Blog

Oct 20, 2023

Im Bestreben, das Klima zu verändern

Ein Startup aus dem Silicon Valley möchte Bäume aufladen, um mehr Kohlenstoff aufzunehmen

Ein Startup aus dem Silicon Valley möchte Bäume aufladen, um mehr Kohlenstoff aufzunehmen und das Klima abzukühlen. Ist das die große Klimalösung oder ein großer Hype?

Vor 53 Millionen Jahren war die Erde viel wärmer als heute. Sogar im Arktischen Ozean herrschten milde 50 °F – eine fast tropische Umgebung, die ein wenig wie Florida aussah, komplett mit wogenden Palmen und umherstreifenden Krokodilen.

Dann schien sich die Welt zu drehen. Die Menge an Kohlenstoff in der Atmosphäre sank stark und die Atmosphäre begann sich auf die heutigen „Eishaus“-Bedingungen abzukühlen, was bedeutet, dass Gletscher weit über die Pole hinaus bestehen können.

Was die Veränderung verursachte, war jahrzehntelang unklar. Schließlich entdeckten Wissenschaftler bei Bohrungen im arktischen Schlamm einen möglichen Hinweis: eine bis zu 20 Meter dicke Schicht versteinerter Süßwasserfarne. Die Fundstelle deutete darauf hin, dass der Arktische Ozean eine Zeit lang mit riesigen Matten aus kleinblättrigen Azolla-Wasserfarnen bedeckt gewesen sein könnte. Azollas gehören zu den am schnellsten wachsenden Pflanzen auf dem Planeten, und die Wissenschaftler stellten die Theorie auf, dass, wenn solche Farne den Ozean überzogen hätten, sie große Mengen Kohlenstoff hätten verbrauchen können, was dazu beigetragen hätte, die Atmosphäre von Treibhausgasen zu befreien und dadurch den Planeten abzukühlen.

Patrick Mellor, Paläobiologe und Chief Technology Officer des Biotech-Startups Living Carbon, sieht in der Geschichte dieser winzigen Farne eine Lektion: Photosynthese kann die Welt retten. Bestimmte Zufallsbedingungen scheinen den Azollas jedoch weitergeholfen zu haben. Die damalige Anordnung der Kontinentalplatten bedeutete, dass der Arktische Ozean weitgehend umschlossen war, wie ein riesiger See, wodurch sich eine dünne Schicht frisches Flusswasser darauf sammeln konnte und so die Bedingungen geschaffen wurden, die die Farne brauchten. Und was entscheidend ist: Als jede Generation von Farnen starb, siedelten sie sich in salzigerem Wasser an, was dazu beitrug, den Verfall zu verhindern und Mikroben davon abzuhalten, den in den Farnen gespeicherten Kohlenstoff wieder in die Atmosphäre abzugeben.

Mellor sagt, wir können nicht Millionen von Jahren warten, bis die richtigen Bedingungen zurückkehren. Wenn wir wollen, dass Pflanzen wieder das Klima retten, müssen wir sie antreiben. „Wie konstruieren wir ein anthropogenes Azolla-Ereignis?“ er sagt. „Das wollte ich tun.“

Bei Living Carbon versucht Mellor, Bäume zu entwerfen, die schneller wachsen und mehr Kohlenstoff aufnehmen als ihre natürlichen Artgenossen, sowie Bäume, die der Fäule widerstehen und so den Kohlenstoff aus der Atmosphäre fernhalten. Im Februar, weniger als vier Jahre nach seiner Mitbegründung, machte das Unternehmen Schlagzeilen, als es in einem Streifen Tieflandwälder in Georgia seine ersten „Photosynthese-verstärkten“ Pappeln pflanzte.

Das ist eindeutig ein Durchbruch: Es ist der erste Wald in den Vereinigten Staaten, der gentechnisch veränderte Bäume enthält. Aber es gibt immer noch vieles, was wir nicht wissen. Welchen Einfluss werden diese Bäume auf den Rest des Waldes haben? Wie weit werden sich ihre Gene verbreiten? Und wie gut sind sie wirklich darin, der Atmosphäre mehr Kohlenstoff zu entziehen?

Living Carbon hat bereits Emissionsgutschriften für seinen neuen Wald an einzelne Verbraucher verkauft, die daran interessiert sind, einen Teil ihrer eigenen Treibhausgasemissionen auszugleichen. Sie arbeiten mit größeren Unternehmen zusammen, denen sie in den kommenden Jahren Kredite gewähren wollen. Aber Wissenschaftler, die sich mit der Gesundheit von Wäldern und der Photosynthese von Bäumen befassen, stellen sich die Frage, ob die Bäume in der Lage sein werden, so viel Kohlenstoff wie angekündigt zu absorbieren.

Sogar Steve Strauss, ein bekannter Baumgenetiker an der Oregon State University, der kurzzeitig im wissenschaftlichen Beirat von Living Carbon tätig war und Feldversuche für das Unternehmen durchführt, sagte mir in den Tagen vor der ersten Pflanzung, dass die Bäume möglicherweise nicht so gut wachsen wie natürliche Pappeln . „Ich bin ein wenig verwirrt“, sagte er, „dass sie mit all der Öffentlichkeitsarbeit und der Finanzierung etwas vorantreiben, von dem wir nicht wissen, ob es funktioniert.“

Wurzeln einer Idee

Bei der Photosynthese entziehen Pflanzen der Atmosphäre Kohlendioxid und nutzen die Energie des Sonnenlichts, um es in Zucker umzuwandeln. Sie verbrennen einen Teil des Zuckers zur Energiegewinnung und verwenden einen anderen, um mehr Pflanzenmaterial – einen Kohlenstoffspeicher – aufzubauen.

