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Dieses Dokument ist Teil der Anfrage „Berichte im Rahmen der Ressortforschungspläne

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1 Einleitung: Disruptionen am Horizont




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Zukunftsthemen




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2 Zukunftsthemen des zweiten Horizon Scanning-Zyklus




2 Zukunftsthemen des zweiten Horizon Scanning-Zyklus
Bei den nachfolgend vorgestellten Zukunftsthemen          Die Beschreibung der Zukunftsthemen folgt einem
handelt es sich um Ergebnisse des zweiten Zyklus          einheitlichen Muster:
des Horizon Scannings im Umweltressort, der in
den Jahren 2020 und 2021 durchgeführt wurde. Ein          Trend: Jedes Thema wird auf seine Kernaussage über
vergleichbarer Prozess, der im selben Zeitraum im         eine mögliche Entwicklungsrichtung reduziert.
Auftrag einer anderen Institution durchgeführt wor-
den wäre, hätte sicher zu abweichenden Ergebnissen
geführt. Dementsprechend sind die hier aufgeführten             In Kürze:
Themen als eine Auswahl zu verstehen, die keines-
falls den Anspruch erheben will, vollständig und                ▸ Relevante Hintergrundinformationen
hinsichtlich anderer Zusammenstellungen überlegen                 umreißen das Thema in eher allgemei-
zu sein. Vielmehr handelt es sich um Zukunftsthemen               ner Natur, liefern Beispiele und weisen
und Emerging Issues, die von den Prozessbeteiligten               auf Potenziale und Herausforderungen
als relevant für die Arbeit des Umweltressorts erach-             hin.
tet wurden.
                                                                ▸ Emerging Issues stellen prägende
Die Themendarstellungen sind bewusst kurzgefasst,                 Entwicklungen innerhalb der jeweiligen
um der Themenvielfalt gerecht zu werden. Vertiefte                Trendthemen dar und werden besonders
Analysen ausgewählter Themen können Gegenstand                    hervorgehoben.
zukünftiger Forschungsvorhaben sein (s. o.).




Abbildung 04


Aufbau der Beschreibungen von Zukunftsthemen



     Was ist das Trendthema?
                                                                                      Welche Entwicklungen
                                  Titel des Trendthemas        Emerging Issues        prägen das Trendthema?

                                     Trendaussage               Entwicklung 1

     Wie lauten die wichtigsten                                Umweltaspekte          Welche umweltrelevanten
     Aussagen?                                                                        Aspekte lassen sich
                                                                Entwicklung 2         beschreiben?
                                        In Kürze
                                                               Umweltaspekte

                                                                Entwicklung 3
     Worum geht es eigentlich                                                         Welche Handlungsoptionen
     genau bei dem Trendthema?                                 Umweltaspekte          zeichnen sich ab?
                                      Hintergrund
                                                            Fazit für Umweltpolitik
                                                                und -forschung




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      ▸ Umweltaspekte werden abschließend
        dargestellt, um die Relevanz für das
        Umweltressort auszuarbeiten. Eine
        vertiefte Analyse von Umweltbe- und
        -entlastungsefekten ist nicht Gegen-
        stand dieses Berichts.




Ein Ausblick (siehe Kapitel 3) skizziert erste bereits
identifizierte Handlungsempfehlungen für einzelne
Themen und stellt dar, inwieweit Horizon Scanning
als lernender Prozess für das Umweltressort einen
Beitrag zu einer vorausschauenden, gestaltungsorien-
tierten Umweltpolitik leisten kann.

Die in den jeweiligen Kapiteln verwendeten Quellen
sind am Ende des Berichts aufgeführt. Sie belegen die
getroffenen Aussagen und enthalten weiterführende
Informationen.




