Ach du dickes B – wieviel wiegt Berlin?

Heute erschien in der B.Z. Berlin auf der Titelseite / Seite 4 eine Rätselfrage „Wieviel wiegt Berlin?Inzwischen ist der Beitrag auch online freigegeben. Und wer sollte so etwas beantworten? Ich. Ja, ich hab’s versucht, hat auch Spaß gemacht. Aber da bereits etliche Nachfragen kommen, hier meine Erläuterungen zu Kontext, Methodik und warum ich da mitgemacht habe.

Abb. 1: Ach du dickes B – Titelseite der B.Z. Berlin vom 26.4.2017

Was passiert, wenn man auf der Voicemail einen Anruf der Boulevardpresse findet, mit dem Hinweis „Interessanter Artikel, den Sie da mitverfasst haben“. Gemeint war der Technosphärenartikel der Anthropocene Working Group (dazu siehe hier auf diesem Blog). Man freut sich über das Interesse, zumindest ich hab mich erst einmal gefreut.

Was passiert aber, wenn man dort dann weiter hört: „Dann können Sie uns doch sicherlich auch sagen, wieviel Berlin wiegt?“ Also, ich bin dann doch etwas erschrocken. Gleichzeitig ist die Frage aber interessant. Ist sie zu beantworten?  Und welchen Sinn macht eine solche Antwort? Also erbat ich mir  etwas Bedenkzeit (zumal ich erkrankt war) und fing zu überlegen an.

Ja, wir haben eine allererste, sehr pauschale Hochrechnung zur Technosphäre global gemacht. 30 Billionen Tonnen wiegt sie danach. Sie ist so pauschal, vorsorglich eher konservativ gerechnet, dass es vielleicht sogar doppelt soviel sein könnten. Oder doch ein paar Billionen weniger? Aber die Größenordnung, um die ging es uns, die dürfte passen.

Und nun runterrechnen auf Lokales? Berlin?  Also, mal kurz zwei Kollegen unseres Papers kontaktiert, hin und her, jeder hält es für ne interessante, auch stimulierende, ja, wir sollten da Master-Abschlussarbeiten drauf ansetzen, für London gibt es schon ein bisschen mehr Vorstellungen, Berlin hat ja auch noch den Teufelsberg, also hin und her überlegt. Und dann einfach mal in Analogie versucht, als allererste Näherung, sozusagen basierend auf einem mittleren Gewicht für Stadt-Technosphäre.

Ein bisschen was zu Kontext und Methodik

Also, zuerst nochmals zur Klärung: Technosphäre heißt für uns, wir versuchen abzuschätzen, wieviel die Menschheit mit Hilfe von Kultur und Technik schon aus den Grundbausteinen der Erde produziert hat. Beton, Plastik, Eisen, Stahl, Ziegel, aber auch Bücher, Bleistifte, Stecknadeln etc. gehören dazu. Und was davon bildet eine Sphäre? Liegt also noch irgendwo rum, oder steht und fährt eben heute in Form von Städten, Brücken, Maschinen und Autos noch herum, wird aber über kurz oder lang auch den Sedimenten zugeschlagen? Das wäre die Technosphäre im engeren Sinne, die physische Technosphäre (man kann hier dann auch noch zwischen der „active technosphere“ und der „inactive technosphere“, also im geologischen Sinne bereits abgelagerten und potenziell geologisch überlieferungfähigen anthopogenen Sedimentschicht unterscheiden).  Aber auch grundsätzlich in der Natur vorkommende Dinge werden ja vom Menschen umgewandelt, er produziert Holz in gepflanzten Wäldern für Bleistifte, Bücher, Zeitungen (auch für die B.Z.) und vieles mehr. Der Boden verändert sich, auch die Zuchttiere sind irgendwie technisch, zumindest anthropogen. Hier hat eine Biotechnosphäre Übergänge und Verwischungen zur Biosphäre. Unsere Abschätzungen ergaben jedoch, dass von der Masse her und auch von der Vielfalt her die physische Technosphäre im engeren Sinne bei weitem den allergrößten Anteil ausmacht. Das bisschen Menschheit wiegt z.B. nicht mehr als etwa das Plastik, welches wir in einem Jahr produzieren. Andererseits machen der Mensch mit seinen Nutztieren (jetzt nur mal die Säugetiere genommen) schon 90 % der Biomasse aller lebenden Säugetiere aus. Auf einen Tiger kommen vermutlich mindestens 200.000 Hauskatzen, um dies mal zu illustrieren. Also, können wir in den Städten die aufgeschüttete Erde in den Vorgärten und zwischen den Parkplätzen und auch die von uns nach Berlin verpflanzten Ginkgos etc. ruhig mit zur Technosphäre zählen, das fällt sprichwörtlich nicht ins Gewicht.

In unserem Paper hatten wir ja (vgl. Tabelle 1 hier) differenziert in urbane Flächen, verschiedene Typen landwirtschaftlicher Flächen, Straßen, umgearbeiteten Meeresboden (wegen Sandgewinnung, Schleppnetzfischerei etc.) und vieles mehr. Der Anteil der urbanen Flächen beträgt 3, 7 Millionen km2 , das entspricht 2,5 % der Landoberfläche der Erde. Und basierend vor allem auf diesen Kartierungen der urbanen Flächen der Geologen (wie sie eben auch in geologischen Karten eingetragen sind), sowie v.a. auch Untersuchungen von Archäologen, von Bauschuttdeponien (unter Benutzung von Daten aus Architektur, Ingenieurswissenschaften) insbesondere auch  von exemplarischen Studien etwa in London  (vgl. das original paper) kamen wir darauf, dass – sofern man die vorhandenen Zahlen hochrechnet, die Technosphäre der urbanen Bereiche 11,1 Billionen Tonnen ausmacht und damit für etwa ein Drittel der gesamten von uns mit diesen Methoden errechneten Technosphäre dieser Welt aufmacht. Im Schnitt bedeutet dies einen Technosphärenanteil von 50 kg/m2 für unsere Erde.