Eine Forschungsgruppe an der University of Illinois Urbana-Champaign beschleunigte diesen Prozess und veröffentlichte ihre Ergebnisse Anfang 2019. Sie lösten ein Problem von RuBisCO, einem Enzym, das viele Pflanzen verwenden, um atmosphärischen Kohlenstoff zu binden. Manchmal verbindet sich das Enzym versehentlich mit Sauerstoff, wodurch so etwas wie ein Toxin entsteht. Während die Pflanze dieses Material verarbeitet, muss sie einen Teil ihres Zuckers verbrennen und dabei Kohlenstoff wieder in den Himmel abgeben. Ein Viertel oder mehr des von Pflanzen aufgenommenen Kohlenstoffs kann durch diesen Prozess, der als Photorespiration bezeichnet wird, verschwendet werden.

Die Forscher fügten Gene in Tabakpflanzen ein, die ihnen dabei halfen, das toxinähnliche Material in mehr Zucker umzuwandeln. Diese genetisch veränderten Pflanzen wuchsen um 25 % größer als die Kontrollpflanzen.

Der Durchbruch brachte gute Nachrichten für die Naturlandschaften der Welt: Wenn dieser genetische Weg zu produktiveren Nutzpflanzen führt, benötigen wir weniger Ackerland und schonen Wälder und Grasland, die andernfalls abgeholzt werden müssten. Was die Fähigkeit der Pflanzen betrifft, langfristig atmosphärischen Kohlenstoff zu entfernen, hilft der neue Trick nicht viel. Jedes Jahr gelangt ein großer Teil des Kohlenstoffs in der Biomasse einer Nutzpflanze nach dem Verzehr in die Atmosphäre zurück, sei es durch Mikroben, Pilze oder den Menschen.

Dennoch erregte das Ergebnis die Aufmerksamkeit von Maddie Hall, einer Veteranin mehrerer Startups im Silicon Valley, die daran interessiert war, ihr eigenes Unternehmen zur CO2-Abscheidung zu gründen. Hall wandte sich an Donald Ort, den Biologen, der das Projekt geleitet hatte, und erfuhr, dass die gleichen Optimierungen bei Bäumen funktionieren könnten – die lange genug im Boden bleiben, um als mögliche Klimalösung zu dienen.

Bäume sind eines der effektivsten und am leichtesten verfügbaren Werkzeuge zur CO2-Abscheidung, aber es gibt nicht genug Land für alle Bäume, die wir brauchen würden.

Ende 2019 entschied sich Hall für den Namen ihres Startups: Living Carbon. Wenig später lernte sie Mellor auf einer Klimakonferenz kennen. Mellor arbeitete damals als Fellow am Foresight Institute, einem Think Tank, der sich auf ehrgeizige Zukunftstechnologien konzentrierte, und interessierte sich für Pflanzen wie Pycnandra acuminata. Dieser auf den südpazifischen Inseln Neukaledoniens beheimatete Baum entzieht dem Boden große Mengen Nickel. Das ist wahrscheinlich ein Schutz gegen Insekten, aber da Nickel natürliche antimykotische Eigenschaften hat, ist das resultierende Holz weniger anfällig für Fäulnis. Mellor ging davon aus, dass er sein Azolla-Ereignis manipulieren könnte, wenn er das richtige Gen auf mehr Arten übertragen könnte.

Als Mellor und Hall sich trafen, wurde ihnen klar, dass sich ihre Projekte ergänzten: Wenn man die Gene zusammenfügt, erhält man einen wirklich super Baum, der schneller wächst und in der Lage ist, Kohlenstoff dauerhafter zu speichern. Hall nutzte verschiedene Kontakte im Silicon Valley, um 15 Millionen US-Dollar Startkapital zu sammeln, und ein Unternehmen war geboren.

In mancher Hinsicht war das Ziel von Living Carbon einfach, zumindest wenn es um die Photosynthese ging: Bekannte genetische Wege zu nutzen und sie in neue Arten einzubauen, ein Prozess, der bei Pflanzen seit fast 40 Jahren durchgeführt wird. „Es gibt viele Mystifizierungen zu diesem Thema, aber in Wirklichkeit handelt es sich nur um eine Reihe von Labortechniken“, sagt Mellor.

Da weder Mellor noch Hall über umfangreiche Erfahrung mit genetischer Transformation verfügten, beauftragten sie externe Wissenschaftler mit der Durchführung einiger früher Arbeiten. Das Unternehmen konzentrierte sich auf die Nachbildung von Orts verbessertem Photosyntheseweg in Bäumen und zielte dabei auf zwei Arten ab: Pappeln, die aufgrund ihres gut untersuchten Genoms bei Forschern beliebt sind, und Loblolly-Kiefern, eine häufige Holzart. Bis 2020 wurden die optimierten Bäume in einem Grow Room, einem umgebauten Aufnahmestudio in San Francisco, gepflanzt. Die verbesserten Pappeln zeigten schnell Ergebnisse, die sogar vielversprechender waren als die Tabakpflanzen von Ort. Anfang 2022 veröffentlichte das Team von Living Carbon einen Artikel auf dem Preprint-Server bioRxiv, in dem es behauptete, dass der Baum mit der besten Leistung nach fünf Monaten 53 % mehr oberirdische Biomasse aufwies als die Kontrollen. (Eine von Experten begutachtete Version des Artikels erschien im April in der Zeitschrift Forests.)

