Wasser zum Beispiel. Ohne Wasser wachsen weder Kaffee noch Getreide; ohne Wasser keine urbane Versorgung und Entsorgung. Aber nach „Verbrauch“ kehrt es in den globalen Wasserkreislauf zurück. Natürlich ist brauchbares Wasser nicht immer und überall verfügbar. Dem Mangel lässt sich durch den Einsatz von Technologie und (billiger) Energie abhelfen – etwa durch Meerwasserentsalzung.

Auch Metalle – Eisen, Kupfer oder Aluminium – lassen sich rezyklieren ebenso wie andere seltenere Rohstoffe. Kohle oder Erdöl „verschwinden“ nur teilweise. Sie enthalten Kohlenwasserstoffverbindungen, die bei der Verbrennung aufbrechen und freie Energie liefern. Ihre Hauptbestandteile, nämlich Kohlenstoff und Wasserstoff, bleiben in der Welt. Ohnehin, so Marchetti, sei nicht entscheidend, ob und wie lange Rohstoffe verfügbar seien. „Rational an das Problem heranzugehen“, so der Autor, „heißt, sich zunächst auf die Funktionen zu konzentrieren und danach die Materialien zu betrachten, die geeignet sind, diese Funktionen auszuüben.“

Die stoffliche Grundlage der Tera-Gesellschaft findet sich in den Elementen, die in der Erdkruste und im Meerwasser reichlich vorhanden sind. Da das Material rezykliert wird, reicht der globalen Menschheit eine „Mitgift“ von 1.000 Billionen Tonnen (1.000 Teratonnen) an Material. Das wäre ein Würfel mit 100 Kilometer Kantenlänge. Diese Stoffmenge scheint riesig zu sein; sie ist im geologischen Maßstab allerdings vernachlässigbar klein. Man könne ihre Gewinnung, so Marchetti, sogar als Nebenprodukt der Landschaftsgestaltung betrachten. Verbindungen aus Kohlenstoff dürften das Rückgrat für fortgeschrittene Werkstoffe bilden; als Quelle kann das Kohlendioxid aus der Luft und dem Meer oder aus Kohle- und Öllagerstätten dienen.

Nahrung für Billion Menschen?

Fast zwei Drittel der Energie, welche die Tera-Gesellschaft benötigt, gehen in die industrielle Fertigung. Etwa zehn Prozent davon dienen dazu, die Hauptnahrungsmittel herzustellen. Wie bekommt man eine Billion Menschen satt? Eine Antwort, so Marchetti, findet man nicht, indem man auf die verfügbare landwirtschaftliche Nutzfläche, auf Bewässerungssysteme und Ähnliches. schaut. Marchetti setzt auf biosynthetische Nahrung. Sie wird produziert durch Mikroorganismen, die Wasserstoff als Reduktionsmittel verwenden. Derartige Kleinstlebewesen existieren; sie bauen Proteine, Fette und andere Stoffe aus einem komplett anorganischen Substrat (CO2, Ammoniak, Phosphor, Eisensalze etc.) zusammen. Bevor Feinschmecker nun protestieren – auch die Menschen der Zukunft werden bei biosynthetischer Nahrung auf den Geschmack kommen. Man müsse nur, so Marchetti, die „Verfahren anwenden, mit denen sich aus zwei faden Flüssigkeiten jeweils eine großartige Vielfalt an Weinen und Käsen herstellen lassen“. Und ganz missen möchte Marchetti die traditionelle Landwirtschaft nicht. Dazu ist er viel zu sehr Toskaner. Aus ästhetischen Gründen werde man weiterhin Wein anbauen oder Blumen züchten.

Güter und Menschen werden mit Magnetbahnen transportiert. Diese „fahren“ in unterirdischen Vakuumröhren mit Geschwindigkeiten über 500 Stundenkilometer. Da die Röhren luftleer sind, gibt es für die Geschwindigkeit kaum Grenzen. Informationsübertragung und -verarbeitung sind schon heute von entscheidender Bedeutung für entwickelte Gesellschaften. Für die Tera-Gesellschaft wird Information nahezu alles bedeuten. Was der italienische Physiker vor drei Jahrzehnten vorhersah, ist zum Teil schon heute Wirklichkeit: für jeden Bewohner eine Vielzweckverbindung (Marchetti nennt sie Supervideophon) zu jeder anderen Person, zu jeder öffentlichen Einrichtung und zu jedem öffentlichen Informationsspeicher. Jeder Person soll ein Datenfluss von einem Terabit pro Sekunde zur Verfügung stehen.

Zusammenfassend stellt der Autor fest: Eine Billion Menschen bedeutet keine „Überlastung“ des Planeten, wenn man ein paar konzeptionell einfache Lösungen, wie oben skizziert, übernimmt. Die künftige Lebensqualität orientiert sich am heute reichsten Teils der Menschheit. Neue Dinge werden hinzukommen, welche die Technologie heute noch nicht bereitstellen kann. Ein auffälliger und vor allem für pessimistische Zeitgenossen paradoxer Aspekt von Marchettis Szenario ist der, dass eine Billion Menschen die Biosphäre praktisch nicht belastet! Der Mensch zieht sich im Wesentlichen aus der natürlichen Umgebung in seine technische Umwelt zurück. „Seine Verbindung zur irdischen Biosphäre“, so Marchetti, „ist praktisch Null“.

Seine kurze Studie endet er mit folgenden Worten: „Die Probleme des Wachstum tragen im Grunde genommen kulturellen Charakter. Der jüdisch-christliche Grundsatz, dass dem Menschen die Erde gegeben sei, um über sie zu herrschen …, mag allmählich durch den buddhistischen Grundsatz ersetzt werden, wonach dem Menschen die Erde zur Kontemplation gegeben sei. Dank einer aufgeklärten Nutzung von Technologie.“



Tabelle 1: Grundlegende Zahlen einer Welt einer Billion Menschen

Ansiedelung 10 Prozent der Erdoberfläche wird an Land und auf See genutzt.
Energieverbrauch 10 kW pro Jahr. Entspricht wegen sehr effizienter Energienutzung 100 kW mit heutiger Technologie.
Wohnen In „Kathedralenstädten“. 90 Prozent der Erde werden im natürlichen Zustand belassen
Mittleres Einkommen pro Kopf $ 100.000 pro Jahr (1978 Dollar)
Wohnraum pro Kopf 100 Quadratmeter
Reisestrecke pro Kopf 1 Million km/Jahr
Informationsfluss pro Kopf 1 Terabit/sec



Tabelle 2: Aufteilung des Energieverbrauchs pro Kopf

Industrielle Fertigung 6 kW
Transport und Verkehr 2 kW
Kommunikation/Informationstechnologie 1 kW
Klimatisierung 1 kW