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 2.1 Quantencomputing als nächste Computergeneration

Trend: Mit Quantencomputern sollen zukünftig neue
Formen der Problemlösung ermöglicht werden. Quan-               gerung von Energie- und Ressourceneffi-
tencomputern ist es möglich, Rechenschritte parallel            zienz durch Steuerung komplexer Netze
(statt nacheinander) durchzuführen und so komple-               sowie die Optimierung von Prozessen in
xe Probleme – wie beispielsweise die Optimierung                der Industrie.
von Klimamodellen und Klimaschutzstrategien – zu
lösen, zu denen herkömmliche Computer nicht in der           ▸ Die Herstellung und der Betrieb von
Lage sind.                                                     Quantencomputern ist mit direkten
                                                               Umweltwirkungen verbunden, bei-
Emerging Issues:                                               spielsweise durch hohen Energiebedarf
▸ (Natur-)wissenschaftliche Simulationen                       da einige Hardware-Plattformen stark
▸ Dekarbonisierung des Energiesystems                          gekühlt werden müssen. Indirekte
▸ Lösung von Optimierungsproblemen in der                      Umweltwirkungen entstehen in den
  ­Industrie                                                   unterschiedlichen Anwendungsfeldern
                                                               durch die Problemlösefähigkeiten von
                                                               Quantencomputern z. B. in Form von
      In Kürze:                                                Energie- und Emissionseinsparungen
                                                               (v. a. von CO2). Quantencomputer könn-
      ▸ Grundsätzlich sollen Quantencomputer                   ten z. B. Lösungen dafür entwickeln,
        in Zukunft dazu beitragen, komplexe                    wie Fahrzeugflotten besser gesteuert
        Probleme zu lösen, wozu konventionelle                 werden können, womit der Verkehrsfluss
        Computer nicht oder nur mit sehr hohem                 verbessert oder Parkraumbedarf besser
        Rechen- und Zeitaufwand in der Lage                    bewirtschaftet werden kann. Verbesser-
        sind. Die theoretische Entwicklung von                 te Effizienz führt jedoch möglicherweise
        Quantencomputern wird derzeit flanki-                  zu Rebound-Effekten, was die Umwelt-
        ert von der Konstruktion erster Hard-                  entlastungseffekte durch Quantencom-
        ware-Plattformen.                                      puting nivellieren könnte.

      ▸ Quantencomputer, bzw. ihre Hard-
        ware-Plattformen und Software-An-
        wendungen werden gegenwärtig                   Hintergrund:
        ausschließlich zur Lösung spezifischer         Beim Quantencomputing handelt es sich um eine
        Probleme entwickelt. Anwendungen mit           aktuell viel diskutierte Zukunftstechnologie. Erste
        Umweltbezug sind unter anderem die             Anwendungen sind zwar bereits realisiert worden,
        (natur-)wissenschaftliche Simulation im        ein umfassender Einsatz von Quantencomputern,
        Rahmen der Materialforschung, die Stei-        beispielsweise in der Industrie, ist bislang jedoch
                                                       nicht erfolgt. Gegenwärtig erfolgt der Übergang von