Pflanzengenetische Forschung kann eine lange wissenschaftliche Plackerei sein. Was in einem Gewächshaus funktioniert, wo die Bedingungen sorgfältig kontrolliert werden können, funktioniert möglicherweise nicht so gut im Freien, wo die Mengen an Licht und Nährstoffen, die eine Pflanze erhält, variieren. Der nächste Standardschritt nach einem erfolgreichen Gewächshausergebnis ist ein Feldversuch, der es Wissenschaftlern ermöglicht, zu beobachten, wie sich gentechnisch veränderte (GE) Pflanzen im Freien entwickeln könnten, ohne sie tatsächlich vollständig freizusetzen.

Die Vorschriften des US-Landwirtschaftsministeriums (USDA) für gentechnisch veränderte Feldversuche zielen darauf ab, die „Gendrift“ zu minimieren, bei der sich die neuartigen Gene in die Wildnis verbreiten könnten. Genehmigungen erfordern, dass Biotech-Bäume weit entfernt von Arten gepflanzt werden, mit denen sie sich möglicherweise vermehren könnten, und in einigen Fällen schreiben die Vorschriften vor, dass alle Blüten entfernt werden müssen. Nach der Studie müssen die Forscher den Feldstandort überprüfen, um sicherzustellen, dass keine Spuren der gentechnisch veränderten Pflanzen zurückbleiben.

Bevor Living Carbon in Georgia Bäume pflanzte, startete es eigene Feldversuche. Das Unternehmen beauftragte Strauss von Oregon State, der Living Carbon den Pappelklon gegeben hatte, den das Unternehmen in seinen Gentransferexperimenten verwendet hatte. Im Sommer 2021 pflanzte Strauss die neu gestalteten Bäume auf einem Teil des Universitätsgeländes in Oregon.

Strauss führt solche Feldversuche seit Jahrzehnten durch, oft für kommerzielle Unternehmen, die versuchen, bessere Holztechnologien zu entwickeln. Es sei ein Prozess, der Geduld erfordere, sagt er: Die meisten Unternehmen wollen bis zur „halben Fruchtfolge“ oder in der Mitte des Erntealters warten, bevor sie feststellen, ob die Ergebnisse eines Feldversuchs vielversprechend genug sind, um mit einer kommerziellen Bepflanzung fortzufahren. Die Bäume von Living Carbon dürfen niemals geerntet werden, was die Festlegung eines Stichtags schwierig macht. Aber als wir im Februar, weniger als zwei Jahre nach Beginn des Feldversuchs und kurz vor der ersten Pflanzung von Living Carbon, sprachen, sagte Strauss, es sei noch zu früh, um festzustellen, ob die Bäume des Unternehmens die gleiche Leistung erbringen würden wie im Gewächshaus. „Es könnte etwas Negatives geben“, sagte er. „Wir wissen es nicht.“

Strauss kritisierte die regulatorischen Anforderungen der USA für Feldversuche, die er als kostspielig ansieht, ein Hindernis, das viele Akademiker abschreckt. Der Rahmen für die Regeln entstand in den 1980er-Jahren, als die Reagan-Administration bestehende Gesetze an neue Gentechnologien anpasste, anstatt auf die langsame Arbeit des Gesetzgebungsprozesses zu warten. Für das USDA war das gewählte Instrument seine umfassende Autorität über „Pflanzenschädlinge“, ein Begriff, der alles beschreiben soll, was einer Pflanze schaden könnte – sei es ein übermäßig hungriges Tier, ein parasitäres Bakterium oder ein Unkraut, das eine Ernte verdrängen könnte.

Damals wurde der Gentransfer in Pflanzen fast ausschließlich mit Hilfe von Agrobacterium durchgeführt Tumefaciens. Diese Mikrobe greift Pflanzen an, indem sie ihre eigenen Gene einfügt, ähnlich wie ein Virus. Aber Wissenschaftler fanden heraus, dass sie das Bakterium davon überzeugen konnten, alle gewünschten Codeschnipsel zu liefern. Da Agrobacterium selbst als Pflanzenschädling gilt, entschied das USDA, dass es befugt sei, den zwischenstaatlichen Transport und die Freisetzung von Pflanzen in die Umwelt zu regulieren, deren Gene durch die Mikrobe verändert wurden. Dies bedeutete eine nahezu umfassende Regulierung von gentechnisch veränderten Pflanzen.

Im Jahr 1987, nur ein Jahr nachdem das USDA seine Politik festgelegt hatte, verkündete ein Team von Cornell-Forschern den erfolgreichen Einsatz einer so genannten „Genkanone“ – oder, weniger farbenfroh, „Biolistik“ –, bei der DNA-Stücke buchstäblich gesprengt werden in eine Pflanzenzelle, getragen von Hochgeschwindigkeitspartikeln. Es war kein Pflanzenschädling beteiligt. Dadurch entstand eine Lücke im System, eine Möglichkeit zur Produktion gentechnisch veränderter Pflanzen, die durch die geltenden Gesetze nicht abgedeckt war.

Seitdem sind mehr als 100 gentechnisch veränderte Pflanzen, hauptsächlich veränderte Nutzpflanzen, der behördlichen Kontrolle des USDA entgangen.

Agrobacterium bleibt eine gängige Methode des Gentransfers und es ist die Art und Weise, wie Living Carbon die in seinem Artikel besprochenen Bäume hervorbrachte. Aber Mellor wusste, dass es ein langer und deprimierender Weg sein würde, mit Bäumen auf den Markt zu gehen, die als potenzielle Pflanzenschädlinge gelten, mit Tests und Studien und Pausen, um öffentliche Kommentare einzuholen. „Es würde Jahre dauern, und wir würden einfach nicht überleben.“

Eine aus Zinnienblättern gezüchtete Zellkultur weist auf die Möglichkeit hin, Pflanzenmaterial im Labor zu erzeugen.