Hier noch ein bisschen genauer: die aus urbanen Resten bestende Sedimentschicht im Untergrund ist sehr unterschiedlich dick, von wenigen Zentimetern bis auf 30 Meter und z.T. sogar mehr, was man aus Baugruben  und Bohrungen weiß. Die Archäologen haben versucht, diese Schicht in ihrem Volumen zu modellieren. Eine mittlere Dicke läge so in etwa bei 1,5-1,6 Meter. Wäre die aktive Technosphäre, also die derzeitigen Bauten, Brücken, Straßen, Busse, Bahnen, Maschinen usw. ebenfalls abgetragen und eingebettet, stiege die Dicke dieser dann hypothetischen Schicht auf etwa 2 Meter. Dieser Wert scheint bis auf weiteres durchaus auf andere Städte anwendbar. Modernere Städte haben oft viel höhere Gebäude, aber dafür eben einen dünneren „antiken“ Anteil. Nun benötigt man noch einen Wert für die mittlere Dichte dieser urbanen Technosphärenschicht. Aus weltweiten (jedoch relativ spärlichen) Daten haben wir für diese Schicht eine mittlere Dichte von 1500 kg/m3 angenommen. Wir hoffen, dass sich dies in Zukunft weiter differenzieren lässt. Momentan erscheint es wegen der nicht allzuhohen Verdichtung, den vielen Hohlräumen (U-Bahnen, Tunnels etc.) gerechtfertigt, diesen „subsoil“-Wert zu nehmen. Wir sind hier bewusst konservativ herangegangen, möglicherweise wiegt also die Technosphäre gerade in den Städten noch deutlich mehr. Aber es kann momentan eben nur um Größenordnungen gehen.

Das Gewicht der Berliner Technosphäre

Ich habe so gerechnet:
Gesamtfläche Berlin: 891,68 km2
Davon Gewässer: 59,69 km2
Davon Wälder: 163,64 km2

Bebaute Fläche damit 668,35 km2

Ich habe mich auf die bebaute Fläche beschränkt, um die Problematik der Biotechnosphäre möglichst herauszuhalten (siehe hierzu jedoch meinen Nachtrag am Ende dieses Beitrags).

Damit ist die Rechnung relativ einfach:
Das Gewicht von Berlin (als Anteil der globalen urbanen Technosphäre): 2 Milliarden Tonnen
(668,35 km2 X 11 100 000 000 000 t ) / 3 700 000 km2 =  2 005 050 000 t = 2 Milliarden Tonnen

Das entspricht einem Gewicht pro Quadratkilometer Berlin: 2 005 050 000 / 668,35   =  3 Mio t / km2
Gewicht pro Quadratmeter Berlin: 3 Tonnen oder 3000 kg / m2

(man kann als Alternativrechnung die Fläche des bebauten Berlins nehmen, mit der postulierten mittleren Zweimeter-Dicke der urbanen Technosphäre multiplizieren und dies wiederum mit der Dichte von 1500 kg/m3 malnehmen, es kommt dassselbe heraus: 668 350 000 m2 x 2m x 1500 kg/m3 = 2 005 050 000 000 kg, also ca. 2 Milliarden Tonnen )

Wie gesagt, eine sehr vereinfachende „plausibilisierte Berechnung“, um nicht zu sagen Hausnummer. Bislang nicht weiter zu differenzieren, aber als nächstes wäre das nun eine schöne Aufgabe, ggf. zwischen den großen Städten Unterschiede herauszuarbeiten (siehe hierzu auch meine Abschlussbemerkung unten sowie mein Berechnungsupdate vom 29.4./2.5., ebenfalls unten).

Das Gewicht des Teufelsbergs

Und einen wesentlichen Unterschied v.a. zu vielen anderen Städten gibt es ja. Berlin ist im letzten Weltkrieg stark zerbombt worden. Der Schutt liegt z.T. auf dem bebauten Stadtgebiet (Insulaner, Wilmersdorfer Stadion etc.), z.T. aber am Stadtrand, insbesondere eben am Rand des Grunewalds auf dem Teufelsberg. Da ich zum einen den Grunewald nicht zum Referenzgebiet dazu genommen habe, zum anderen aber der Aufbau und die Zusammensetzung des anthropozänen Teufelsbergs auch Thema einer Bachelorarbeit war und auch in unserem Technosphere-Paper eine Rolle spielt, wollte ich einmal testen, ob an der Methode der Berechnung mit einer mittleren Dichte auch gezweifelt werden kann.

Was wissen wir vom Teufelsberg in diesem Kontext?

