Umweltaus­wirkungen von Krypto-Währungen

Ganz so weit wie in China ist es mit den Bitcoins hierzulande noch nicht gekommen. Im September diesen Jahres hat der chinesische Staat umfassende Schritte eingeleitet, um den Handel und die Herstellung der digitalen Währungen innerhalb seiner Landesgrenzen zu stoppen. Dabei geht es um die wirtschaftlichen und politischen Folgen der neuen Währungen, aber auch um ihre Auswirkungen auf die Umwelt. In der westlichen Welt nimmt die Diskussion über schädliche Umweltauswirkungen der Krypto-Währungen ebenfalls zu.

Kritik von Elon Musk

So twitterte etwa im Mai Elon Musk, dass der Energieverbrauch bei der Herstellung von Bitcoins „irrsinnig“ hoch sei. Der Tesla-Chef bezog sich dabei auf Auswertungen des Cambridge Center of Alternative Finance der University of Cambridge. In den Monaten vor dem Tweet von Elon Musk war der Energieverbrauch tatsächlich rapide angestiegen, wie die folgende Grafik zeigt. Kurz danach sank er zwar wieder, steigt seit Ende Juli aber schon wieder steil nach oben.

Momentan liegt der geschätzte Jahresverbrauch für Bitcoins nach Berechnungen der Cambridge-Forscher bei knapp 114 Terawattstunden. Laut Business Insider waren es auch schon 140 Terawattstunden. Die Plattform Digiconomist, die von dem Fintech-Spezialisten Alex de Vries betrieben wird, kommt sogar auf einen jährlichen Bedarf von über 180 Terawattstunden. Das sind enorme Zahlen, wenn man sie mit dem gesamten Stromverbrauch in Deutschland vergleicht. Dieser lag laut Umweltbundesamt im Jahr 2020 zwischen 550 und 560 Terawattstunden. Je nach verwendeter Datenbasis verbrauchen Bitcoins also zwischen 20 und 30 Prozent des Energiebedarfs eines hoch entwickelten Landes wie Deutschland.

Dadurch entsteht auch einiges an umweltschädlichem Kohlendioxid (CO2). 2020 sollen es laut Alex de Vries rund 56 Millionen Tonnen CO2 gewesen sein. Das ist mehr als die Emission durch elektrische Fahrzeuge, die 2020 knapp 52 Millionen Tonnen hoch war. In Deutschland lag der gesamte CO2-Austoß nach Berechnungen des Umweltbundesamts bei 644 Millionen Tonnen.

Zunehmende Elektroschrottberge

Seit kurzem ist eine weitere umweltschädliche Auswirkung des Bitcoin-Booms in den Fokus der Öffentlichkeit geraten: Die stetig wachsenden Elektroschrottberge, die auch durch Krypto-Währungen beschleunigt werden. Laut einer von Alex de Vries und Christian Stoll verfassten Studie liegt der durch Bitcoins verursachte Elektromüll bei derzeit knapp 31.000 Tonnen im Jahr. Das entspricht ungefähr dem in den Niederlanden entstehenden Elektroschrott. Durchschnittlich sorgt jede Transaktion in der Bitcoin-Blockchain für 272 Gramm neuen Elektromüll, haben die Wissenschaftler errechnet.

Je weiter die Bitcoin-Kurse steigen, desto mehr vergrößert sich der Berg an elektronischem Abfall. Er könne im Jahr 2021 sogar bis zu 64.000 Tonnen betragen, prognostizieren de Vries und Stoll. Dieser Elektroschrott stellt eine wachsende Bedrohung für die Umwelt dar. Die Auswirkungen reichen von giftigen Chemikalien und Schwermetallen, die etwa durch unsachgemäßes Recycling in den Boden gelangen, bis hin zu einer Zunahme der Luft- und Wasserverschmutzung.

Wieso verursachen Bitcoins so viel Elektroschrott? Zu ihrer Berechnung wird laufend neue Hochleistungs-Hardware benötigt. Die ersten Krypto-Währungen konnten oft noch auf billiger Standard-Hardware berechnet werden. Diese Zeiten sind jedoch längst vorbei. Das liegt einerseits daran, dass der technische Aufwand zur Berechnung neuer Bitcoins steigt, je mehr bereits errechnet wurden. Das ist Teil des dahinter stehenden Konzepts. Zum anderen hat sich die Mining-Branche professionalisiert. Heutzutage wird nicht mehr in der heimischen Garage nach Krypto-Währungen geschürft, das ist einfach nicht mehr rentabel, sondern in spezialisierten Data Centern und teils sogar in der Cloud.

Aufkommen der ASIC-Rigs

Insbesondere die in den Mining-Farmen heutzutage verwendeten ASIC-Chips (Application-Specific Integrated Circuit) haben eine begrenzte Verwend- und Haltbarkeit. Diese speziellen Custom-Chips sind immer nur in einem einzigen Bereich, eben zum Beispiel dem Schürfen nach Bitcoins, extrem leistungsfähig. Für andere Aufgaben eignen sie sich dagegen kaum. Da ASICs kostengünstig in großer Stückzahl produziert werden können, sind sie seit etwa 2013 die wichtigste Hardware-Grundlage zum Mining von Krypto-Münzen.

Spezialisierte Firmen wie Riot produzieren Bitcoins mit ASIC-Hardware in großem Maßstab sehr viel günstiger. So betreibt das amerikanische Unternehmen in Whinstone ein Rechenzentrum, das rund 400 Megawatt Leistung benötigt. Das entspricht dem Strombedarf von rund 445.000 Haushalten.

Allein die Hälfte des Bedarfs soll auf eine neu entwickelte Tauchkühlung entfallen, die erstmals im industriellen Maßstab betrieben werden kann. Die sich momentan noch im Aufbau befindliche Anlage wird rund 46.000 S19-Antminer von Bitmain aufnehmen. Diese sind in einer speziellen Flüssigkeit untergebracht, um die entstehende Wärme besser abzuleiten. Die Technik soll für eine um 25 Prozent höhere Hash-Rate und eine um etwa 50 Prozent erhöhte Performance der Mining-Hardware sorgen, kündigte Riot an.

Aktuelle S19-Pro-Antminer von Bitmain benötigen 3.500 Watt. Sie bringen eine Leistung von bis zu 110 TH/s (1 TH/s entspricht 1.000.000.000.000 Hashes pro Sekunde). Ein solcher Antminer kostet etwa 11.000 Euro – pro Stück. Trotz den hohen Preisen für Mining-Hardware landet sie nach den Berechnungen von de Vries und Stoll teilweise bereits nach 1,3 Jahren auf dem Müll beziehungsweise als Gebrauchtware bei diversen Handelsplattformen, da sie dann nicht mehr ausreichend Leistung bringt, um noch effizient betrieben werden zu können.

Jede Tonne zusätzlicher Elektroschrott ist zu viel. Man muss aber auch die Relationen sehen. So geht die International Telecommunication Union (ITU) davon aus, dass im Jahr 2020 weltweit rund 53,6 Millionen Tonnen CO2 entstanden sind. Im Vergleich dazu sind die von de Vries und Stoll genannten knapp 31.000 Tonnen ein relativ kleiner Anteil. Das ändert aber nichts am enorm hohen Stromverbrauch und CO2-Austoß der Bitcoin-Branche.