Als Living Carbon erkannte, dass seine Bäume vielversprechend waren, nutzte es die Lücke und schuf mithilfe der Biolistik neue Versionen seiner verbesserten Bäume. In formellen Briefen an das USDA erklärte das Unternehmen, was es tat; Die Behörde antwortete, dass die daraus entstandenen Bäume keinen Pflanzenschädlingen ausgesetzt gewesen seien und keine Gene eines Pflanzenschädlings enthielten und daher keinen Vorschriften unterlägen.

Auch andere Bundesbehörden sind für die Biotechnologie zuständig. Die Environmental Protection Agency reguliert Biotech-Anlagen, die ihre eigenen Pestizide produzieren, und die Food and Drug Administration untersucht alles, was Menschen konsumieren könnten. Die Bäume von Living Carbon passen in keine dieser Kategorien und könnten daher ohne weitere formale Studien gepflanzt werden.

Ein Jahr nachdem Living Carbon seine Gewächshausergebnisse bekannt gegeben hatte – laut Strauss, bevor die Daten aus dem Feldversuch irgendeine Bedeutung hatten – schickte das Unternehmen ein Team nach Georgia, um die erste Charge Setzlinge außerhalb streng kontrollierter Felder zu pflanzen. Mellor gab an, dass dies als weiterer Untersuchungsort dienen würde, an dem die Bäume gemessen würden, um die Geschwindigkeit der Biomasseakkumulation abzuschätzen. Das Unternehmen könnte versuchen, mit der Kohlenstoffbindung zu beginnen, während es die Wirksamkeit seiner Bäume überprüft.

Experimente mit gentechnisch veränderten Bäumen haben in der Vergangenheit eine starke Reaktion von Anti-GE-Aktivisten hervorgerufen. Im Jahr 2001 wurden rund 800 Exemplare, die auf Strauss‘ Testflächen an der Oregon State University wuchsen, abgeholzt oder auf andere Weise verstümmelt.

Als Reaktion auf die Nachricht, dass das Biotech-Unternehmen ArborGen eine Loblolly-Kiefer mit „erhöhter Holzdichte“ geschaffen hatte, strömten im Jahr 2015 Demonstranten in den Hauptsitz des Unternehmens in South Carolina. (Das Unternehmen hatte die gleiche Lücke wie Living Carbon ausgenutzt; ArborGen sagte, die Kiefer sei nie kommerziell gepflanzt worden.) Doch nachdem die New York Times im Februar über die erste Pflanzung von Living Carbon schrieb, gab es keine nennenswerten Proteste.

Ein Grund könnte sein, dass das Risiko alles andere als eindeutig ist. Mehrere Waldökologen, mit denen ich gesprochen habe, wiesen darauf hin, dass Bäume, die wesentlich schneller wachsen als andere Arten, ihre Konkurrenten übertreffen könnten, was den „Superbaum“ von Living Carbon möglicherweise zu einem Unkraut machen könnte. Keiner dieser Wissenschaftler schien jedoch besonders besorgt darüber zu sein.

„Ich denke, es wäre schwierig, absichtlich einen Baum zu schaffen, der ein Unkraut ist – das in der Lage ist, in einen Wald einzudringen und ihn zu übernehmen“, sagte Sean McMahon, Waldökologe am Smithsonian Tropical Research Institute. „Ich denke, es wäre unmöglich, es aus Versehen zu tun. Ich mache mir wirklich keine Sorgen wegen eines Baumes, der die Weltherrschaft übernimmt. Ich denke nur, dass du [den Baum] zerbrechen wirst.“

Kodama hat mehr als 6 Millionen US-Dollar aus dem Klimafonds von Bill Gates und anderen Investoren eingesammelt, um neue Wege zu finden, um das Risiko von Waldbränden zu verringern und Kohlenstoff in gefällten Bäumen zu binden.

Er wies darauf hin, dass die Holzindustrie seit Jahrzehnten mit Wissenschaftlern zusammenarbeite, in der Hoffnung, schnell wachsende Bäume zu entwickeln. „Dies ist eine milliardenschwere Industrie, und wenn sie es schaffen könnten, dass Bäume in fünf Jahren wachsen und geerntet werden, würden sie es tun“, sagte er. Aber es gibt tendenziell Kompromisse. Ein schneller wachsender Baum könnte beispielsweise anfälliger für Schädlinge sein.

Der andere Grund für die stille Aufnahme dieser Bäume könnte der Klimawandel sein: In einer verwüsteten Welt sind die Menschen möglicherweise eher bereit, Risiken zu tolerieren. Keolu Fox, Genetikerin an der University of California in San Diego, ist Co-Direktorin für Wissenschaft bei Lab to Land, einer gemeinnützigen Organisation, die das Potenzial der Biotechnologie untersucht, Naturschutzziele in bedrohten Gebieten, insbesondere in Kalifornien, voranzutreiben. „Wir reden jetzt über die Bearbeitung von Naturflächen – das ist Verzweiflung“, sagt Fox. Er hält diese Verzweiflung angesichts der Klimakrise für angemessen, auch wenn er vom Ansatz von Living Carbon nicht ganz überzeugt ist.