Volumen des aufgeschütteten Teils:  26,2 Millionen m3  (26 381 310 m3)
Grundfläche: 1,1 km2 (=1,1 Millionen m2)

Ca 70% Komponentenanteil: 18,3 Millionen m3
Zwickelmasse: ca. 30%: (Matrix + Wasser + Luft): 7,86 Mio m3

Wir haben nur eine qualitative bis in Teilen semiquantitative Vorstellung der Zusammensetzung der Komponenten. Diese Kenntnis sollte durch Bohrungen oder Neuschürfe besser quantifiziert werden, aber solange wollte die B.Z. nicht warten 😉

Meine darauf begründeten Annahmen:

Komponenten (auf insg. 100% umgerechnet)
20% Beton a 2000 kg/m3: 3,668 Mio m3: > 7336 Mio kg
20% Vollziegel a 1800 kg/m3: 3,668 Mio m3 > 6602,4 Mio kg
20% Lochziegel a 800 kg/m3: 3,668 Mio m3 > 2934,4 Mio kg
10% Kunststoffe a 1000 kg/m3: 1,834 Mio m3 > 1834 Mio kg
15% Eisen/Stahl a 7800 kg/m3: 2,751 Mio m3 > 21 457,8 Mio kg
5% Kupfer a 8900 kg/m3: 0,917 Mio m3 > 8161,3 Mio kg
5% Fensterglas a 2550 kg/m3: 0,917 Mio m3 > 2338,35 Mio kg

Zwickelmasse ( auf insg. 100% umgerechnet)
85 % Ton/Schluff a 2000 kg/m3:  6,681 Mio m3 > 12 362 Mio kg
8 % Wasser a 1000 kg/m3: 0,6288 Mio m3 > 628,8 Mio kg
7 % Luft  1,2 kg/m3  0,5502 Mio m3 > 0,66 Mio kg

Damit ergeben sich

Gesamtgewicht des Teufelsbergs:
ohne Porosität/Wasser: 63026,25 Mio kg
mit Wasser/Luft: 63655,71 Mio kg: 63,7 Mio Tonnen

daraus Gewicht pro Quadratmeter:
63,7 /1.1=  57,9
58 Tonnen/m2
oder 58 Millionen Tonnen pro Quadratkilometer.

Ich habe für den Teufelsberg noch einen zweiten, deutlich einfacheren Ansatz (basierend auf einer mittleren Dichte), versucht:
Unsere global gemittelten Daten für „Subsoil“ betragen 1,45 Tonnen /m3. Untersuchungen an gut verdichteten Bauschuttdeponien ergeben jedoch im Schnitt einen doppelten Wert (auch mündl. Mitteilung Matt Edgeworth, Archäologe, Univ. Leicester, UK). Den Teufelsberg kann man gut damit vergleichen, daher habe ich in einer zweiten Rechnung mit einem Dichtewert von 3 Tonnen/m3 gerechnet.

Das ergibt dann:
26,2 Millionen m3 x 3 = 78,6 Millionen Tonnen. Das wären also etwa 15 Millionen Tonnen (etwa 25%) mehr als in meinem differenzierten Rechnungsversuch.

Um beide Rechnungsansätze gleichermaßen zu berücksichtigen, habe ich hiervon den Mittelwert genommen. Nach den Berechnungen ergibt sich für die

Masse des Teufelsbergs: 63,7 – 78,6 Mio Tonnen, oder als möglicher Gesamtwert: ca. 70 Millionen Tonnen (die Unschärfe in der Rundungen soll keine falsche Genauigkeit vortäuschen, ich spreche daher lieber von ca. 70 Millionen als von ca. 71,5 Millionen Tonnen, was dem Mittelwert aus beiden Methoden entspräche.

Umgerechnet wären dies dann 64 Tonnen pro m2 (oder gerundet ca 65 Tonnen pro m2 bzw. ca 65 Millionen Tonnen pro km2)

Der Vollständigkeit halber: Tatsächlich ist da im Text der B.Z. ein kleiner Fehler passiert. Ich werde zitiert mit „Da komme ich bei allen notwendigen Vorbehalten auf ein Gewicht des menschengemachten Teils von rund 65 Millionen Tonnen. Umgerechnet auf die 1,1 Quadratkilometer Ausdehnung des Teufelsbergs ergeben sich daraus etwa 65 Tonnen pro Quadratmeter.“  Richtig müsste dies heißen: „da komme ich …. auf ein Gewicht von rund 70 Millionen Tonnen (genauer 71,5 Mio t). Umgerechnet auf die 1,1 Quadratkilometer …. ergeben sich daraus etwa 65 Tonnen pro Quadratmeter).  Aber mehr als die Größenordnung kann man eh nicht angeben, deshalb macht dies keinen wirklich großen Unterschied aus.

Wie man sieht ist es relativ egal, ob man dieses Gewicht für den Teufelsberg noch zu den zwei Billionen für Berlin dazu schlägt. Und die von der B.Z. noch ausgerechneten 282 000 Tonnen der Berlinerinnen und Berliner (oder auch das von mir noch ausgerechnete  Gewicht von 8,4 Tonnen der heutigen Printauflage der B.Z.) machen da keinen Unterschied in der Größenordnung.

Was verdeutlicht diese Rechung?

Zwar verwenden auch einige Tiere einfache Werkzeuge (etwa nichtmenschliche Primaten, Vögel, Wale, Oktopusse, Ameisen und Wespen) oder gestalten ihre Umwelt zum eigenen Schutz um (z.B. agglutinierende Foraminiferen, nestbauende Vögel oder Grabbauten erstellende Tiere wie Regenwürmer oder Feldmäuse), ein paar sind sogar richtige Öksystem-Ingenieure (Biber, Präriehunde).  Keiner kommt aber nur annähernd daran heran, wie der Mensch Technologie baut und nutzt. Dazu verwenden wir – in der Regel nichtnachwachsene – Materialien aus der Natur (etwa Sand, Ton, Kalk, Metalle, seltene Erden), um sie mit viel – in der Regel bislang aus fossilen Energieträgern gewonnene – Energie zu Technologien umzuformen und zu betreiben. Wie hoch das Ausmaß ist, sollte unser im Dezember 2016 erschienenes Physical Technosphere paper (und nun natürlich auch der Berliner Anteil daran) aufzeigen – die Menschheit, die trotz unserer großen Zahl selbst nur ca. 300-400 Millionen Tonnen wiegt, produzierte bislang nach unseren Abschätzungen etwa 30 Billionen Tonnen noch auf der Erde als solche vorhandene technologische Materialien, davon jährlich übrigens etwa soviel Plastik (> 300 Mio t), wie die Menschheit heute eben wiegt. Unser Paper zeigt auch, dass urbane Räume zwar nur etwa 2,5% der Landfläche der Erde einnehmen, dort aber fast 40 % der physischen Technosphäre angesammelt ist – Berlin ist da eben voll mit dabei.

