Quantifizierung der potenziellen Auswirkungen des Bitcoin-Minings auf die globalen Methan-Emissionen

Erschienen auf der Webseite von Daniel Batten
Veröffenlichung 23.05.2022
Autor: Daniel Batten
Übersetzt von: BitBoxer

Dieser Artikel wird auf der Website von European Bitcoiners nur zu Bildungs-, Informations- und Übersetzungszwecken zur Verfügung gestellt und stellt weder eine finanzielle Beratung noch einen Anspruch auf die im Bericht erwähnten Details dar.


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Zusammenfassung der Ergebnisse

Durch den Einsatz von Bitcoin-Mining zur Verbrennung von undichten Methan-Quellen können bis 2045 5,32 % aller globalen Emissionen vermieden werden. Dies entspricht 23 % aller globalen Methan-Emissionen: mehr als die Hälfte der von der UNEP angestrebten Methan-Reduzierung von 45 % bis 2045.

Das bedeutet, dass das Bitcoin-Mining das Potenzial hat, bis 2045 fast 0,15 % der Erwärmung zu vermeiden. Dies schließt andere Verwendungszwecke von Bitcoin aus, wie zum Beispiel die Erleichterung des Ausbaus des Stromnetzes mit erneuerbaren Energien, und basiert ausschließlich auf seiner Fähigkeit, die austretenden Methan-Emissionen zu reduzieren.

Die Verringerung der Methan-Emissionen ist der schnellste Weg zur Reduzierung der globalen Erwärmung und ergänzt die Strategien zur CO₂-Reduzierung. Das Bitcoin-Mining ist derzeit die einzige Möglichkeit zur Verringerung dieser Methan-Emissionen, die sowohl technologisch machbar ist als auch keine wesentlichen Verhaltensänderungen erfordert. Bitcoin-Mining ist derzeit auch die einzige Möglichkeit, austretendes Methan zu verbrennen, die sowohl wirtschaftlich als auch logistisch durchführbar ist, ohne dass Kohlenstoffgutschriften oder die Regierungen der großen Industriestaaten gemeinsam steuerliche Anreize und Finanzmittel bereitstellen müssen. Das Bitcoin-Mining hat schon früh gezeigt, dass es mit einer exponentiellen Wachstumsrate skaliert werden kann.

Einfach gesagt: Die Reduzierung der Methan-Emissionen ist der stärkste Hebel, den wir haben, um den Klimawandel zu verlangsamen. Bitcoin-Mining ist die schnellste, wirtschaftlich tragfähige Hand, die wir für diesen Hebel haben [i].

Einführung

Soweit wir wissen, ist dies der erste Versuch, die potenzielle CO₂-eq (Kohlendioxid-Äquivalent)-Emissionsreduktion, die Bitcoin-Mining bewirken kann, vollständig zu quantifizieren. Wir würdigen die Forschungsarbeit von Nic Carter und anderen, die sich mit der Verbrennung von verschwendetem Methan für das Bitcoin-Mining beschäftigt haben. Ihre Arbeit hat dieses Papier möglich gemacht.

Bitcoin kann zur Verbrennung von Methan aus jeder erfassbaren Quelle verwendet werden, einschließlich:

1. Abgefackeltes (oder abgelassenes) Gas aus der Öl- und Gasindustrie;
2. Deponiegas;
3. Andere Öl- und Gasstandorte (Erdölraffinerien, verwaiste Ölbohrungen [ii]);
4. Biogas (Quellen sind unter anderen Gülle aus der Intensivtierhaltung, Abwässer und organische Abfälle aus der Lebensmittel- und Getränkeherstellung).

Wir haben die Netto CO₂-eq. Auswirkungen nur dann quantifiziert, wenn das Bitcoin-Mining die einzige wirtschaftlich tragfähige Technologie war, die das Methan verbrennen konnte. Unsere Ergebnisse geben ein minimal erreichbares Ziel vor, da wir nur den Umweltnutzen der Verbrennung von abgefackeltem Gas und Deponiegas quantifiziert haben: Diese sind die größten Methan-Emittenten, die von Minern gesammelt werden können. In zukünftigen Arbeiten werden wir die mögliche CO₂-eq. Reduzierung durch Bitcoin-Mining mit Biogas oder Abwasser quantifizieren.

Klärung von Missverständnissen

Im Gegensatz zur Solarenergie, deren Umweltnutzen offensichtlich ist, deren Kohlenstoffverbrauch (durch Kohleöfen, die zum Schmelzen von Silizium verwendet werden) aber weniger offensichtlich ist, ist die Energienutzung des Bitcoin-Minings offensichtlich, aber sein Umweltnutzen ist nicht sofort ersichtlich. Vielleicht ist es aus diesem Grund einfach, eine voreilige und oberflächliche Einschätzung zu treffen, die nur auf der Energienutzung basiert, dass Bitcoin eine negative Auswirkung auf die Umwelt hat. Eine solche Argumentation ist fehlerhaft, da die Nettoauswirkungen nur ermittelt werden können, wenn sowohl die Umweltkosten als auch der Nutzen berücksichtigt werden.

Hier sind die sieben häufigsten Missverständnisse über das Bitcoin-Mining mit Methan als Energiequelle.

1. „Bei der Verbrennung von Methan wird CO₂ freigesetzt, das unsere Kohlenstoffemissionen erhöht“

Das Gegenteil ist der Fall. Sowohl CO₂ als auch Kohlenwasserstoffe wie Methan (CH4) tragen zum Klimawandel bei. Über einen Zeitraum von 20 Jahren hat Methan jedoch eine 84-mal [iii] stärkere Erwärmungswirkung als CO₂. Die Verbrennung von 1 Tonne Methan setzt 2,75 [iv] Tonnen CO₂ frei. Durch die Verbrennung von Methan zur Stromerzeugung sinken die CO2-Äquivalent-Emissionen also auf 2,75/84 = 3,27 % (etwa 1/31) des ursprünglichen Wertes.