Mellor meint, dass Gendrift kein Problem darstellen dürfte: Living Carbon pflanzt nur weibliche Bäume, die Pappeln produzieren also keinen Pollen. Das wird wild wachsende männliche Bäume nicht davon abhalten, die transgenen Pappeln zu düngen, obwohl das Ausmaß der daraus resultierenden Gendrift wahrscheinlich gering und leicht einzudämmen sein wird, sagt Living Carbon, insbesondere angesichts der Fähigkeit des Unternehmens, seine Bäume nicht in der Nähe von Arten zu pflanzen, die sie befruchten könnten . Aber Mellor sagt, er konzentriere sich lieber auf andere Themen. Ja, einige Unternehmen wie Monsanto haben transgene Pflanzen auf ausbeuterische Weise eingesetzt, aber das bedeute nicht, dass transgene Technologien grundsätzlich schlecht seien, sagt er. „Reinheit“ sei ein alberner Standard, sagt er, und indem wir versuchen, Pflanzen rein zu halten, verpassen wir die Chance für notwendige Innovationen.

Die Pappeln von Living Carbon scheinen schneller zu wachsen und Dürren besser zu überstehen als ihre natürlichen Gegenstücke, sagt Mellor. Der Rest ihrer Gene stimmt überein. „Wenn das also beispielsweise die nicht durch Photosynthese verstärkte Version konkurrenzfähig ersetzt, ist das dann ein Problem?“ er fragt. „Und was ist das denn für ein Problem? Das ist jetzt die Frage.“

Im Jahr 2019, bevor Living Carbon gegründet wurde, gab das USDA seine Absicht bekannt, seinen Regulierungsansatz für transgene Pflanzen zu aktualisieren. Die neuen Regeln traten im August 2020 in Kraft, kurz nachdem Living Carbon Briefe mit der Bitte um Ausnahmegenehmigung für seine Bäume eingereicht hatte; Die Briefe wurden überprüft und die Bäume wurden nach den alten Regeln übernommen.

Jede weitere Biotechnologie, die das Unternehmen entwickelt, wird mit dem neuen Ansatz analysiert, der sich darauf konzentriert, welche Merkmale in Pflanzen eingefügt werden und nicht darauf, wie sie dorthin gelangen. Es gibt immer noch Möglichkeiten, einer genauen Prüfung zu entgehen: Produkte, deren genetische Veränderung beispielsweise durch konventionelle Züchtung erreicht werden könnte, unterliegen nicht der Regulierung – eine Lücke, die Überwachungsgruppen für problematisch halten. Laut USDA-Sprechern scheint die Kerntechnologie von Living Carbon – schnell wachsende Bäume, die durch genetische Insertion erzeugt werden – jedoch nicht für solche Ausnahmen in Frage zu kommen. Wenn Living Carbon auch nur geringfügige genetische Änderungen an seinen Bäumen vornehmen möchte, muss das neue Produkt einer weiteren Prüfung unterzogen werden.

Der erste Schritt des USDA besteht darin, festzustellen, ob es „einen plausiblen Weg zu einem erhöhten Pflanzenschädlingsrisiko“ gibt. Wenn die Antwort „Ja“ lautet, benötigt das Unternehmen eine Genehmigung zum Umsetzen oder Pflanzen solcher Bäume, bis das USDA eine vollständige behördliche Prüfung abschließen kann.

Neue Forschungen am Institut von Jennifer Doudna zielen darauf ab, mithilfe des Gen-Editing-Tools schneller wachsende, kohlenstoffhungrige Pflanzen zu schaffen.

Da die Behörde noch keinen Baum mit erhöhter Photosynthese geprüft hat, lehnten die Beamten eine Stellungnahme dazu ab, ob das Merkmal ein Schädlingsrisiko darstellen könnte. Selbst wenn dies nicht der Fall ist, könnte der Prozess andere Risiken außer Acht lassen: Ein Bericht der National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine aus dem Jahr 2019 wies darauf hin, dass das Schädlingsrisiko eine enge Messgröße ist, die nicht alle potenziellen Bedrohungen für die Waldgesundheit erfasst.

Auch bietet der USDA-Prozess kein Gütesiegel, das darauf hindeutet, dass die Bäume tatsächlich funktionieren.

„Eines der Dinge, die mich beunruhigen, ist, dass [Living Carbon] sich nur auf die Kohlenstoffgewinnung konzentriert“, sagt Marjorie Lundgren, eine Forscherin an der Universität Lancaster im Vereinigten Königreich, die Baumarten mit natürlichen Anpassungen untersucht hat, die zu einer erhöhten Photosyntheseeffizienz führen. Sie stellt fest, dass Bäume zum Wachsen mehr als nur Kohlenstoff und Sonnenlicht benötigen. Sie brauchen auch Wasser und Stickstoff. „Der Grund dafür, dass sie eine so hohe Wachstumsrate haben, liegt darin, dass man sie im Labor einfach superbabys erziehen kann – man kann ihnen viel Wasser und Dünger und alles geben, was sie brauchen“, sagt sie. „Wenn Sie keine Ressourcen investieren, die Zeit und Geld kosten und auch nicht gut für die Umwelt sind, werden Sie nicht die gleichen Ergebnisse erzielen.“

Der Artikel von Living Carbon erkennt dies an, nennt Stickstoff als potenzielle Herausforderung und weist darauf hin, dass die Art und Weise, wie Bäume Kohlenstoff transportieren, ein limitierender Faktor sein könnte. Der zusätzliche Zucker, der durch das, was das Unternehmen als „verstärkte Photosynthese“ bezeichnet, entsteht, muss an die richtigen Orte transportiert werden, wofür Bäume normalerweise nicht entwickelt wurden.

Die endgültige, von Experten begutachtete Version des Papiers wurde geändert, um auf die Notwendigkeit hinzuweisen, die Ergebnisse im Anbauraum mit Feldversuchen zu vergleichen. Und wie es geschah, schickte Strauss Living Carbon im April – dem Monat, in dem die Zeitung veröffentlicht wurde – einen Jahresbericht mit aufregenden Neuigkeiten. Er hatte statistisch signifikante Unterschiede in der Höhe und der Trockenheitstoleranz zwischen den Bäumen von Living Carbon und den Kontrollbäumen festgestellt. Er fand auch „fast“ signifikante Unterschiede in Volumen und Durchmesser bei einigen Linien künstlicher Bäume.