Aus wissenschaftlicher Sicht stellt dieser hohe Anteil der Technosphäre an den jungen Ablagerungen eine weitere Begründung für die Sinnhaftigkeit der Etablierung einer Anthropozän-Epoche dar. Wir haben hier eine komplett neue Erdsystemsphäre geschaffen, die geologisch relevant und sichtbar ist und die Biosphäre bei weitem dominiert. Auch die meiste von uns verbrauchte Energie wurde zum Zusammenbau dieser Technosphäre verwendet. Legt man dies global um, kommt mit einer Zahl von ca. 50 kg/m2 dennoch eine eher kleine Zahl heraus. Geht man nun aber dorthin, wo diese Technosphäre am meisten zur Ablagerung kommt und kommen wird, nämlich in die Städte,  wo ja auch die Menschen insbesondere leben, sieht man die Vehemenz und den Impakt dieser Technosphäre, und damit auch die geologische Kraft der Menschheit noch viel deutlicher. 50 kg/m2 im Durchschnitt, aber 3000 kg/m2 für Großstädte wie Berlin!  Und dass wir ganze Berge aufhäufen können, auf denen dann im Schnitt gemittelt über die ganze Grundfläche sogar 65 Tonnen pro Quadratmeter zu liegen kommen (und natürlich dort wo der Teufelsberg seine maximale anthropogene Höhe von 80 Metern erreicht noch viel mehr), zeigt wie geologisch bedeutsam wir geworden sind.

Man kann aber auch noch mehr verdeutlichen:

Berlin und andere Großstädte sollten unbedingt ihr Gewicht halten, um die Natur nicht immer noch weiter parasitisch auszubeuten und Naturmaterial in den Städten dauerhaft und zunehmend zu akkumulieren und damit der Natur wegzunehmen (Beispiel: Der Sand wird knapp, Küsten können daher ihre Filter- und Schutzfunktion oft nicht mehr wahrnehmen) sowie Schadstoffe anzureichern. Gewichthalten geht, wenn wir eine Kreislaufwirtschaft einführen und nicht nur downcyceln, sondern auch upcyceln, also die Materialen wieder zu sinnvoll neuem zusammenbauen (natürlich mit erneuerbaren Energien).

Aber vielleicht helfen diese „Berliner Gewichtsübungen“ auch dem Vorstellungsvermögen in anderer Weise:
So verfrachten wir nach wie vor etwa 10 Milliarden Tonnen Kohlenstoff aus fossilen Energieträgern jährlich in die Luft (das bezieht sich jetzt auf C, umgerechnet auf Kohlendioxid sind dies 36,4 Milliarden Tonnen CO2).  Dies entspricht etwa dem fünffachen Gesamtgewicht von Berlin (im Sinne der Technosphäre) oder dem einhundertfünfzigfachen Gewicht des Teufelsbergs pro Jahr!
(Zahlen für 2016: globaler Ausstoß von CO2 aus fossilen Energieträgern: 36,4 Milliarden Tonnen CO2, das entspricht etwa 10,01 Mrd. Tonnen C)
Und wenn wir annehmen, dass der Teufelsberg dann aus Kohle bestünde, und basierend auf der geringeren Dichte von Kohle (in etwa von 1200-1300 kg/m3, also nur etwa der Hälfte oder dem Drittel der Teufelsberggesteine) das Volumen korrigieren, hätte der Teufelsberg dann ein doppeltes Volumen.

Und hier noch eine wichtige Abschlussbemerkung: Differenzierte Werte für die einzelnen Städte liegen bislang so gut wie nicht  vor. Natürlich macht es einen Unterschied, ob eine sehr moderne Stadt (etwa in China) fast komplett aus Beton erbaut wird, oder ob auch Großstädte sehr große Anteile von Wellblechdächern, Wellblechhütten oder Holzbauten haben. Berlin erscheint jedoch in gewissem Sinne als durchschnittlich: Beton, ja, aber auch viel Ziegel, nicht zu flach, nicht zu hoch, nicht zu locker, nicht zu dicht bebaut, nicht zu alt und nicht zu jung (alles im Vergleich zu anderen Städten). Für diese allererste Abschätzung, die ja nur die Größenordnung zum Ausdruck bringen kann, erscheint es daher plausibel,  für das Gewicht von Berlin vom bisherigen globalen Mittelwert auszugeben. Vielleicht wiegt Berlin nur die Hälfte, oder sogar das Doppelte? Nicht auszuschließen. Aber eben nicht nur ein Zehntel oder ein Zehnfaches,  mehr können wir derzeit (noch) nicht sagen. Zukünftige Arbeiten, die nun durchaus durch diese Frage der B.Z. angeregt worden sind, könnten versuchen, die spezifischen Abweichungen von einem Mittelwert der Dichte urbaner Technosphären zu erarbeiten. Dies konnte in der zugrundeliegenden ersten Studie zum Gewicht der globalen Technosphäre wegen noch ungenügender Daten nicht differenziert werden. Für Technosphärenforscher bleibt also noch viel zu tun. Aber der Anfang ist gemacht, und die richtige Frage ist von der B.Z. auch gestellt worden.