2. „Wir sollten uns auf erneuerbare Energien konzentrieren, nicht auf die Verbrennung von Methan“

Wenn wir uns auf die Reduzierung von Methan konzentrieren, bedeutet das nicht, dass wir plötzlich unseren Übergang zu erneuerbaren Energien stoppen – wir müssen beides tun. Inger Andersen, Exekutivdirektorin des UNEP, erklärt: „Die Reduzierung von Methan ist der stärkste Hebel, den wir haben, um den Klimawandel in den nächsten 25 Jahren zu verlangsamen, und ergänzt die notwendigen Anstrengungen zur Reduzierung von Kohlendioxid [v]“.

Andersen macht eine solch starke Aussage, weil Methan:

• im Vergleich zu CO₂ eine 84-fach höhere Erwärmungswirkung über 20 Jahre hat;
• im Verhältnis zu den CO₂-Emissionen auf 23,1 % [vi] der CO₂-eq Emissionen angestiegen ist;
• nur 9–12 Jahre in der Atmosphäre verbleibt, was bedeutet, dass die Auswirkungen einer Verringerung des Methanausstoßes fast sofort spürbar sind, im Gegensatz zu CO₂, das sich erst nach etwa 100 Jahren verflüchtigt. Nach Schätzungen des UNEP kann eine konzertierte Aktion zur Reduzierung von Methan in diesem Jahrzehnt eine Erwärmung um 0,3 Grad verhindern [vii].

3. „Wenn Öl- und Gasunternehmen Methan abfackeln, wird ohnehin Methan entfernt“

Unwahr.

Die International Association of Energy schätzt, dass der "weltweite durchschnittliche Verbrennungswirkungsgrad [von Fackelkaminen] im Jahr 2020 bei etwa 92 % lag"[viii]. Das bedeutet, dass 8 % des Methans immer noch in die Atmosphäre freigesetzt werden. Diese 8 % haben erhebliche Auswirkungen auf das Klima, wie wir im Abschnitt über die Berechnungen sehen werden, und sie gehören zu den am niedrigsten hängenden Früchten, wenn es darum geht, wie wir die Emissionen in diesem Jahrzehnt reduzieren können[ix].

Was das Abfackeln als beste Lösung betrifft, so schneidet es sowohl in Bezug auf die Effektivität als auch auf die Wirtschaftlichkeit schlecht ab (laut Vespene kostet die Installation ca. 1 Million Dollar, ist ineffizient, erfordert eine behördliche Durchsetzung und bietet niemandem einen finanziellen Anreiz), wobei die Weltbank und andere Organisationen ein vollständiges Verbot des routinemäßigen Abfackelns bis 2030 fordern.

4. (In engem Zusammenhang mit 3) „Die Vorteile der Stromerzeugung aus abgefackeltem Gas sind marginal“

Mindestens 25 % der heutigen Erwärmung wird durch vom Menschen verursachtes Methan verursacht [xi]. Im Jahr 2020 schloss EDF eine Untersuchung an 1200 Standorten in New Mexico und Texas ab und stellte fest, dass die Schätzungen der US-Umweltschutzbehörde (EPA) zum Abfackeln um den Faktor 3,5 unterschätzt wurden [xii] (siehe unten). Ein Gespräch, das ich kürzlich mit Chester Ney von der Environmental Consultancy Group ALL4 führte, bestätigte, dass die interne Verbrennung die zuverlässigste Methode ist, um Rest-Methan aus abgefackeltem Gas zu entfernen.

5.  „Wir sollten das abgefackelte Gas für etwas Nützlicheres verwenden – Krankenhäuser, Heizungen für Wohnhäuser, was auch immer“

Lassen wir den Standpunkt beiseite, dass Bitcoin-Mining keinen Nutzen hat, dem Alex Gladstein [xiii] widersprochen hat. Dies ist in der Regel weder wirtschaftlich noch logistisch möglich. Sofern das Krankenhaus oder die Wohnsiedlung nicht inmitten eines Ölfeldes oder neben einer Mülldeponie gebaut wird (was unwahrscheinlich ist), wird der Strombedarf entweder über Strommasten zu 3 Millonen US-Dollar/Meile [xiv] oder über Gaspipelines zu 5 Millionen US-DollarMeile [xv] geliefert. Aus diesem Grund sind Rechenzentren in der Regel die einzigen ortsunabhängigen Nutzer, die sich auf dem Ölfeld ansiedeln können und sofort damit beginnen können, diesen Strom zu nutzen und schädliches Methan zu entfernen. Unter den Rechenzentren sind mobile, auf Bitcoin-Mining basierende Rechenzentren die einzige Art von Rechenzentren, die mobil, kompakt und vollständig „unterbrechbar“ sind (sie können problemlos Änderungen in der Höhe der Stromerzeugung aufgrund des variablen Gasflusses zu den Generatoren verkraften). Die IEA hat vor kurzem anerkannt, dass das Mining von Kryptowährungen eine bereits gängige Praxis ist, um das Abfackeln zu vermeiden [xvi].

6. „Die Ölfirmen werden das Geld einfach für weitere Ölbohrungen verwenden.“

Die Ölindustrie hat in den letzten 50 Jahren jeden Tag 2,8 Milliarden US-Dollar Gewinn erwirtschaftet. Crusoe (in Partnerschaft mit Exxon) verfügt derzeit über eine Gesamtkapazität von 83 MW, mit der ca. 136.000 US-Dollar in Bitcoin pro Tag gefördert werden könnten. Bei einem angenommenen Gewinnverhältnis von 20 % wären das etwa 27.200 US-Dollar Gewinn pro Tag: 0,00097 % des täglichen Gewinns der Ölindustrie, und wahrscheinlich nicht ausreichend, um neue Ölexplorationen zu finanzieren.

