Bitcoins werden oft als „digitales Gold“ bezeichnet. Eine neue Studie zeigt nun, dass sie – gemessen an den verursachten Klimaschäden im Verhältnis zum Marktwert – treffender eher mit Rohöl zu vergleichen sind. Das „Schürfen“ der Kryptowährung verbraucht viel Strom, der bislang größtenteils aus fossilen Quellen stammt. Umgerechnet in CO2-Äquivalente überstiegen die Klimakosten des Bitcoin teilweise sogar seinen Marktwert. Aus Sicht der Forscher ist eine grundlegende Umgestaltung des Bitcoin-Mining-Systems erforderlich, um die Kryptowährung nachhaltiger zu gestalten.

Bei der virtuellen Währung Bitcoin werden die einzelnen „Münzen“ durch komplizierte Rechenoperationen an zahlreichen beteiligten Computern erschaffen. In Anlehnung an das Schürfen von Edelmetallen wird dieser Vorgang als Mining bezeichnet. Die „Miner“ stellen die Rechenkapazität ihrer Hardware zur Verfügung, um den nächsten Datenblock für die Blockchain zu erstellen. Dieses durch kryptografische Operationen gesicherte Verzeichnis speichert alle Transaktionen und sichert sie gegen Manipulationen ab. Wessen Hardware als erstes die Verschlüsselung für den nächsten Block knackt, der wird mit Bitcoins belohnt und darf den neuen Block an die Blockchain anhängen. Dieses sogenannte Proof-of-Work-Verfahren (POW) basiert auf wechselseitigen Kontrollen und ist kompetitiv gestaltet, das heißt, viele Nutzer versuchen zeitgleich, die nächste Rechenoperation zu lösen.

Hoher Stromverbrauch beim Mining

Der Prozess erfordert große Rechenkapazitäten und verbraucht entsprechend viel Strom. Ein Team um Benjamin Jones von der University of New Mexico in den USA hat nun die Klimaschäden durch Bitcoin-Mining berechnet. „Weltweit werden für das Mining beziehungsweise die Produktion von Bitcoins enorme Mengen an Strom verbraucht, der meist aus fossilen Brennstoffen wie Kohle und Erdgas stammt“, sagt Jones. „Dies verursacht enorme Mengen an Luftverschmutzung und Kohlenstoffemissionen, was sich negativ auf unser globales Klima und unsere Gesundheit auswirkt.“

Für den Zeitraum von Januar 2016 bis Dezember 2021 haben die Forscher berechnet, wie viel Strom das Mining verbraucht, wie vielen CO2-Äquivalenten das entspricht und wie hoch die daraus resultierenden Klimakosten im Vergleich zum Wert eines Bitcoins sind. „Wir haben mehrere Fälle zwischen 2016 und 2021 gefunden, in denen Bitcoin dem Klima mehr schadet, als ein einzelner Bitcoin tatsächlich wert ist“, so Jones. „Anders ausgedrückt: Bitcoin-Mining verursacht in einigen Fällen Klimaschäden, die den Wert einer Münze übersteigen. Dies ist aus Sicht der Nachhaltigkeit äußerst beunruhigend.“

Klimabilanz wird zunehmend schlechter

Allein im Jahr 2020 verbrauchte das Bitcoin-Mining 75,4 Terawattstunden Strom. Zum Vergleich: Ganz Österreich verbrauchte in diesem Jahr rund 70 Terawattstunden. Die Autoren bewerteten die Bitcoin-Klimaschäden anhand von drei Nachhaltigkeitskriterien: Wie entwickeln sich die geschätzten Klimaschäden im Laufe der Zeit? In welchem Verhältnis stehen die Klimaschäden zum Marktpreis? Und wie ist das Klimaschäden-Marktpreis-Verhältnis der Bitcoin im Vergleich zu anderen Sektoren und Rohstoffen?