Reinhold Leinfelder, Entwurfsversion am 26.4.2017, finalisiert am 28.4.2017

Hinweis: Der Artikel der B.Z. ist, in anderem Layout, am 26.4.2017 auch in Bild.de erschienen (ob auch print, ist mir nicht klar). Auch FranceInfo nimmt auf den BILD-Zeitungsartikel Bezug.

Weitere Nachträge und Erläuterungen zur Berechnung (bzgl. der zugrunde gelegten Fläche Berlins):


(29.4.17) Ich habe dem B.Z.-Redakteur vor Druck des B.Z.-Artikels meine Berechnungsweise mitgeteilt, also auch, dass ich mich nur auf die bebaute Fläche (668,35 km2) beziehe. Die B.Z. hat allerdings die Fläche von ganz Berlin, also incl. Wälder und Seen angeben. Nun hat laut eines Blogs offensichtlich ihr „Leser M.D.“ behauptet, ich hätte falsche Berechnungen bzgl. der Belastung pro m2 gemacht, es kämen nur 2,2 t/m2 statt der von mir errechneten 3 t/m2 heraus, und es wird dann implizit unterstellt, ich würde aus meinen 3t/m2 einen „alarmierenden Befund“ kreieren.  Hab ich nicht, siehe oben , es macht eben wenig Sinn zu behaupten, der Schlachtensee oder Wannsee sei mit 2,2 t Technosphäre pro Quadratmeter belastet, daher oben begründete Berechnung. Und da es eben punktuell im Wald auch viel Technosphäre zusätzlich geben kann, hab ich mal den Teufelsberg extra berechnet. Die B.Z. schreibt übrigens nichts von einem „alarmierenden Befund“. Aber immerhin hat Leser M.D. zumindest mal nachgerechnet.

2.5.17: 2.5.2017: Nachdem nun also diese Zahlen auch noch in der BILD aufgetaucht sind (und mich auch radioBERLIN 88,8 am 28.4. sowie 105,5 SpreeRadio am 2.5. kurz interviewten) seien hier auch die Alternativen durchgerechnet: Wenn die Unterstellung richtig wäre und ich wirklich möglichst hohe Werte hätte erhalten wollen (vgl. obigen Hinweis vom 29.4.), hätte ich es mir einfach machen können und die amtliche Stadtfläche von Berlin mit 891,68 km2 als Grundlage nehmen und dann anteilig mit den global abgeschätzten Werten für urbane Technosphäre (mittlere Dichte 1500 kg/m3, mittlere  Dicke der urbanen Technospäre nach deren hypothetischen Sedimentation 2 m) berechnen können: heraus käme  dabei  891,68 Mio m2 x 2m x 1500 kg/m3 , also ein Gesamtgewicht von Berlin von 2,675 Mrd Tonnen (Das ergäbe natürlich, aufgrund der Berechnungsweise wieder 3000 kg/m2, diese 3 Tonnen pro Quadratmeter sind sozusagen der postulierte mittlere Standardwert für urbane Technosphäre –  entsprechend z.B. auch für London, Paris oder New York anzuwenden, solange keine differenzierten Zahlen verfügbar sind). Da Berlin allerdings erfreulich viele Wald- und Wasserflächen hat und dies eben eine besondere Eigenart von Berlin ist,  wäre obige Berechnung aus meiner Sicht nicht sehr realistisch, da wird Berlin „gewichtiger“ als es ist und man hätte mir den Übertreibungsvorwurf tatsächlich machen können. Daher mein Versuch der Differenzierung und eben mein Bezug nur auf die bebaute Fläche (668,35 km2), unter Nichtberücksichtigung der Wald- und  Wasserflächen für die Technosphärenberechnung. Daraus dann allerdings eine mittlere Belastung des offiziellen Stadtgebiets (also bezogen auf die 891,68 km2) zu berechnen, ist zwar rechnerisch möglich, und das ergäbe dann natürlich ein geringeres relatives Gewicht, da ja für die Wasser- und Waldflächen dann eine Technosphäre von 0 kg/m2 angenommen wird, so dass  dann eben „nur“ 2,2 Tonnen/m2 als Mittelwert herauskämen, aber – siehe oben – das ist wenig sinnvoll, denn im Schlachtensee liegen garantiert keine 2,2 Tonnen pro Quadratmeter am Grund, aber eben auch nicht 0 kg/m2.  Daher also hier nochmals eine Berechnung, mit dem Versuch, auch die Technosphäre in den Wald- und Wasserflächen Berlins realistisch einzuschätzen und fürs Gesamtgewicht von Berlin mit zu berücksichten. Die aus einem globalen Ansatz postulierten mittleren Mächtigkeiten und mittleren Dichten für die physische Technosphäre von „plantation forests“ und für „reservoirs“ stammen wiederum aus Zalasiewicz et al. 2016, siehe Tab. 1. hier). Die Berliner Seen sind meist sog. Toteis-Seen (z.B. Schlachtensee, Lietzensee, Plötzensee) und meist auch reguliert oder haben buchtartigen Charakter (z.B. Wannsee), so dass, auch wegen der Nähe zu den Siedlungsgebieten und der weiteren Verbreitung von Trümmerschutt der „reservoir“-Wert als Näherung akzeptabel erscheint. Von der offiziellen Waldflächengröße habe ich 1,1 km2 abgezogen (enspricht der Fläche des Teufelsbergs) und dafür noch die getrennte Berechnung für den Teufelsberg dazu genommen (siehe oben). Für die Berliner Waldflächen dürften  die Werte vermutlich höher sein, da nicht nur unter dem Teufelsberg hohe Konzentrationen der Berliner Technosphäre bestehen):