Living Carbon scheint sich des allgemeinen Misstrauens der Öffentlichkeit gegenüber Gentechnologien bewusst zu sein. Hall, der CEO, sagte, das Unternehmen wolle nicht „das Monsanto unter den Bäumen“ sein und sei als gemeinnützige Körperschaft registriert. Dadurch kann das Unternehmen ethisch fragwürdige Projekte ablehnen, ohne befürchten zu müssen, von Aktionären wegen entgangener Gewinne verklagt zu werden.

Das Unternehmen bewirbt seinen Fokus auf der „Wiederherstellung von Land, das degradiert wurde oder leistungsschwach ist“. Auf seiner Website betont das Unternehmen in seinem Angebot an potenzielle Käufer von Emissionsgutschriften, dass die Baumpflanzprojekte der Wiederherstellung von Ökosystemen dienen.

Eine Hoffnung besteht darin, dass Mellors metallspeichernde Bäume in der Lage sein werden, Böden auf verlassenen Bergbaustandorten wiederherzustellen. Brenda Jo McManama, Kampagnenorganisatorin beim Indigenous Environmental Network, lebt inmitten solcher Landschaften in West Virginia. Sie bekämpft seit fast einem Jahrzehnt gentechnisch veränderte Bäume und lehnt die Technologie weiterhin ab, versteht aber den Reiz solcher Sanierungsbäume. Ein zentrales Problem: Sie bleiben experimentell.

McManama weist außerdem darauf hin, dass Landbesitzer das Holz von den Bäumen von Living Carbon ernten dürfen. Für das Klima ist das kein Problem – Holz speichert immer noch Kohlenstoff –, aber es untergräbt die Vorstellung, dass es hier nur um Ökosysteme geht. „Im Stillen sagen sie: ‚Ja, das wird eine Baumplantage‘“, sagt sie.

Der ursprüngliche Pflanzstandort in Georgia gehört beispielsweise Vince Stanley, dessen Familie in der Gegend Zehntausende Hektar Holz besitzt. Stanley sagte der New York Times, dass der Reiz der Bäume darin bestehe, dass er sie früher ernten könne als herkömmliche Bäume.

Living Carbon bestreitet die Idee, dass es „Plantagen“ schafft, was per Definition Monokulturen bedeuten würde. Aber es hat 12 verschiedene Arten auf Stanleys Land gepflanzt. Das Unternehmen gab an, dass es „interessiert“ sei, mit Holzunternehmen zusammenzuarbeiten; Wie Hall feststellte, besitzen die Top 10 in den USA jeweils mindestens 1 Million Acres. Doch der Stanley-Standort in Georgia ist derzeit das einzige Projekt, das technisch als „verbesserte Forstwirtschaft“ eingestuft wird. (Und selbst dort, so das Unternehmen, regenerierte sich der bestehende Wald aufgrund der nassen Bedingungen nur sehr langsam.)

Living Carbon finanziert seine Anpflanzungen – und erzielt seine Gewinne – durch den Verkauf von Gutschriften für den zusätzlichen Kohlenstoff, den die Bäume absorbieren. Derzeit bietet das Unternehmen „Vorabkäufe“ an, bei denen sich Unternehmen verpflichten, einen zukünftigen Kredit zu kaufen und einen kleinen Teil der Gebühr im Voraus zu zahlen, um Living Carbon dabei zu helfen, lange genug zu überleben, um Ergebnisse zu liefern.

Neue Untersuchungen zeigen, dass die kalifornische Klimapolitik bis zu 39 Millionen CO2-Gutschriften geschaffen hat, die keine echten CO2-Einsparungen bewirken. Aber Unternehmen können diese Waldkompensationen kaufen, um ohnehin eine stärkere Umweltverschmutzung zu rechtfertigen.

Das Unternehmen hat festgestellt, dass diese Käufer mehr an Projekten mit Ökosystemvorteilen interessiert sind, weshalb das erste Projekt in Georgia zu einem Ausreißer geworden ist. Anschließend wurde in Ohio gepflanzt; Diese und alle derzeit geplanten Anpflanzungen erfolgen nicht in der Nähe von Sägewerken oder in aktiven Holzerntegebieten. Daher geht das Unternehmen nicht davon aus, dass diese Bäume geerntet werden.

Wo immer sie Bäume pflanzen – ob auf einem alten Minenfeld oder in einem Holz produzierenden Wald – zahlt Living Carbon dem Grundbesitzer eine jährliche Gebühr pro Hektar und übernimmt die Kosten für die Vorbereitung und Bepflanzung des Standorts. Am Ende der Vertragslaufzeit, nach 30 oder 40 Jahren, kann der Grundstückseigentümer mit den Bäumen machen, was er will. Wenn die Bäume so gut wachsen wie erhofft, geht Living Carbon davon aus, dass sie selbst auf Holzflächen aufgrund ihrer Größe in „langlebige Holzprodukte“ wie Bauholz umgewandelt und nicht zu Zellstoff oder Papier zerkleinert werden .

Bis vor Kurzem verkaufte Living Carbon auch Kleinkredite an Privatkunden. Als wir uns im Februar unterhielten, verwies Mellor mich auf Patch, ein Softwareunternehmen mit einer Verkaufsplattform für CO2-Gutschriften. Das Georgia-Projekt wurde dort als „biotechgestützte Wiederaufforstung“ vermarktet. Die Gutschriften wurden als monatliches Abonnement zu einem Preis von 40 US-Dollar pro entfernter Tonne Kohlenstoff angeboten.