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Grundlagenforschung in angewandte Forschung (Fe-                                          stände gleichzeitig von Qubits eingenommen werden
deral Office for Information Security, S. 17). Seit etwa                                  können. Die Verschränkung von Qubits ermöglicht,
2014 gibt es die Möglichkeit, über einen cloudbasier-                                     dass zwei oder mehrere Qubits miteinander verbun-
ten Zugriff Quantencomputer zu nutzen (Ausschuss                                          den werden, wodurch komplexe Rechenoperationen
Digitale Agenda 2018, S. 10). Das Unternehmen IBM                                         gleichzeitig durchführbar sind (Enzweiler et al. 2018;
bietet beispielsweise für Forschung, Entwicklung,                                         Bundesregierung 2021). Konventionelle Computer
Anwendung, Ausbildung und Unternehmen entspre-                                            sind universell einsetzbar, d. h., mit einem Gerät
chende cloudbasierte Zugriffe an.2 In den nächsten                                        lassen sich unterschiedliche Probleme lösen. Für
Jahren sind hier Weiterentwicklungen und Vereinfa-                                        Quantencomputer gilt das derzeit noch nicht, viel-
chungen zu erwarten (Eder 2021). Quantencomputer                                          mehr werden sie für die Lösung spezifischer Proble-
arbeiten aktuell in der Regel nicht eigenständig, son-                                    me entwickelt (Heimisch-Röcker und Müller-Markus
dern vernetzt mit konventionellen Computern, d. h.,                                       2020).
sie können Teilprobleme lösen, für die konventionelle
Computer nicht geeignet sind (Heimisch-Röcker und                                         Für die Entwicklung von Quantencomputern ist es
Müller-Markus 2020). Ob und inwiefern Quantencom-                                         notwendig, spezielle Algorithmen zu entwickeln (dies
puter eines Tages konventionelle Computer vollstän-                                       ist die sogenannte „theoretische Ebene“ der Entwick-
dig ablösen und sich als neuer Standard etablieren                                        lung). Die Anwendung der speziellen Algorithmen
werden, ist nicht seriös beantwortbar, da noch viele                                      kann auf konventionellen Computern simuliert wer-
Details ungeklärt sind (Dyakonov 2018).                                                   den. Neben der Entwicklung von speziellen Algorith-
                                                                                          men muss geeignete Hardware entwickelt werden
Theoretische und technische Grundlagen                                                    (die „praktische Ebene“ der Entwicklung), also der
Im Gegensatz zu etablierten Computern weisen                                              Quantencomputer an sich (Wilhelm-Mauch 2018).
Quantencomputer eine völlig andere Funktionswei-
se auf, sodass sie Rechenoperationen gleichzeitig                                         Die Idee vom Quantencomputing existiert seit den
durchführen können – statt wie konventionelle                                             frühen 1980er Jahren, gewann jedoch erst 1994
Computer nur nacheinander. Möglich wird dies durch                                        durch die Entwicklung des sogenannten Shor-Algo-
zwei Eigenschaften der Qubits3: die Superposition                                         rithmus Aufmerksamkeit (Dyakonov 2018) sowie
und die Quantenverschränkung. Mit Superposition                                           weiteren Arbeiten, in denen der Frage nachgegangen
bzw. Überlagerung ist gemeint, dass anstelle der zwei                                     wurde, für welche Art von Problemen Quantencom-
Zustände 0 oder 1 in herkömmlichen Bits beide Zu-                                         puter geeignet seien. Beispiele für mögliche Anwen-
                                                                                          dungsbereiche sind das Durchsuchen unstruktu-
                                                                                          rierter Datenbanken oder die Faktorisierung großer
                                                                                          Zahlen (Enzweiler et al. 2018). Konkrete Anwen-
                                                                                          dungsbereiche werden weiter unten im Text unter
                                                                                          „Emerging Issues“ aufgezeigt.

                                                                                          Technisch basieren Quantencomputer darauf,
                                                                                          quantenmechanische Systeme, das sind z. B. einzel-
                                                                                          ne Atome oder Ionen, zu kontrollieren, indem diese
                                                                                          vollständig von ihrer Umgebung isoliert werden
                                                                                          (Ausschuss Digitale Agenda 2018, S. 9). Gleichzeitig
                                                                                          müssen diese quantenmechanischen Systeme durch
                                                                                          technische Eingriffe steuerbar sein sowie fehlerfrei
                                                                                          arbeiten (Meschede 2019). Dazu werden zwei Ansätze
                                                                                          bei der Hardware-Entwicklung verfolgt:




2   https://www.ibm.com/de-de/quantum-computing
3   Quantenbits/Qubits sind analog zu den Bits die kleinste Grundrecheneinheit im Quantencomputing.