7. „Es ist keine Kohlenstoffabscheidung / Es ist nicht Kohlenstoff-negativ“.

Das stimmt nicht. Die Verbrennung von Methan, das sonst in die Luft gelangt wäre, wird als Methan-Abscheidung eingestuft und ist als eine der vier Formen der Kohlenstoffreduzierung anerkannt.

8. Die Landwirtschaft ist der größte Methan-Verschmutzer: weniger Fleisch zu essen, würde das Problem lösen.

Ja, die Landwirtschaft ist eine unserer größten Methan-Quellen, und die UNO empfiehlt tatsächlich nachdrücklich, dass wir uns stärker pflanzlich ernähren sollten. Doch selbst wenn wir uns morgen alle pflanzlich ernähren würden, würde immer noch der größte Teil des vom Menschen erzeugten Methans jedes Jahr in die Atmosphäre gelangen. Wir müssen von dieser Mentalität des „nicht dies, sondern das“ zu „dies und das auch“ übergehen.

9. „Regulierung ist der beste Weg, um Emissionen einzudämmen.“

Es ist schon komisch, wenn die Leute sagen, dass „Regulierung der beste Weg ist, um Methan zu reduzieren“, während die Umweltbehörden selbst, die Environmental Protection Agency (EPA), sagen, dass Regulierung nicht der beste Weg ist, um Methan zu reduzieren: Anreize sind es. So steht es wörtlich auf ihrer Website:

„Warum sind die Bemühungen, Methanemissionen aufzufangen und gewinnbringend zu nutzen, nicht weiter verbreitet“,

fragt die EPA. Sie wissen besser als die meisten anderen, dass Zuckerbrot und Peitsche gleichwertig sind und dass Regulierung der Ausweg ist, wenn es keine Anreize gibt.

Regulierung ist das Mittel der Wahl, wenn es keine Anreize gibt.

Quantifizierung der Auswirkungen des Bitcoin-Minings

Schritt 1a: Menge der aktuellen Methan-Mengen aus Abfackeln und Ablassen in der Öl- und Gasindustrie

Derzeit werden jährlich 8 Millionen Tonnen Methan (240 Mio. Tonnen CO₂-eq) in die Atmosphäre emittiert [xvii].

Nachforschungen des Environmental Defense Fund (EDF) ergaben jedoch, dass dieser Wert um den Faktor 3,5 [xviii] unterschätzt wurde, wobei VIIRS [xix], eine Satellitenauswertung von 1200 Fackelstandorten im Permischen Becken, verwendet wurde [xx].

Die nächste Frage, die wir uns stellten, lautete: „Ist diese 3,5-fache Unterschätzung ein Hinweis auf eine globale Unterschätzung?“ Die einzige Möglichkeit, diese Frage endgültig zu beantworten, wäre eine weltweite Satellitenerfassung der Methan-Emissionen. Dies ist noch nie geschehen, und aus geopolitischen Gründen ist es unwahrscheinlich, dass dies in naher Zukunft geschehen wird. In Ermangelung einer solchen Erhebung gibt es jedoch drei Daten, die darauf hindeuten, dass die 3,5-fache Unterschätzung in Wirklichkeit eine Untergrenze darstellt und die tatsächliche Unterschätzung höher ist.

1. In den USA gelten strengere Vorschriften als in Afrika, dem Nahen Osten und großen Teilen Asiens, einschließlich der ehemaligen Sowjetunion. In der EU gelten zwar strengere Umweltvorschriften als in den USA, doch wird in der EU relativ wenig Gas abgefackelt. Wir stellen die Hypothese auf, dass Länder mit weniger Umweltvorschriften wahrscheinlich weniger abfackeln und mehr entlüften, was zu höheren Methanemissionen führen würde.
2. Anekdotische Belege unterstützen die Hypothese, dass in weniger gut regulierten Teilen der Welt außerhalb Nordamerikas das Abfackeln häufiger vorkommt. Irakulis-Loitxate analysierte beispielsweise Satellitenaufnahmen aus Turkmenistan und stellte fest, dass schätzungsweise „83 % der identifizierten Emittenten inaktive Fackeln sind: 30, die direkt Gas in die Atmosphäre entlassen.“ [xxi]
3. Eine Studie (Johnson und Coderre, 2009) kam zu dem Ergebnis, dass „die in der gesamten Industrie an Primär-Produktionsanlagen abgelassenen Gasmengen ähnlich hoch sind wie die abgefackelten Mengen.“ [xxii]

Die Studie zum Permischen Becken zeigte zwar, dass die Methan-Emissionen in diesem Gebiet 3,5 Mal höher waren als geschätzt, aber auch, dass nur „10 % der Abfackelungen entweder unbeleuchtet waren … oder nur einen Teil des freigesetzten Gases verbrannten“. Dies ist ein günstiger Vergleich zu den 83 % in Turkmenistan und den 50 %, die in der Studie von Johnson und Coderre für die gesamte Branche angenommen wurden.

Diese Forschungsergebnisse stützen die These, dass die tatsächliche Unterschätzung der Methan-Emissionen durch Abfackeln/Entlüftung weltweit wahrscheinlich höher und nicht niedriger ist als der 3,5-fache Multiplikator im relativ gut regulierten Permischen Becken.