  • Physische Technosphäre der Siedlungsflächen Berlins (bebaut):
668,35 km2: 2,005 Milliarden Tonnen (Berechnung siehe oben);
  • Physische Technosphäre Wasserflächen: 
59 690000 m2 * 1 m * 1000 kg/m3 = 59,7 Millionen Tonnen;
  • Physische Technosphäre Berliner Wälder (abzgl. Teufelsberg): 163,64 km2 – 1,1 km2:
 162 540 000 m2 * 0,1 m * 1000 kg/m3 = 16,25 Millionen Tonnen
  • Physische Technosphäre Teufelsberg, gemäß obiger Berechung: 70 Millionen Tonnen


Dies ergibt eine Abschätzung des Technosphäre für das gesamte offzielle Stadtgebiet Berlins (incl. Wälder und Gewässer): 2,0050 Mrd. t + 0,0597 Mrd. t + 0,0163 Mrd. t+ 0,0700 Mrd. t = 2,151 Milliarden Tonnen.

Die gemittelte Belastung durch physische Technosphäre über alle offiziellen Flächen Berlins entspräche danach dann 2,4 Tonnen pro Quadratmeter, was also den  Verdünnungseffekt der Technosphäre durch die erfreulich vielen Freiflächen Berlins ausdrückt.  Ich habe also bezüglich des Gesamtgewichts der physischen Technosphäre von Berlins – das sollte ich ja beantworten – damit möglicherweise 150 Millionen Tonnen, also ca 7% unterschlagen, was mir jedoch sinnvoll erschien, da unser Ansatz sowieso nur ein annäherungsweises Herunterbrechen einer globalen Größenordnungszahl darstellt. Übertrieben habe ich damit also nach allem was wir bislang wissen, keinesfalls. 

Und heute wollte nun SpreeRadio während der Interviewaufzeichnung von mir noch eine unveröffentlichte Zahl für ihr Ratespiel „Wir schätzen Berlin“ haben. Ich habe spontan die oben pauschal errechnete Technospäre der Wald- und Wasserflächen Berlins hinzugenommen (ohne den Teufelsberg), das ergab dann insgesamt die obigen 59,7 + 26,2 = 75,7 Millionen Tonnen (vereinfacht 75 Millionen Tonnen), also etwa nochmals soviel wie die Masse des Teufelsbergs. (Allerdings hatte Spreeradio dies etwas vereinfacht als Müll bezeichnet). Am nächsten dran war eine Hörerin mit 99 Tonnen, also noch ein weiter Abstand zu dieser berechneten Hochrechnung. Der große Unterschied ist zum einen sicherlich durch Unterschiede in der Einschätzung von Müll bedingt: man kann darunter nur das verstehen, was aktuell locker an der Erdoberfläche rumliegt und was eben klassischerweise Müll darstellt (Plastik- und Glasflaschen, Konserven, Eisenstangen, Holzkisten oder sogar ganze Einkaufswagen, s. Abb. 2). Unsere Hochrechung (und nun der  Anteil für die nicht bzw. wenig bebauten Berliner Flächen) umfasst jedoch alles Haltbare, was der Mensch seit der Gründung Berlins schon mal angefasst und wieder weggeworfen hat – also ggf. auch umgebaggerte Sande und eben auch den vielen Trümmerschutt, der in Berlin nicht nur auf dem Teufelsberg lagert.  Aber es ist ein Phänomen, dass wir das Ausmaß der Technosphäre stark unterschätzen.

Müll im Wasser des ehemaligen Berliner Nordhafen, nähe Fennbrücke. Aufgenommen vom Autor am 23.4.2017

So, nun aber genug der Rechnereien. Mit den Zahlen geht es mir ja, wie auch in den Radiointerviews ausgedrückt, um ganz anderes, siehe obigen Abschnitt: Was verdeutlicht diese Rechnung?

 


Verwendete Daten

(sofern oben nicht direkt verlinkt):

Beispiele für Materialdichten:

Ausdehnung Berlin:

Daten Teufelsberg:

  • Scheffold, Maike (2014), Der Berliner Teufelsberg – Typuslokalität einer neuen stratigraphischen Einheit des Anthropozäns? 48 S. (unveröff. Bachelorarbeit, FU-Berlin, Betreuer: R. Leinfelder), sowie weitere dort zitierte Quellen.
  • siehe auch Wikipedia: https://de.wikipedia.org/wiki/Teufelsberg

Daten Urban Technosphere (incl. z.T. Teufelsberg):

  • Jan Zalasiewicz, Mark Williams, Colin N Waters, Anthony D Barnosky, John Palmesino, Ann-Sofi Rönnskog, Matt Edgeworth, Cath Neal, Alejandro Cearreta, Erle C Ellis, Jacques Grinevald, Peter Haff, Juliana A Ivar do Sul, Catherine Jeandel, Reinhold Leinfelder, John R McNeill, Eric Odada, Naomi Oreskes, Simon James Price, Andrew Revkin, Will Steffen, Colin Summerhayes, Davor Vidas, Scott Wing, Alexander P Wolfe  (2016, online first): Scale and diversity of the physical technosphere: A geological perspective.- The Anthropocene Review, doi: 10.1177/2053019616677743
  • vgl. auch den Scilog-Artikel hierzu: https://scilogs.spektrum.de/der-anthropozaeniker/30-billionen-tonnen-technik/
  • Daten zum Beschleunigung des Zuwachses an potentieller Technosphäre (Beton, Plastik, Aluminium etc.) finden sich auch in unserer Arbeit Waters, C.N. et al. (2016): The Anthropocene is functionally and stratigraphically distinct from the Holocene.- Science, 352, aad2662, doi: 10.1126/science.aad2622

Dank an etliche Diskussionsbeiträge via Social Media und Emails. Ich habe versucht, hier einige Antworten zu geben.