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1. Atomistische Plattformen, welche als Qubits ein-     nehmen. Dementsprechend ambitioniert sind die
   zelne Atome, Ionen oder Photonen nutzen und          Forschungsprogramme: In den USA wurden allein
2. Festkörperplattfomen, die auf integrierten           2020 rund 1,2 Mrd. US-Dollar für die mehrjährige
   Schaltkreisen basieren (Stollenwerk 2021, S. 11).    Förderung von Quantencomputing festgelegt (Shank-
   Eine technische Herausforderung ist die Skalier-     land 2020), in China erreicht die Förderung ähnliche
   barkeit (Stollenwerk 2021, S. 14 f.). Die aktuell    Dimensionen (Chang 2021; Garisto 2021). In der EU
   vielversprechendsten Festkörperplattformen sind      wurde ebenfalls ein milliardenschweres Förderpro-
   supraleitende Schaltkreise, die bei sehr tiefen      gramm4 auf den Weg gebracht (Europäische Kom-
   Temperaturen betrieben werden müssen, sowie          mission 2018), dessen erste 20 Vorhaben bis 2021
   auf Halbleitertechnologie basierende Systeme wie     gefördert wurden (Europäische Kommission 2021b)
   sogenannte Quantenpunkte (Stollenwerk 2021,          und dem im Jahr 2021 weitere Maßnahmen, wie der
   S. 15, 16–17).                                       Bau eines europäischen Quantencomputers bis 2023,
                                                        gefolgt sind (Europäische Kommission 2021a).
Gegenwärtig ist noch nicht absehbar, welche techni-
sche Plattform einmal dominieren wird, sodass auch      Auch in Deutschland ist das Interesse an Quanten-
in Deutschland verschiedene Ansätze verfolgt werden     computern hoch: Bereits im Jahr 2018 hat die Bun-
(Filip und Leibinger 2021).                             desregierung sich vertieft mit dem Thema Quan-
                                                        tencomputing auseinandergesetzt (vgl. öffentliche
Quantencomputing ist ein internationales wirtschafts-   Anhörung am 06.06.2018). Ein von der Bundesregie-
und forschungspolitisches Schwerpunktthema              rung beauftragtes Expertengremium formulierte eine
Im internationalen Wettbewerb versuchen Deutsch-        Roadmap, in der aufgezeigt wurde, welche künftigen
land und Europa, sich gegenüber den USA und China       Entwicklungsschritte wann umgesetzt werden soll-
zu positionieren und eine Vorreiterrolle einzu-         ten. Kurzfristig sollte durch den Aufbau geeigneter




4    https://qt.eu




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Akteursnetzwerke ein international wettbewerbsfä-                                              ▸ Mit Quantencomputing werden komplexe physika-
higer Quantencomputer mit mindestens 100 Qubits                                                  lische und chemische Berechnungen ermöglicht,
entstehen (Filip und Leibinger 2021, S. 6). Ein solches                                          beispielsweise zur Entwicklung neuartiger Dünge-
nationales Kompetenznetzwerk5 wurde am 15. Juni                                                  mittel oder Materialien (Bobier et al. 2020).
2021 gegründet, in dem mehrere Verbundprojekte
u. a. an quantenbasierten Rechenstrategien forschen                                            ▸ Das Verhalten von Molekülen mit 50 bis 150
(Polian 2021). Das BMBF fördert seit 2018 auf der                                                Atomen könnte modelliert werden, wofür ein her-
Grundlage des Programms „Quantentechnologien                                                     kömmlicher Computer derzeit viele Jahre brauchen
– von den Grundlagen zum Markt“ (Bundesministeri-                                                würde. Eine Anwendung bestünde in der Ent-
um für Bildung und Forschung [BMBF] 2018) Ver-                                                   wicklung optimierter, hocheffizienter chemischer
bundprojekte in Deutschland6 und hat Anfang 2021                                                 Katalysatoren, also Stoffe, mit denen die Reakti-
nochmals rund 2 Mrd. Euro für die Förderung von                                                  onsgeschwindigkeit chemischer Reaktionen ver-
Demonstrationsaufbauten bereitgestellt (Bundesmi-                                                bessert werden kann (Bobier et al. 2020; Uminski
nisterium für Bildung und Forschung [BMBF] 2021;                                                 2020). Dadurch könnten verschiedene, bisher