„Wir haben keine Hinweise darauf gefunden, dass das Bitcoin-Mining im Laufe der Zeit nachhaltiger wird“, berichtet Jones. „Unsere Ergebnisse legen eher das Gegenteil nahe: Das Bitcoin-Mining wird mit der Zeit immer schmutziger und klimaschädlicher. Kurz gesagt, der ökologische Fußabdruck von Bitcoin bewegt sich in die falsche Richtung.“ Grund dafür ist, dass die Rechenoperationen für das Schürfen neuer Bitcoins mit der Zeit immer komplizierter werden und immer mehr Miner daran teilnehmen, was die Stromkosten in die Höhe treibt. Während das Mining eines Bitcoins im Jahr 2016 0,9 Tonnen CO2-Emissionen erzeugte, lag der Wert im Jahr 2021 bei 113 Tonnen CO2 pro Bitcoin.

Im Jahr 2020 stieg der Energieverbrauch zwischenzeitlich deutlich stärker an als der Wert des Bitcoin. Das führte dazu, dass im Mai 2020 jeder US-Dollar an Bitcoin-Marktwert zu 1,56 USD an globalen Klimaschäden führte. Da der Wert eines Bitcoins seitdem noch einmal deutlich gestiegen ist, machten die Klimaschäden 2021 trotz gleichbleibendem Energieverbrauch im Verhältnis wieder weniger aus. Im Durchschnitt von 2016 bis 2021 verursacht ein Bitcoin im Wert von einem US-Dollart Klimaschäden in Höhe von 0,35 US-Dollar. Die Klimakosten entsprechen somit 35 Prozent des Marktwertes.

Es gibt Alternativen

Damit liegt Bitcoin im Bezug auf das Verhältnis von Klimaschäden zum Marktwert etwa im Bereich von aus Rohöl hergestelltem Benzin (41 Prozent). Bei Gold dagegen belaufen sich die Klimaschäden durch das Goldschürfen nur auf vier Prozent des Marktpreises des gewonnenen Edelmetalls. „Zusammengenommen stellen diese Ergebnisse eine Reihe von Warnsignalen für die Nachhaltigkeit dar“, schreiben die Autoren. „Während BTC von Befürwortern als ‚digitales Gold‘ angepriesen wird, wirkt es aus Sicht der Klimaschäden eher wie ‚digitales Rohöl‘.“ Aus Sicht der Autoren ist es daher wichtig, die Klimaschäden durch Kryptowährungen wie Bitcoin zu reduzieren. Würde überwiegend Strom aus erneuerbaren Quellen für das Mining eingesetzt, könnte dies den CO2-Fußabdruck des Bitcoins bereits deutlich reduzieren.

Noch wirksamer wäre es, das bisherige POW-Verfahren durch ein anderes, nicht kompetitives Verfahren zu ersetzen. Beim sogenannten Proof-of-Stake-Verfahren (POS) wird der nächste Blockschreiber auf der Blockchain nach einem gewichteten Zufallsprinzip ausgelost. „Da POS auf dem Zufallsprinzip und der gemeinsamen Nutzung von Validierungsdaten beruht, benötigt es keine große Rechenleistung und verbraucht daher nur einen Bruchteil des Stroms im Vergleich zum POW-Mining“, erklären die Forscher. Ethereum, die zweitgrößte Kryptowährung, hat in diesem Jahr bereits mit der Umstellung auf das Proof-of-Stake-Verfahren begonnen. Den Initiatoren zufolge senkt dies den Energieverbrauch um 99 Prozent. Dass auch Bitcoin, die älteste und mit einem Marktanteil von 41 Prozent am weitesten verbreitete Kryptowährung in nächster Zeit auf POS umgestellt wird, ist aus Sicht von Jones und seinen Kollegen allerdings bislang nicht sehr wahrscheinlich.

Quelle: Benjamin Jones (University of New Mexico, USA) et al., Scientific Reports, doi: 10.1038/s41598-022-18686-8

© wissenschaft.de – Elena Bernard