Als ich Mellor nach Einzelheiten darüber drängte, wie das Unternehmen diesen Preis berechnete, erzählte er mir, da es keine soliden Daten über die Leistung der Bäume gab, etwas, was das Unternehmen in keiner öffentlich zugänglichen Dokumentation bestätigt hatte: 95 % der Setzlinge am Die Standorte in Georgia wurden nicht durch Photosynthese verstärkt. Die gentechnisch veränderten Pappeln wurden in zufällig ausgewählten Versuchsparzellen mit Vergleichskontrollen gepflanzt und tragen nur einen geringen Betrag zu den prognostizierten Kohlenstoffeinsparungen des Standorts bei. Trotz der Werbung zahlten die Kunden also tatsächlich für ein traditionelles Aufforstungsprojekt mit einem darin versteckten kleinen Experiment.

Ein Sprecher von Living Carbon stellte klar, dass dieser Pflanzaufbau durch die Standards des American Carbon Registry vorgegeben wurde, der Organisation, die die resultierenden Gutschriften unabhängig zertifiziert hat, und dass nachfolgende Pflanzungen einen höheren Anteil verbesserter Bäume umfassten. Durch die Partnerschaft mit einem neuen Kreditregister hofft Living Carbon, dass die Anpflanzungen im Jahr 2024 näher an 50 % durch Photosynthese erfolgen.

Dass für den Standort Georgia überhaupt Emissionsgutschriften angeboten werden können, dient als Erinnerung: Altmodische Bäume ohne neue Gene dienen bereits als praktikable Technologie zur Kohlenstoffgewinnung. „Es gibt 80.000 Baumarten auf der Welt. Vielleicht muss man ihnen kein Nickel hinzufügen und sie mit CRISPR prägen“, sagte McMahon vom Smithsonian Tropical Research Institute. „Vielleicht finden Sie einfach diejenigen, die tatsächlich schnell wachsen [und] Kohlenstoff lange speichern.“ Oder, fügte er hinzu, Verordnungen zum Schutz bestehender Wälder verabschieden, die seiner Meinung nach dem Klima mehr helfen könnten als selbst die massive Einführung von High-Tech-Bäumen.

Grayson Badgley, Ökologe bei der gemeinnützigen Organisation CarbonPlan, stellt fest, dass die Kosten für die Gutschriften auf Patch für ein Wiederaufforstungsprojekt recht hoch waren. CarbonPlan untersucht die Wirksamkeit verschiedener Strategien zur CO2-Entfernung, ein notwendiger Eingriff, da die CO2-Märkte reif für Missbrauch sind. Mehrere aktuelle Untersuchungen haben gezeigt, dass Kompensationsprojekte ihren Nutzen dramatisch steigern können. Eine große Regulierungsgruppe, der Integrity Council for the Voluntary Carbon Market, hat kürzlich ein neues Regelwerk angekündigt, und Verra, eine US-amerikanische Non-Profit-Organisation, die Kompensationsprojekte zertifiziert, plant ebenfalls, ihren alten Ansatz für Forstprojekte auslaufen zu lassen.

Angesichts des zunehmend instabilen Rufs der Kohlenstoffmärkte findet Badgley die mangelnde Transparenz von Living Carbon besorgniserregend. „Die Leute sollten genau wissen, was sie kaufen, wenn sie ihre Kreditkartennummer eingeben“, sagt er.

Kritiker befürchten, dass die Kohlenstoffabscheidung die Lebensdauer von Kraftwerken verlängern wird, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden. Aber es kann zu enormen Emissionsrückgängen bei Stahl, Zement, Düngemitteln, Bioenergie und darüber hinaus führen.

Living Carbon gibt an, Ende 2022 mit der schrittweisen Einstellung des Direktverkaufs an Verbraucher begonnen zu haben und dass die letzte Transaktion Ende Februar, nicht lange nach der Pflanzung in Georgia, erfolgt sei. (Insgesamt haben die Abonnenten 600 Bäume finanziert – ein kleiner Teil der 8.900 transgenen Bäume, die Living Carbon bis Ende Mai gepflanzt hatte.) Anfang Februar habe ich ein Guthaben für Forschungszwecke erworben; Bis zum 1. März, als ich das Abonnement kündigte, hatte ich keine Einzelheiten zur Klärung der Zusammensetzung der Pflanzung in Georgia und auch keine Aktualisierungen über das Ende des Programms erhalten. Ich war auch beeindruckt von der Tatsache, dass Living Carbon bereits im Februar, bevor Strauss seine Daten übermittelte, auf seiner Website Ergebnisse von Feldversuchen anpries, die sogar noch beeindruckender waren als die Ergebnisse seiner Grow-Rooms. Nachdem ich mich nach der Quelle dieser Zahlen erkundigt hatte, entfernte das Unternehmen sie von der Website.

Das Unternehmen gibt an, gegenüber den Großabnehmern, die den Kern seiner Geschäftsstrategie bilden, völlige Transparenz zu wahren. Was mir wie problematische Ausschmückungen und Auslassungen vorkam, waren laut Sprechern die Wachstumsschmerzen eines jungen Startups mit einem sich weiterentwickelnden Ansatz, das noch lernt, über seine Arbeit zu kommunizieren.