Faz.net 2021).                                                                                   sehr kohlenstoffintensive Prozesse revolutioniert
                                                                                                 werden – hin zu klimafreundlicheren Verfahren.
Emerging Issues:                                                                                 Dazu gehört etwa die Herstellung von „grünem“
Da universell einsetzbare Quantencomputer bislang                                                Ammoniak, mit einem deutlich geringeren Ener-
noch nicht realisiert worden sind, wird aktuell vor                                              gieaufwand als das bisherige Haber-Bosch-Verfah-
allem ein Diskurs über einzelne potenzielle Anwen-                                               ren oder eine neue und effizientere Methode zur
dungsfelder von Quantencomputern geführt. Anwen-                                                 Herstellung grünen Wasserstoffs. Beide Verfahren
dungsfelder, die im Nachhaltigkeitskontext bzw. mit                                              würden dazu beitragen, emissionsfreie Kraftstoffe
Blick auf Umweltwirkungen künftig realisiert werden                                              für Schiff- und Luftfahrt herzustellen und dabei
könnten, wären beispielsweise (natur-)wissenschaft-                                              helfen, den Verkehrssektor zu dekarbonisieren
liche Simulationen, der Beitrag zur Dekarbonisierung                                             (Bobier et al. 2020).
des Energiesystems sowie die Lösung von Optimie-
rungsproblemen in der Industrie.                                                               ▸ Die Optimierung der energieintensiven Herstel-
                                                                                                 lung von Materialien kann voraussichtlich mit
1. (Natur-)wissenschaftliche Simulationen                                                        Quantencomputing optimiert oder ersetzt werden.
Quantencomputer könnten zur Simulation eingesetzt                                                Durch die erweiterten Simulationsmöglichkeiten
werden, z. B. von chemischen Prozessen oder von                                                  können optimierte chemische Formeln für diese
Materialeigenschaften. So ist es Forschenden von der                                             Materialien entwickelt werden. Beton oder Stahl,
ETH Zürich und von Microsoft Research gelungen,                                                  deren Erzeugung sehr energieintensiv ist, könnte
die komplexe chemische Nitrogenase-Reaktion zu                                                   möglicherweise substituiert werden, was sich
berechnen (Bergamin 2017). Nitrogenase ist wichtig,                                              z. B. wiederum positiv auf die Umweltbilanz von
um den für viele biologische Vorgänge wichtigen                                                  Gebäuden auswirken würde (Bobier et al. 2020;
Stickstoff biologisch verfügbar zu machen7. Das                                                  Uminski 2020). Ein weiteres Beispiel ist der Ein-
verbesserte Verständnis solcher chemischen Reaktio-                                              satz verbesserter Materialien, etwa in Batterien.
nen, kann die Entwicklung neuer Lösungen in vielen                                               Dies könnte die Batterielebensdauer verlängern,
Anwendungsfeldern, nicht zuletzt im Kampf gegen                                                  indem sie sich nicht zersetzen (Mende und Horst-
den Klimawandel unterstützen.                                                                    mann 2021) und mehr Leistung liefern. Im Projekt
                                                                                                 QuESt (Quantencomputer Materialdesign für elek-
Um die vielfältigen Möglichkeiten aufzuzeigen,                                                   trochemische Energiespeicher und -wandler mit
werden an dieser Stelle verschiedene Anwendungen                                                 innovativen Simulationstechniken; Mende und
exemplarisch dargestellt:                                                                        Horstmann 2021) wird beispielsweise an solchen
                                                                                                 neuen Materialien geforscht, deren Eigenschaften