Reinhold Leinfelder ist Geologe, Geobiologe und Paläontologe. Er ist Professor an der Freien Universität zu Berlin (Leiter der Arbeitsgruppe Geobiologie und Anthropozänforschung) sowie Principal Investigator des Basisprojekts "Die Anthropozän-Küche. Das Labor der Verknüpfung von Haus und Welt" am Exzellenzcluster "Bild-Wissen-Gestaltung" der Humboldt-Universität zu Berlin. Seit 2012 ist er Mitglied der internationalen Anthropocene Working Group der International Stratigraphic Commission. Von 2006-2010 war er Generaldirektor des Museums für Naturkunde Berlin, von 2008-2013 Mitglied im Wissenschaftlichen Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (WBGU), von 2011-2014 Research Fellow und affiliate Carson Professor am Rachel Carson Center an der LMU, München, von 1. Sept. 2014 bis 15. Sept. 2016 Gründungsdirektor der Futurium gGmbH in Berlin. Seine Forschungs- und Lehrschwerpunkte liegen beim Anthropozän, Korallenriffen, neuen Methoden und Herausforderungen des Wissenstransfers und Museologie.

12 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Leinfelder,
    In unserem Verhalten scheinen wir dem Maulwurf oder den Termiten näher zu stehen als den Affen.
    Weiter so. Zahlen veranschaulichen was wir so treiben im Laufe von einem Jahrhundert.

  2. Pingback: 30 Billionen Tonnen Technik: Ausmaß und Diversität der Technosphäre - eine neue Publikation der Anthropocene Working Group » Der Anthropozäniker » SciLogs - Wissenschaftsblogs

  3. Die 30 Billionen Tonnen der globalen Technosphäre entsprechen etwa dem 625-fachen der Masse des Bodensees oder dem 16-fachen der Masse aller Lebewesen der Erde. 30 Billionen Tonnen Wasser hätten in einem Würfel der Seitenlänge 31 km Platz.
    Allerdings ist die Technosphäre nicht in einem Würfel konzentriert, sondern über die ganze Erdoberfläche verteilt. Würde man sie in vertikal verdichteten Städten unterbringen hätte sie auf der Landesfläche der USA locker Platz. Eine Vision von Cesare Marchetti (dem Schöpfer des Wortes Geoengineering), festgehalten in 1012 – A Check on Earth Carrying Capacity for Man handelt von der Machbarkeit einer Zivilisation von 1000 Milliarden Menschen, die aber nur 10% der Erdoberfläche besiedeln und die 100% allen benötigten Materials rezyklieren und damit keinerlei Abfall produzieren oder Rohstoff verbrauchen. Diese Ende der 1970er Jahre geschriebene Vision entwirft damit bereits die Idee der Kreislaufwirtschaft. Von der Realisation einer Kreislaufwirtschaft sind wir aber mindestens 100 Jahre entfernt.

    • Danke für die weiteren zahlenmäßigen Vergleiche (hab’s jetzt nicht nachgerechnet 😉 und den Hinweis auf die Cesare Marchetti-Vision. Da ja die Menschen die Technosphäre generieren, finde ich folgende Relation noch interessant. Wenn unsere 30 Billionen Tonnen-Abschätzung für die Technosphäre einigermaßen stimmt, dann sind derzeit 75.000 – 100.000x mehr Technosphärenmasse als Menschenmasse auf dem Planeten. Wenn das kein Fußabdruck ist! (Annahme Biomasse der lebenden Menschen ca 300-400 Millionen Tonnen; vermutlich inzwischen eher bei 400 Mio). Vogelnester und Biberburgen können da nicht mithalten, zumal sie auch noch recycelt werden. Ja, und das Problem mit der notwendigen Kreislaufwirtschaft ist deren Implementierung, zumal sie ja sehr viel Energie benötigt, die dann aus CO2-neutralen Quellen stammen muss. Vermutlich erreichen wir die Kreislaufwirtschaft auch nicht auf direktem Weg, sondern über verschiedene andere (Suffizienzweg, Hightech-Weg), dazu hatte ich ja hier auch schon ein bisschen was geschrieben.

      • Die 30 Billionen Tonnen Technosphäre zeigen vor allem die Umtriebigkeit, den „Fleiss“ der Menschheit. Sie sind aber kein direktes Mass für die Gefährdung des Erdsystems durch den Menschen. Wären die 30 Billionen Tonnen etwa vor allem vom Menschen bearbeitete Steine oder Bauholz, so wäre das wenig bedenklich. Durch die Bevorzugung wenig problematischer Materialien könnte man die Technosphäre wohl stark „entgiften“