Von hier aus können wir konservative wahrscheinliche Methan-Emissionen durch Abfackeln und Entlüftung extrapolieren:

Minimale Methan-Emissionen insgesamt: 3,5 × 8 Millionen Tonnen (Mt) Methan = 28 Millionen Tonnen Methan =

840 Millionen Tonnen CO₂-eq pro Jahr (siehe 1a oben).

Gesamte globale CO₂-eq Emissionen 2021: 40,8 Giga Tonnen (Gt) CO₂-eq [xxiii]

Globale Emissionen in % aus Abfackeln/Entlüftung von Öl und Gas:  840/40800 = 2,06 %.

Schritt 1b: Quantifizierung der durch Bitcoin-Mining maximal möglichen Reduktion von Fackeln/Emissionen [xxiv]

1. Derzeitige # alternative Verwendungen für abgefackeltes/abgelassenes Gas: 32 % (berechnet wie unten)

Außerhalb des Geländes verwendet: 30 % +

Verwendung vor Ort: 2 % [xxv]

Außerhalb des Geländes verwendet:

Das „Gas Flare Capture“ Unternehmen Capterio hat herausgefunden, dass 30 % aller Abfackelungen in einem Umkreis von 5 km um eine Gaspipeline stattfinden [xxvi]. Dies ist ausreichend nahe an einer Pipeline, sodass andere Verwendungszwecke als das Bitcoin-Mining infrage kommen und trotz der logistischen und wirtschaftlichen Herausforderung des Baus einer zusätzlichen Gaspipeline ernsthaft in Betracht gezogen werden sollten, da die Abscheidung der Verbrennung ökologisch vorzuziehen ist.

In derselben Studie nennt Capterio auch 5 Gründe, warum das Gas trotz der Nähe zu einer Gaspipeline immer noch abgefackelt wird. Für die Zwecke dieser Studie und um den Anwendungsfall des Bitcoin-Minings nicht überzubewerten, gehen wir davon aus, dass diese Gründe überwunden werden können, und wir haben das Bitcoin-Mining nur für Standorte berücksichtigt, die mehr als 5 km von einer Gaspipeline entfernt sind.

Verwendung vor Ort:

In dieser Analyse [xxvii] legt die Internationale Energieagentur Daten vor, aus denen hervorgeht, dass die Erdölbetreiber die „Begleitgase“ in gewissem Umfang vor Ort verwenden, indem sie sie in die Bohrlöcher zurückleiten. Anekdotisch betrachtet scheinen diese Verwendungszwecke weniger, als 2 % aller Begleitgase auszumachen, der Rest wird abgefackelt/abgeleitet.

2. Prozentsatz der Öl-/Gaslagerstätten, die für mobile Bitcoin-Mining-Einheiten zugänglich sind

Gesamtprozentsatz politisch machbar: 94,1 % [xxviii]. Davon befinden sich die meisten Ölfelder der Welt in flachen Wüsten oder arktischen Regionen, ein kleinerer Prozentsatz liegt in Flussdeltas oder vor der Küste [xxix]. Offshore-Ölplattformen sind immer noch in der Lage, Bitcoin-Miner zu beherbergen, sodass ein relativ kleiner Prozentsatz wahrscheinlich für mobile Bitcoin-Mining-Einheiten völlig unzugänglich sein wird. Wir haben eine geschätzte Aufteilung von 80/20 für Ölfelder verwendet, die topografisch zugänglich/unzugänglich sind. Der Anteil der politischen/topografischen Zugänglichkeit beträgt also 0,941 × 0,8 = 75,3 %. Wir gehen außerdem davon aus, dass es 5 % kleinere Ölfelder gibt, die für Bitcoin-Miner unwirtschaftlich sind. Gesamtzugänglichkeit = 71,5 %. [xxx]

3. CO₂-eq -Reduktion durch Bitcoin-Mining.

Basierend auf 92 % Abfackel-Effizienz ( zum Beispiel die Berechnung der IEA, dass beim Abfackeln 92 % des Methans entfernt werden).

1 Million Tonnen Methan erzeugt 2,75 Millionen Tonnen CO₂

Derzeit 28 Millionen Tonnen Methan aus Abfackeln/Entlüftung (8 aus Abfackeln, 12 aus Entlüftung) = 840 Millionen Tonnen CO₂-eq (über 100 Jahre)

Verbrennungswirkungsgrad (wie beim Bitcoin-Mining) = 99 % [xxxi]

@ 99 % Wirkungsgrad:

⇨ 28 × 0,01 = 0,28 Millionen Tonnen Methan werden noch in die Atmosphäre freigesetzt (7 Millionen Tonnen CO₂-eq)

Verbleibende (28 × 0,99) Millionen Tonnen Methan werden verbrannt und erzeugen (27,72 × 2,75) = 76,23 Millionen Tonnen CO₂

⇨ Gesamte potenzielle CO₂-Reduktion = 840 - (76,23 + 7) = 756,77 Millionen Tonnen CO₂-eq.

4. Gesamte mögliche Treibhausgas-Emissionsreduktiondurch

Bitcoin-Mining unter Verwendung von abgefackeltem/abgelassenem Gas aus der Öl- und Gasindustrie = 756,77 x 0,715 x (1-0,32)= 368,02 Millionen Tonnen CO₂-eq.

Dies entspricht: 368,02/40800 = 0,90 % aller globalen Emissionen.

Querverweis:

Diese Zahl von 840 Millionen Tonnen CO₂-Äquivalent liegt geringfügig unter der von CoinShares genannten Zahl von 928 Millionen Tonnen CO₂. Der Hauptgrund für die Abweichung liegt darin, dass Coinshares eine andere Methodik verwendet hat, nämlich eine Studie, in der die Effizienz des Abfackelns unter Berücksichtigung von teilweise entzündeten und nicht entzündeten Fackeln vorberechnet wurde, während wir die offizielle IEA-Zahl für die Effizienz des Abfackelns verwendet und um den 3,5-fachen Multiplikator bereinigt haben, der in den EDF-Satellitenerhebungen ermittelt wurde.