Sie wiesen auch darauf hin, dass viele der Probleme mit CO2-Gutschriften für die Forstwirtschaft auf Projekte zum Schutz der Wälder vor Abholzung zurückzuführen seien. Solche Kredite werden auf der Grundlage einer kontrafaktischen Annahme gewährt: Wie viele Bäume würden ohne Schutz zerstört werden? Das kann man nicht genau wissen. Wie viel zusätzlichen Kohlenstoff die Bäume von Living Carbon absorbieren, wird viel klarer gemessen. Und wenn die Bäume nicht funktionieren, wird Living Carbon nicht in der Lage sein, die versprochenen Kredite zu liefern oder dafür bezahlt zu werden. „Das Risiko, dass [die Bäume] am Ende nicht die erwartete Menge an Kohlenstoff liefern, liegt bei uns – nicht beim Klima“, sagte ein Unternehmenssprecher.

Living Carbon hat größere Pläne in Arbeit (die wahrscheinlich einer Prüfung durch das USDA unterzogen werden müssen). Mellor hofft, dass die durch Photosynthese verstärkten Loblolly-Kiefern innerhalb von zwei Jahren einsatzbereit sein werden, was Möglichkeiten für eine stärkere Zusammenarbeit mit Holzunternehmen eröffnen würde. Derzeit laufen Experimente mit metallspeichernden Bäumen, die vom US-Energieministerium finanziert werden. Letztes Jahr startete das Unternehmen ein längerfristiges Projekt, das darauf abzielt, Algen so zu manipulieren, dass sie Sporopollenin produzieren, ein Biopolymer, das Sporen und Pollen umhüllt und 100-mal länger halten kann als andere biologische Materialien – und vielleicht sogar noch länger, sagt das Unternehmen. Dies könnte eine sichere und langfristige Möglichkeit zur Kohlenstoffspeicherung schaffen.

Living Carbon ist auf diesem Gebiet nicht allein. Lab to Land, die gemeinnützige Organisation, die sich für kalifornische Ökosysteme einsetzt, denkt darüber nach, wie Kohlenstoffmärkte die Nachfrage nach tief verwurzelten Gräsern ankurbeln könnten, die Kohlenstoff speichern. Aber „Lab to Land“ schreitet weitaus langsamer voran als „Living Carbon“ – bis zum Einsatz jeglicher Biotechnologie sind es noch mindestens ein Jahrzehnt, sagte mir einer der Co-Direktoren der Wissenschaft –, und im weiteren Verlauf werden mehrere Räte gebildet, die es zu berücksichtigen gilt Die Ethik der Biotechnologie.

Die Initiative „Science Based Targets“ hat viel Lob dafür erhalten, dass sie Unternehmen dazu drängt, Klimaschutzmaßnahmen zu ergreifen. Aber können freiwillige Emissionsziele die Welt wirklich dorthin bringen, wo sie sein muss?

Ein Sprecher von Living Carbon meinte, dass „jeder Wissenschaftler in gewisser Weise ein Bioethiker ist“ und dass das Unternehmen mit sorgfältigen Moralvorstellungen handelt. Als Startup kann sich Living Carbon kein Zögern leisten – es muss Gewinne erwirtschaften – und Hall sagt, der Planet könne es sich auch nicht leisten, zu zögern. Um den Klimawandel zu lösen, müssen wir jetzt damit beginnen, potenzielle Technologien auszuprobieren. Sie betrachtet die aktuellen Pflanzungen als weitere Studien, die dem Unternehmen und der Welt helfen werden, diese Bäume zu verstehen.

Trotz der neuen Daten blieb Steve Strauss hinsichtlich der langfristigen Aussichten der Bäume vorsichtig. Living Carbon hat nur so viel Geld bereitgestellt, dass die Feldversuche in Oregon knapp über die aktuelle Vegetationsperiode hinausgehen; Strauss deutete an, dass er sich „mehr Zeit wünschen würde“, wenn dies sein Unternehmen wäre.

Dennoch war Strauss der einzige akademische Wissenschaftler, mit dem ich gesprochen habe, der von den Pflanzungen von Living Carbon begeistert zu sein schien. Er sagte, ihnen sei ein Durchbruch gelungen, wenn auch weniger wissenschaftlicher als sozialer Natur – ein erster Schritt über die Grenzen von Testfeldern hinaus. Als langjähriger Befürworter der Gentechnik ist er der Meinung, dass die Forschung zu biotechnischen Lösungen für den Klimawandel zu lange auf Eis gelegt wurde. Die Klimakrise wird immer schlimmer. Jetzt drängt jemand nach vorne. „Vielleicht ist das nicht das Ideale“, sagte er mir, als wir im Februar zum ersten Mal sprachen. „Und vielleicht treiben sie dieses eine Produkt zu stark und zu schnell voran. Aber ich bin irgendwie froh, dass es passiert.“

Boyce Upholt ist ein in New Orleans lebender Autor.

Wärmebatterien könnten dazu beitragen, Emissionen zu reduzieren, indem sie neue Wege zur Nutzung von Solar- und Windenergie eröffnen.

Natriumbasierte Batterien könnten noch in diesem Jahr auf den Markt kommen, wenn die Unternehmen ihre Pläne umsetzen.

Helion, unterstützt von Sam Altman von OpenAI, hat Microsoft bereits als ersten Kunden ausgewählt.

Billigere Batterien könnten in Sicht sein.

Entdecken Sie Sonderangebote, Top-Storys, bevorstehende Veranstaltungen und mehr.

Vielen Dank für das Absenden Ihrer E-Mail!

Es sieht so aus, als wäre etwas schief gelaufen.

Beim Speichern Ihrer Einstellungen ist ein Problem aufgetreten. Versuchen Sie, diese Seite zu aktualisieren und sie noch einmal zu aktualisieren. Wenn Sie diese Nachricht weiterhin erhalten, wenden Sie sich an [email protected] mit einer Liste der Newsletter, die Sie erhalten möchten.