        • Ja, die Technosphäre ist ein interessantes Dokument für die Kultur- und Technikgeschichte der Menschheit. Des weiteren ist die Technosphäre ein weiteres Beispiel dafür, wie die Menschheit nun auch in geologische Prozesse eingreift und neue Sedimente generiert, also ein weiteres Argument für die Etablierung des Anthropozäns. Darüber hinaus läuft die Technosphäre aber unserer Masse eben weit voraus und hat eben auch immense Beschleunigung der Akkumulation erfahren (siehe Zahlen zu jährlicher Produktion von Beton, Aluminium, Plastik, Flugasche etc. in unserem Science Paper, im Artikel verlinkt). Zweitens ist die Technosphäre aus verschiedensten Gründen z.T. durchaus umweltproblematisch: a) die Gewinnung der Ressourcen ist oft ökologisch bedenklich (Erze, seltene Erden, z.T. auch Kalk und Quarzsand), b) wir bauen Maschinen oder andere Objekte (Häuser etc.) ja nicht nur unter großem Energieaufwand, sondern betreiben sie auch. Kein Haus ist bei uns im Winter alleine Warm, kein Gerät im Haus läuft ohne Strom; und unsere anderen Maschine (Autos, Roboter, Züge, Produktionsanlagen usw) müssen ebenfalls „gefüttert“ werden, c) in Teilen der Technosphäre konzentrieren sich, v.a. durch Müll, Klärschlamm, Aschen etc. Schadstoffe. Drittens sind diese Ressourcen meist nicht erneuerbar. Auch wenn es viel Eisen, Kalk und Sand gibt, wird z.B. insbesondere der Sand knapp, da der Wüstensand nicht für Bauzwecke (Beton) geeignet ist (zu glattpoliert, zu feinkörnig, keine Adhäsion) und daher wie oben beschrieben, Sand oft in Küstenregionen abgebaut wird. Selbst Kalk gibt es längst nicht überall. Noch immer werden (lebende) Korallenriffe z.T. als Steinbruch missbraucht oder die fürs Ökosystem wichtigen Lagunenkalksande herausgebaggert. Phosphate gibt es nur an wenigen Stellen der Erde (mit einem Fastmonopol in der Westsahara) und viele seltenen Metalle und seltenen Erden auch nur an einigen Stellen der Erde, und Eisen-, Kupfer- und Bauxitabbau (für Aluminium) sind meist sehr umweltproblematisch. Die Technosphäre ist also m.E. durchaus ein aufmerksamer Monitor bzw. Zustandsanzeiger auch von Bestandteilen, die nicht sein müssten (Beispiel gigantisch Zunahme von Plastik insb.für Verpackungen seit den 1950er Jahren). Langfristig ist auch die Sedimentationsdynamik der bereits abgelagerten Technosphäre zu bedenken. Schutt- und Mülldeponien sind häufig an erhöhten Stellen (damit möglichst hoher Abstand vom Grundwasser ist), solche Erhebungen (auch der Teufelsberg) sind erosionsanfällig. Resedimenation etlicher Bereiche der Technosphäre ist nur eine Frage der Zeit. Wir müssen also schon aufpassen, dass aus dem dicken B von Berlin nicht ein dickes Oh Weh für die ganze Welt wird.

          • Wenn Rohstoffe wie Sand ausgehen, zeigt das, dass die Technosphäre auch ein quantitatives Problem ist oder ins Einfache übersetzt: Es gibt zuviele Menschen. Zuviele Menschen und nicht einfach zuviel Technosphäre, denn der Urbanisierungstrend (im Jahr 2050 leben 70% aller Menschen in urbanen Räumen) zeigt ja, dass die meisten Menschen in einer urbanen und damit in einer durch Technologie geprägten Umwelt leben wollen.
            Zum Glück ist diese Überbevölkerung, dieser Population Bulge, den wir jetzt erfahren ein zeitlich begrenztes Phänomen: Dieses Jahrhundert wird die Weltbevölkerung zwar noch deutlich anwachsen, das Wachstum ist aber fast vollständig auf Afrika und ein paar Regionen in Asien beschränkt, Europa, China, Japan, Südkorea und Russland werden bevölkerungsmässig schrumpfen, die USA fast ausschliesslich durch Immigration wachsen und das indische Bevölkerungswachstum wird noch dieses Jahrhundert zum Stillstand kommen. Ab 2150 wird dann die Gesamtmenschheit schrumpfen, immer vorausgesetzt, dass sich die Fruchtbarkeit weltweit an die Verhältnisse in den fortgeschrittenen Industriestaaten anpasst.
            Sich entwickelnde Rohstoffengpässe selbst von Massenrohstoffen wie Sand müssen somit – weil die Technosphäre nur schwer „fettarmer“ gemacht werden kann – vor allem über Substitution gelöst werden. So kann Küstensand durchaus durch Wüstensand ersetzt werden, wenn der Wüstensand entsprechend bearbeitet wird indem er beispielsweise mit Bakterien gebunden wird.
            Es gibt aber eine Reihe von Rohstoffen, die kaum oder sogar überhaupt nicht substituiert werden können. Einer der wichtigsten ist Phosphor, denn Phosphor ist ein überlebenswichtiges Element (DNA enthält ein Phosphorgerüst). Das heisst aber, dass Phosphor auch nach Erschöpfung der wenigen grossen Phosphorlagerstätten, weiterhin beschafft werden muss und man auf Vorkommen mit sehr niedrigem Gehalt an Phosphor zurückgreifen muss. Folgerung: Schon in ein paar Jahrzehnten wird die Rohstoffgewinnung deutlich mehr Energieeinsatz benötigen als heute. Egal ob wir weiterhin Rohstoffe aus Lagerstätten abbauen oder Rohstoffe im Rahmen einer Kreislaufwirtschaft zurückgewinnen, es braucht in Zukunft mehr Energie pro Person als heute.

  4. Leinfelder,
    …….Rohstoffproblematik,
    Der Preis für die Rohstoffe steuert unsere Wirtschaft. Und wenn man 100 Jahre in die Zukunft blickt, da wird man uns für die Verbrennung des Erdöls verfluchen.

  5. Ich hoffe mal, Sie haben in der Freizeit gerechnet.

    Ansonsten wären Fördervereine diverser Berliner Schulen sicher erfreut, den Gegenwert der Mannstunden als Spende zu erhalten.

  6. „Das wären also etwa 15 Tonnen (etwa 25%) mehr als in meinem differenzierten Rechnungsversuch.“

    Da fehlt offenbar ein „Mio.“ nach „15“.

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