Exponentielles Wachstum: Wir gehen davon aus, dass in den nächsten 10 Jahren der Einsatz von mobilen Bitcoin-Minern auf Ölfeldern exponentiell zunehmen wird. Wir haben bereits erste Anzeichen für diesen Trend gesehen. Vor einem Jahr gab es beispielsweise nur ein einziges aktives Mining-Unternehmen, das abgefackeltes/abgelassenes Methan aus der Öl- und Gasindustrie verwendete. Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Berichts gibt es sechs [xxxii].

Schritt 2a: Quantifizierung des derzeitigen Methanausstoßes von Mülldeponien

EPA schätzt, dass Deponie-Methan 15 %[xxxiii] aller weltweiten Methanemissionen ausmacht.

Auf der Grundlage der EPA-Daten sind also 15 % x 23,1 % (Beitrag von Methan zu den weltweiten CO₂-Äquivalent-Emissionen[xxxiv]) = 3,47 % aller weltweiten CO₂-Äquivalent-Emissionen auf Deponien für feste Siedlungsabfälle (MSW) zurückzuführen.

Untersuchungen von NASA-Luftsatelliten ergaben jedoch, dass die Gesamtmethanemissionen bei tatsächlichen Satellitenmessungen 2,27-mal[xxxv] höher waren als die EPA-Schätzungen, bei denen grobe Schätzungen der Gesamtmenge organischer Abfälle und der Zerfallsraten anstelle von Satellitendaten zugrunde gelegt wurden[xxxvi].

Der tatsächliche Beitrag der Deponien liegt also bei 7,87 % aller globalen CO₂-Äquivalent-Emissionen.

Schritt 2b: Quantifizierung der maximalen Reduzierung der Deponiegase durch Bitcoin-Mining

1. Künftige alternative Verwendungsmöglichkeiten für Deponiegas: 9,3 % [xxxvii]. (0,907 haben keine Alternative).
2. Prozentsatz der Deponien, die für mobile Bitcoin-Minen zugänglich sind:

• Wenn man davon ausgeht, dass die USA eine repräsentative Stichprobe sind, gibt es derzeit 2600 Mülldeponien [xxxviii], von denen 2000 ihr Methangas zu keinem Zweck nutzen (0,769)
• Topografische Zugänglichkeit von Deponien: 0,95 [xl]
• Prozentsatz mit ausreichendem Methangehalt, um den Abbau rentabel zu machen: 0,95 [xli]
• Ausgeschlossen (Deponien, die zu klein sind, um abbauwürdig zu sein) 0,95[xlii]
• Methan, das für die Energieumwandlung nutzbar ist = 0,99 [xliii]

3. Prozentualer Anteil, der zum Bitcoin-Mining verwendet werden kann: 0,907 × 0,769 × 0,941 × 0,95 × 0,95 × 0,95 = 55,71 %.

⇨  Durch das Bitcoin-Mining auf Mülldeponien können 0,5571 × 7,867 = 4,38 % aller globalen Emissionen reduziert werden.

Andere Anwendungen

Beim Bitcoin-Mining kann Methan als Energiequelle für das Mining genutzt werden, wenn:

• es eine große Menge Methan gibt;
• die Emissionen logistisch leicht zu erfassen sind;
• die Emissionsquellen befinden sich nicht in der Nähe von großen Ballungszentren, Gaspipelines oder Hochspannungsmasten, die Strom ins Netz einspeisen können.

Alle drei Bedingungen treffen auf den Großteil der intensiven Tierhaltung und der Abwasseraufbereitung zu. Dies macht beide zu potenziellen Quellen für Bitcoin-Miner, wobei landwirtschaftliche Biogasprojekte in Großbritannien und Mexiko bereits abgeschlossen sind [xliv] und ein Bitcoin-Mining-Projekt mit Abwasser in Guatemala läuft [xlv].

Unsere Berechnungen zeigen, dass die Emissionen aus landwirtschaftlichem Biogas und Abwasser 1,09 % bzw. 1,34 % der gesamten globalen Emissionen ausmachen. Verwaiste Ölquellen tragen mit 0,20 % immer noch erheblich zu den Treibhausgasemissionen bei. Bis wir diese Anwendungsfälle weiter erforschen, haben wir diese Zahlen von unseren Berechnungen der Gesamtauswirkungen des Bitcoin-Minings ausgeschlossen.

Schlussfolgerung

Das Bitcoin-Mining kann 0,90 + 4,38 = 5,28 % aller weltweiten Emissionen beseitigen. Dies entspricht (5,28/0,231) = 22,9 % aller globalen Methan-Emissionen: etwas mehr als die Hälfte des UNEP-Ziels einer Methan-Reduzierung von 45 %.

Unglaublicherweise erklärte das UNEP kürzlich in Bezug auf das Ziel des IPCC, die globale Erwärmung auf unter 1,5 °C zu begrenzen:

„Das 1,5 °C-Ziel kann nicht erreicht werden, ohne die Methanemissionen bis 2030 um 40–45 % zu reduzieren. Eine Reduzierung dieser Größenordnung würde eine Erwärmung von fast 0,3 °C bis 2045 verhindern und die langfristigen Bemühungen zur Eindämmung des Klimawandels ergänzen.“ [xlvi]

Das bedeutet, dass Bitcoin-Mining das Potenzial hat, die Hälfte unseres Methan-Reduktionsziels zu erreichen.