5   https://www.iaf.fraunhofer.de/de/netzwerker/KQC.html
6   https://www.quantentechnologien.de/index.html
7   Damit Stickstoff seine Wirkung z. B. für das Wachstum von Pflanzen entfalten kann, muss er biologisch verfügbar sein. Eine ausführliche Erklärung des Vorgangs ist auf der Internet-
    plattform der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) zu finden (https://faszinationchemie.de/wissen-und-fakten/news/stickstoff-unverzichtbar-fuer-mensch-tier-und-pflanze/,
    abgerufen am 16.09.2022)




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     mithilfe von Quantencomputern simuliert werden.       spielsweise würden somit v. a. dann geladen, wenn
     Perspektivisch sollen mit diesem Projekt langlebi-    gerade viel Strom im Netz vorhanden ist, gleichzeitig
     ge Batterien mit guten Reichweiten für die Elektro-   würden sie als Pufferspeicher für windstille Tage
     mobilität entwickelt werden.                          dienen (Flauger 2020).

Die Beispiele zeigen auf, dass die positiven Effekte       In der Wärmeversorgung von Quartieren könnte
des Quantencomputing in wissenschaftlichen Simu-           Quantencomputing zu effizienter Nutzung von Wärme
lationen indirekter Natur sind, jedoch große Wirk-         und damit Energie- und CO2-Einsparungen führen,
mächtigkeit entfalten können.                              da verschiedene Parameter zu Wetterprognosen,
                                                           Nutzungsmustern und Gebäudeeigenschaften von
2. Dekarbonisierung des Energiesystems                     Hunderten von Gebäuden gleichzeitig und in Echtzeit
Die Dekarbonisierung des Energiesystems durch Inte-        berechnet und Wärmeenergie zielorientiert und opti-
gration erneuerbarer Energien erhöht die Komplexität       miert verteilt werden kann (Flauger 2020).
des Energiesystems und damit auch die Herausforde-
rung einer effizienten Steuerung von Angebots- und         3. Lösung von Optimierungsproblemen in der
Nachfrageseite. Die Unberechenbarkeit bzw. Unzu-           I­ ndustrie
verlässigkeit von Sonnentagen und Windstärken               Automobilunternehmen wie z. B. Volkswagen stehen
beim Betrieb von Solaranlagen oder Windrädern in            vor der Herausforderung, Optimierungsprobleme wie
Kombination mit der dezentralen Energieerzeugung            etwa das Tourenplanungsproblem effizient zu lösen,
durch Privathaushalte erfordern ein ausgeklügeltes          sei es, um die Lieferantenlogistik oder die Fahr-
Angebots- und Nachfragemanagement (oder auch                zeugführung autonomer Fahrzeuge zu verbessern
Lastenmanagement). Der Ausgleich von Angebot                (Quantum Technology and Application Consortium
und Nachfrage mit Blick auf die Kostenseite bzw.            [QUTAC] 2021). Die Lösung dieser Probleme sowie die
Preisentwicklung wird daher immer stärker von den           Steuerung weiterer komplexer industrieller Prozesse,
Datenverarbeitungskapazitäten beteiligter Akteure           z. B. das Flottenmanagement und die Routenplanung
abhängen (Flauger 2020). Zukünftig sollen Quan-             oder Fertigungsprozesse, sollen künftig mithilfe der
tencomputer unterstützen, mit dieser Komplexität            Rechenleistung von Quantencomputern erfolgen.
umzugehen (Khodaei 2020). Dies kann durch intel-            Quantencomputer sollen in der Lage sein, diese und
ligente Algorithmen geschehen, die riesige Mengen           andere Optimierungsprobleme zu lösen, da sie sehr
an verschiedenen Parametern gleichzeitig auswerten          viel komplexere Berechnungen effizient durchführen
und die optimale Balance zwischen Angebot und               können.
Nachfrage herstellen (Flauger 2020). Elektroautos bei-



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In der Logistik kann Quantencomputing genutzt           Direkte Effekte des Quantencomputing beziehen sich
werden, die schnellste Route für Fahrzeuge zu           vor allem auf den Material- und Stromverbrauch der
berechnen, wobei eine riesige Anzahl von Echt-          Quantencomputer selbst. Denn Quantencomputer
zeit-Datenpunkten über Verkehrsstaus o. Ä. berück-      müssten durch herkömmliche Computer program-
sichtigt werden (Liscouski 2021). Dadurch können        miert, betrieben und überwacht werden, erfordern
Staus umfahren und Kraftstoff sowie CO2 eingespart      also eine materialintensive Umgebungsinfrastruktur.
werden. Auch das optimale Management von Flug-          Gleichzeitig wird Energie zur Kühlung und Erzeu-
zeug- oder Fahrzeugflotten mit wenig Stillstandzeiten   gung von Daten (Rechenaufwand) benötigt (Hossen-
oder Umwegen kann durch schnelle und komplexe           felder 2019).
Berechnungen erreicht und damit Umweltwirkungen
in Bezug auf Energie - oder Flächenverbräuche etwa      Der unternehmerisch geprägte Global Future Council
für Parkflächen vermindert werden.                      on Quantum Computing ist der Ansicht, dass deutli-
                                                        che Energieeinsparungen erreicht werden können, da
Wenn Fertigungsprozesse in der Industrie durch          mittels Quantencomputings große Rechenprobleme
Quantencomputing optimiert und redundante Teil-         mit einem Bruchteil der Energie gelöst werden kön-
prozesse vermieden werden, kann das zu Energie-,        nen, die heutige Supercomputer verbrauchen (Global
Material- und damit CO2-Einsparungen in der Indus-      Future Council on Quantencomputing 2020).
trie führen, also zu Umweltentlastungen (Quantum
Technology and Application Consortium [QUTAC]
2021). Gleichzeitig bergen Optimierungen von Pro-
zessen immer das Potenzial (bzw. die Gefahr), dass
Produktionskapazitäten erhöht oder Logistikangebo-
te erweitert werden – und damit Umweltentlastungen
dem Rebound-Effekt zum Opfer fallen. Dieses Risiko
zu minimieren, könnte Aufgabe einer vorausschauen-
den Umweltpolitik sein.