Das bedeutet auch, dass das Bitcoin-Mining das realistische Potenzial hat, der Menschheit zu helfen, bis 2045 eine Erwärmung von fast 0,15 °C zu vermeiden. Theoretisch gibt es auch andere Technologien wie Eisenoxid, die zur Reduzierung von Methan in der Atmosphäre eingesetzt werden können. Diese und andere Technologien sind jedoch mit zusätzlichen Kosten und logistischen Problemen verbunden (weshalb sie derzeit nicht eingesetzt werden), während das Bitcoin-Mining Einnahmen bringt und sich als fähig erwiesen hat, diese logistischen Hürden zu überwinden.

Es ist wichtig, noch einmal darauf hinzuweisen, dass die einzigartige Kombination aus Ortsunabhängigkeit, Mobilität und Unterbrechbarkeit das Bitcoin-Mining zum einzigen wirtschaftlich machbaren Anwendungsfall für die beiden in diesem Papier untersuchten Hauptquellen für austretende Methanemissionen macht.

Bei der Untersuchung anderer Methoden, die von IPCC und UNEP zur Reduzierung von Methan angeboten werden, zeigt sich, dass Bitcoin eine übersehene Rolle spielt, die große Auswirkungen hat und sehr schnell wirkt.

Das Bitcoin-Mining erfordert keine der globalen sozialen oder Verhaltensänderungen, die Maßnahmen wie die Umstellung auf eine pflanzliche Ernährung mit sich bringen (obwohl es zusätzliche Probleme wie die zunehmende Wasserknappheit, die durch die Haltung von Vieh entsteht, nicht anspricht), das Bitcoin-Mining ist kein Ersatz für diese wesentlichen Maßnahmen des sozialen Wandels. Allerdings muss das Bitcoin-Mining nicht durch die Trägheit und den Widerstand der Menschen gegen Veränderungen hindurchgehen, um eine Wirkung zu erzielen.

Da das Bitcoin-Mining sowohl für den Emittenten als auch für den Miner wirtschaftlich sinnvoll ist, kann es im Rahmen privater Geschäftsbeziehungen erfolgen. Während Kohlenstoffgutschriften, staatliche Regulierung und staatliche Finanzierung das Bitcoin-Mining beschleunigen könnten, ist das Bitcoin-Mining im Gegensatz zu anderen Mitteln nicht auf Dinge angewiesen, um etwas zu bewirken, wie die schnell wachsende Zahl von Bitcoin-Minern zeigt, die auslaufende Methanemissionen nutzen.

Zukünftige Forschung: Wir haben die Wachstumsraten und Beschränkungen des Bitcoin-Minings nicht berechnet. Wir laden andere dazu ein, diese Forschungsrichtung und alle zuvor in diesem Dokument erwähnten Annahmen aufzugreifen und weiterzuentwickeln.

Peer Review:

1. Ruben Mendoza (Unternehmensberater) 22. Juni 2022
2. Margot Paez (Klimawissenschaftlerin) 15. Juli 2022
3. Sergio Sejas (Klimawissenschaftler) 10 Aug 2022

Anmerkungen: 5. September 2022. Die Rückmeldung von Lorenzo Vallecchi deutet stark darauf hin, dass die Schätzung von abgefackeltem Methan zu hoch ist (eine rekalibrierte Schätzung würde das Potenzial von Bitcoin zur Minderung von nur 0,14 °C reduzieren. Dennis Porters Quantifizierung der verwaisten Ölquellen deutet umgekehrt stark darauf hin, dass die Schätzung der Emissionen verwaister Ölquellen zu niedrig war und dass sie der Studie hinzugefügt werden sollte. Die neu kalibrierte Schätzung hat eine Auswirkung von etwa +0,03 °C. Die Gesamtschätzung könnte sich also auf 0,17 °C erhöhen). Ich werde die genauen Werte neu berechnen, wenn ich Zeit habe. Vielen Dank an beide Autoren für ihre Analysen.

Fußnoten

[i] Wir haben viele Technologien untersucht, mit denen sich Methan-Emissionen reduzieren lassen. Einige von ihnen, darunter die Methanoxidation, sind in diesem UN-Klimavideo dokumentiert. Von den heute verfügbaren Technologien haben wir festgestellt, dass die einzige Lösung, die eine Netto-Einnahmequelle und keine Netto-Kosten darstellt, das Bitcoin-Mining ist. Daher halten wir es für die am schnellsten wirkende Lösung, die sowohl wirtschaftlich als auch technologisch machbar ist.

[ii] Öl- oder Gasbohrungen, die von der Industrie zur Förderung fossiler Brennstoffe aufgegeben wurden. Diese Bohrlöcher können aus wirtschaftlichen Gründen, wegen fehlender Eigentumsübertragung … oder wegen Vernachlässigung stillgelegt worden sein und haben somit keine rechtlichen Eigentümer mehr, die für ihre Pflege verantwortlich sind.

https://en.wikipedia.org/wiki/Orphan_wells

[iii] https://www.unep.org/news-and-stories/speech/methane-action-tackling-warming-planet

[iv] „16 Gramm Methan (ein Mol) ergeben bei vollständiger Verbrennung 44 Gramm Kohlendioxid (ein ‚Gramm Molekulargewicht‘ oder Mol).“ Daher setzt 1 Tonne Methan 44/16 = 2,75 Tonnen CO₂ frei.

https://static.berkeleyearth.org/memos/fugitive-methane-and-greenhouse-warming.pdf

[v] https://news.un.org/en/story/2021/05/1091402

[vi] 23,1 % ist ein Durchschnittswert aus vier verschiedenen Quellen, die den Anteil von Methan an den Gesamtemissionen mit leicht unterschiedlichen Methoden berechnet haben.
https://ourworldindata.org/greenhouse-gas-emissions (17,3 %) https://www.unep.org/news-and-stories/story/methane-emissions-are-driving-climate-change-heres-how-reduce-them (30 %) https://www.epa.gov/gmi/importance-methane (20 %)
https://www.edf.org/climate/methane-crucial-opportunity-climate-fight (25%)

[vii] „Eine Verringerung des vom Menschen verursachten Methans um 45 % in diesem Jahrzehnt würde die Erwärmung unter der von den Staats- und Regierungschefs der Welt vereinbarten Schwelle halten. Dies allein würde eine globale Erwärmung von fast 0,3 °C verhindern.“
https://www.unep.org/news-and-stories/story/new-global-methane-pledge-aims-tackle-climate-change

[viii] https://www.iea.org/reports/flaring-emissions; Anmerkung: Es gibt unterschiedliche Schätzungen zur Effizienz des Abfackelns.
D M Leahey et al. kommen auf einen Abfackelungsgrad von 68 %. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15666465/.
Die EPA-Schätzung von 98 % scheint aus einem 1983 veröffentlichten Papier zu stammen https://www3.epa.gov/ttnchie1/old/ap42/ch13/s05/reference/ref_01c13s05_jan1995.pdf bevor eine genauere Satellitenüberwachung aus der Luft möglich war. Wir haben die Zahl für das Jahr 2020 verwendet, weil die Überwachung noch nicht so lange zurückliegt, so ausgefeilt ist und so viele Standorte überwacht werden.

[ix] Siehe Abschnitt „Quantifizierung der Auswirkungen des Bitcoin-Minings“ in diesem Dokument.

[x] Crusoe Energy hat einen Verbrennungswirkungsgrad von 99,9 % erreicht.
https://techcrunch.com/2021/04/26/crusoe-energy-is-tackling-energy-use-for-cryptocurrencies-and-data-centers-and-greenhouse-gas-emissions/

[xi] https://www.edf.org/climate/methane-crucial-opportunity-climate-fight

[xii] https://www.permianmap.org/flaring-emissions/ . Diese Studie ist zuverlässiger als die EPA-Zahlen, da sie nicht auf Schätzungen, sondern auf tatsächlichen Daten aus 1200 Luftbildaufnahmen beruht.

[xiii] https://twitter.com/gladstein

[xiv] Nach Angaben des „National Grid“ kostet die Errichtung von Strommasten 1,6 Mio. £ pro Kilometer (3,16 Mio. USD pro Meile). https://conversation.which.co.uk/home-energy/pylons-should-they-be-beautiful-or-cost-effective/.

[xv] https://www.gem.wiki/Oil_and_Gas_Pipeline_Construction_Costs

[xvi] https://www.iea.org/commentaries/putting-gas-flaring-in-the-spotlight#:~:text=New%20market%20entrants%20are%20increasingly%20providing%20novel%20solutions%20to%20use%20natural%20gas%2C%20such%20as%20powering%20high%2Dintensity%20computing%20and%20mining%20cryptocurrency.

[xvii] https://www.iea.org/reports/flaring-emissions

[xviii] https://www.edf.org/climate/methane-crucial-opportunity-climate-fight

[xix] Sichtbares Infrarot-Abbildungsradiometer

[xx] https://www.permianmap.org/flaring-emissions/

[xxi] https://eartharxiv.org/repository/object/2380/download/4881/

[xxii] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1750583612000357   (ERCB, 2009a, Johnson and Coderre, 2011).

[xxiii] https://www.iea.org/reports/global-energy-review-co2-emissions-in-2021-2

[xxiv] Wir verwenden „Bitcoin-Mining“ als Abkürzung für „Bitcoin und andere auf „Proof-of-Work“ basierende Krypto-Mining Verfahren“.

[xxvi] https://capterio.com/insights/minimise-flaring-gas-near-existing-pipelines

[xxvii] https://www.iea.org/commentaries/putting-gas-flaring-in-the-spotlight#:~:text=Of%20an%20estimated,150%C2%A0bcm%20flared.

[xxviii] https://www.worldbank.org/en/programs/gasflaringreduction/global-flaring-data. Gesamtvolumen des abgefackelten Gases: 143410,53 Millionen Kubikmeter (diese Zahl scheint sich dynamisch zu aktualisieren, sodass die letzte Gesamtzahl geringfügig von dem Wert zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Berichts abweichen kann). Wir haben China (2509 Millionen Kubikmeter, Verbot des Krypto-Minings) und Libyen (5999 Millionen Kubikmeter, politische Instabilität) von dieser Zahl ausgenommen ⇨94,1 % politisch machbar. Wir weisen darauf hin, dass sich diese Zahlen auf das Abfackeln und nicht auf das Entlüften beziehen. Der Prozentsatz der politisch unzugänglichen Regionen kann leicht variieren, wenn das Abfackeln berücksichtigt wird. Diese Überlegung erfordert weitere Untersuchungen.

[xxix] https://www.scientificamerican.com/article/why-is-oil-usually-found/

[xxx]  Es ist zwar möglich, dass andere Länder Bitcoin-Mining verbieten, aber es ist auch möglich, dass China das Verbot des Bitcoin-Minings nur für bestimmte Zwecke aufhebt, um die Treibhausgasemissionen zu reduzieren. Basierend auf dieser Logik haben wir angenommen, dass die Gesamtzahl der Länder, die politisch zugänglich sind, bei 94,1 % bleiben wird. Wir haben auch makropolitische Annahmen getroffen, zum Beispiel, dass sich die Welt nicht im Krieg befindet und der Krieg zwischen Russland und der Ukraine nicht von langer Dauer ist. Sollten sich diese Annahmen als falsch erweisen, wird die Zahl der zugänglichen Websites sinken.