Fazit für Umweltpolitik und -forschung:
Quantencomputing birgt Potenziale für die Zukunft.
Ob die Technologie jedoch einen substanziellen
Beitrag für eine Nachhaltigkeitstransformation
leisten kann, wird deren weitere Entwicklung zeigen.
Aktuell ist anzunehmen, dass hierdurch mittelbar
Energie- und Emissionseinsparungen (v. a. von CO2)
zu erwarten sind. Die bislang in den vorgestellten
Anwendungen diskutierten Lösungen sind jedoch nur
inkrementelle Verbesserungen. Grundsätzlich muss
sichergestellt werden, dass Optimierungen z. B. von
Prozessen nicht zu Rebound-Effekten führen, die den
erreichten Umweltnutzen wieder zunichtemachen.




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    2.2 Kryptowährungen setzen sich global als digitale Währung durch

Trend: Viele Kryptowährungen wie Bitcoin entwi-
ckeln sich sehr dynamisch, immer mehr Unterneh-                                                              (staatlich) anerkannte digitale Währun-
men sowie (digitale) Zahlungsdienstleister akzeptie-                                                         gen auf globaler Ebene durchsetzen.
ren diese als Währungsäquivalent.
                                                                                                        ▸ Aus Umweltsicht ist besonders der Ener-
Emerging Issues:                                                                                          gieverbrauch der traditionellen und ak-
▸ Verändertes Verhältnis zwischen umweltschädli-                                                          tuell dominanten Kryptowährungen wie
  chen und nachhaltigen Kryptowährungen                                                                   Bitcoin problematisch. Das Mining von
▸ Stablecoins mit nachhaltigem Werteanker im                                                              Kryptowährungen verursacht zudem
  Experimentierstadium                                                                                    große Mengen Elektroschrott, für den es
▸ Kryptowährungen etablieren sich zunehmend als                                                           bisher kaum etablierte Recyclingkreis-
  digitales Zahlungsmittel                                                                                läufe gibt. Potenziale der Verbesserung
                                                                                                          des ökologischen Fußabdrucks liegen
                                                                                                          z. B. in der Nutzung von Erneuerbaren
        In Kürze:                                                                                         Energien für ihren Betrieb.

          ▸ Mit der enormen Wertentwicklung                                                             ▸ Kryptowährungen können für verschie-
            von Bitcoin, Ethereum und Co. haben                                                           dene nachhaltige Zwecke verwendet
            sich Kryptowährungen in den vergan-                                                           werden, z. B. für das Vorantreiben des
            genen Jahren von einem Experiment                                                             Ausbaus von Erneuerbaren Energien
            zur Schaffung unabhängiger, digitaler                                                         bzw. der Überwachung von Lieferketten.
            Alternativwährungen hin zu einem Spe-                                                         Genauso gibt es Verwendungen, die
            kulationsobjekt entwickelt. Der anhal-                                                        möglicherweise umweltpolitische Regu-
            tende Spekulationshype und die daran                                                          lation erfordern wie beim Einsatz von
            geknüpfte mediale Aufmerksamkeit                                                              Kryptowährungen im Metaverse,8 wenn
            sowie die intensive Auseinandersetzung                                                        mit (virtuellen) Grundstücken, Immobi-
            von Wissenschaft, Wirtschaft, Politik                                                         lien oder Kunstwerken gehandelt wird.
            und Anlegenden mit Kryptowährungen
            treiben technische Weiterentwicklun-
            gen, die Verbesserung der Ökobilanz der                                           Hintergrund:
            digitalen Währungen und die Schaffung                                             Kryptowährungen sind digitale Vermögenszuschrei-
            staatlicher Rechtsrahmen voran. Dies                                              bungen, die in einer dezentralen Datenbank, i. d. R.
            könnte mittelfristig dazu führen, dass                                            einer Blockchain, hinterlegt sind. Sie haben norma-
            sich Kryptowährungen zukünftig als                                                lerweise keinen intrinsischen Wert, bilden jedoch


8    Das Metaverse ist als ein virtueller Raum konzipiert, in dem Elemente der virtuellen und realen Welt nebeneinander bzw. miteinander verbunden existieren, und in welchem die Men-
     schen der Zukunft miteinander kommunizieren und interagieren können.




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