[xxxi] https://coinshares.com/research/bitcoin-mining-network-2022

[xxxii] Crusoe Energy, Giga Energy, gam.ai, jaienergy.com, Upstream Data, nakamotor.io

[xxxiii] https://www.epa.gov/lmop/basic-information-about-landfill-gas. In Ermangelung einer globalen Zahl für den prozentualen Anteil der Methanemissionen aus Deponie-Emissionen werden in der aktuellen Analyse die 15 % aus den US-Zahlen für 2020 extrapoliert, um eine globale Schätzung vorzunehmen. Ausgehend von unserer Analyse des Abfackelns von Öl und Gas, bei der wir festgestellt haben, dass das Abfackeln in weniger gut regulierten Ländern wahrscheinlicher ist, könnte der tatsächliche globale Prozentsatz höher sein. In diesem Fall werden kleine offene Deponien jedoch aerob verrotten und daher kein Methan produzieren. Wir gehen davon aus, dass sich diese beiden Faktoren gegenseitig ausgleichen werden.

[xxxiv] Siehe Fußnote vi oben.

[xxxv] https://www.reuters.com/business/sustainable-business/methane-menace-aerial-survey-spots-super-emitter-landfills-2021-06-18/ Die Bemerkung, dass Mülldeponien tatsächlich 43 % der gesamten Methanemissionen ausmachen, lässt vermuten, dass die EPA-Daten um 43 %/15 % = 2,87x unterschätzt wurden. Wir konnten jedoch keine unterstützenden Daten für diese 43%ige Aussage finden. Wir haben daher die 2,27-fache Unterschätzung für große kalifornische Deponien verwendet und sind davon ausgegangen, dass dieser Faktor auf den inhärenten Ungenauigkeiten früherer Berichterstattungsmethoden beruht und daher wahrscheinlich auch weltweit gilt.

[xxxvi] Die EPA-Schätzung des Abfackelns/Entlüftens war um einen noch größeren Faktor zu niedrig (https://www.permianmap.org/flaring-emissions/ ergibt 305.000 Millionen Tonnen  (EDF-Schätzung) gegenüber 80.000 Millionen Tonnen  Emissionen aus dem Abfackeln, EPA-Schätzung) ⇨ die tatsächlichen Satellitendaten waren mindestens 3,5 Mal höher als die EPA-Schätzungen.

[xxxvii] Adam Wright, CEO von Vespene, einem Bitcoin-Mining-Unternehmen, das Deponiegas nutzt, gab an, dass 482 von 2600 oder 18,5 % von der EPA aufgrund logistischer Probleme als geeignet für die Methangas-Gewinnung angesehen wurden. Das Tempo, mit dem diese alternativen Verwendungsmöglichkeiten erforscht wurden, war bisher eher langsam. In den letzten fünf Jahren sank die Zahl der Deponien, deren Methangas genutzt werden könnte, aber nicht genutzt wurde, von 482 auf 477 (5 Deponien weniger; 0,2 % der gesamten Deponien). Wright schätzt daher, dass es unwahrscheinlich ist, dass mehr als die Hälfte der 482 „Kandidaten“-Deponien in den nächsten 5 Jahren andere Verwendungsmöglichkeiten für ihr Gas finden werden. Wir haben die Zahl 241 als realistische Obergrenze verwendet.

[xxxviii] Wenn überhaupt, kann diese Annahme nur zu einer Unterbewertung der gesamten Methanemissionen aus Mülldeponien führen, da viele Gebiete weniger gut reguliert sind und daher wahrscheinlich eher Deponiegas ableiten als abfackeln.

[xxxix] Es wird davon ausgegangen, dass sie ähnlich hoch sind wie die Ausschlüsse für Öl/Gas von 94,1 %. Siehe Fußnote 15 oben.

[xl] Adam Wright, Vespene, bestätigte, dass alle in den USA ansässigen Deponien für mobile Bitcoin-Mining-Einheiten zugänglich sein werden. (Wir haben die Zahl 0,95 für den Fall von Ausnahmen außerhalb der USA verwendet).

[xli] Bei aktiven Mülldeponien sind 50-55 % der gesamten Gasemissionen Methan. Das Bitcoin-Mining kann bis zu einem Schwellenwert von 37 % Methan arbeiten. Sobald eine Deponie geschlossen wird, verliert sie 1 % Methankonzentration pro Jahr. Wenn wir also vorsichtigerweise davon ausgehen, dass eine Deponie einen Methangehalt von 40-45 % aufweisen muss, um für Bitcoin-Miner rentabel zu sein, entspricht dies immer noch allen aktiven Deponien und allen Deponien, die seit weniger als 10 Jahren geschlossen sind, was 95 % der gesamten US-Deponien entspricht. (Quelle: Adam Wright, Vespene).

[xlii] Statistische Annahme, dass es aufgrund der Größe der Deponien einen „langen Schatten“ von Deponien gibt, die einen geringen Gesamtanteil an den Methan-Emissionen ausmachen. 30 % aller Deponien (kleinere Deponien) könnten beispielsweise 5 % der gesamten Methan-Emissionen ausmachen und alle zu klein sein, um rentabel abgebaut zu werden. Auch hier gilt: Wenn die Wirtschaftlichkeit der Einheiten ins Spiel kommt und der Abbau effizienter und innovativer wird, kann es möglich sein, fast alle Deponien unabhängig von ihrer Größe gewinnbringend zu „minen“.

[xliii] https://coinshares.com/research/bitcoin-mining-network-2022. Die Forschung von Coinshares zeigt, dass 99 % des Methans für die Stromerzeugung durch Verbrennung genutzt werden kann.

[xliv] Mexico www.biomining.mx , Wales, UK https://www.marketwatch.com/story/how-farmers-are-using-cow-manure-to-power-crypto-mining-operations-11623260105

[xlv] https://bit.ly/3LFp8qA

[xlvi] https://www.unep.org/explore-topics/energy/what-we-do/methane/methane-everything-you-need-know

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