Die Blockchain-Technologie gilt als vielversprechende Methode, um Transaktionen künftig dezentral und trotzdem sicher abzuwickeln. Denn die mit kryptografischen Rechenoperationen gesicherte und verteilte Struktur der Blockchain stellt sicher, dass die Transaktionen – beispielsweise eine Bezahlung mit Bitcoins oder auch ein Vertrag – nicht nachträglich verändert oder gefälscht werden können. Konkret bedeutet dies: Bevor an die Kette der weltweit verfügbaren Blockchain ein neuer Block mit Transaktionen angehängt werden kann, muss für ihn eine kryptografische Rechenoperation durchgeführt werden. Diese sogenannte Hashfunktion erzeugt aus einem Text oder anderen Daten eine quasi zufällige Abfolge von Ziffern und Zahlen. Einmal erzeugt, sind die Details der Transaktion mit diesem Hash verschlüsselt, andererseits manipulationssicher, denn jede nachträgliche Veränderung verändert auch den Hash. Diese Technologie kann damit zum Beispiel für finanzielle Transaktionen, aber auch zur Absicherung von Verträgen, zur Kontrolle von Lieferketten und in der Logistik eingesetzt werden.
CO2-Fußabdruck der Bitcoin-Industrie
Das Problem ist jedoch der Rechenaufwand für die Blockchain-Operationen, wie sich am Beispiel der Blockchain-basierten Kryptowährung Bitcoin zeigt. Rückgrat dieses Systems sind die Bitcoin-Miner, deren Hochleistungsrechner die kryptografischen Funktionen lösen, durch die neue Blöcke für Blockchains erzeugt werden. Wer zuerst den Hash für eine Transaktion liefert, bekommt Geld in Form von Bitcoins. Diese Anreize in Kombination mit absichtlich eingeführten Erschwernissen führen dazu, dass die Bitcoin-Miner immer leistungsfähigere und damit auch stromfressendere Prozessoren einsetzen. Schon 2018 schätzten Forscher, dass das globale Bitcoin-System dadurch im Jahr so viel Strom verbraucht wie Irland oder Dänemark. Welche Folgen dies für die Treibhausgas-Emissionen der Blockchain-Technologie und deren CO2-Fußabsdruck hat, haben nun Shangrong Jiang von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und seine Kollegen nun näher untersucht.
Als Fallbeispiel wählte das Forschungsteam dabei die Bitcoin-Miner in China – dem Land, in dem zurzeit rund 78 Prozent aller weltweiten Bitcoin-Mining-Operationen durchgeführt werden. “Wegen der Nähe zu den Herstellern der speziellen Hardware und dem Zugang zu billigem Strom hat sich die Mehrheit der Mining-Anlagen in China angesiedelt”, erklären die Wissenschaftler. “Ohne entsprechende Interventionen und Maßnahmen könnten sich die intensiven Blockchain-Operationen in China aber schnell zu einer Bedrohung für die Klimaschutzziele des Landes auswachsen.” Denn anders als in vielen skandinavischen Ländern, wo Wasserkraft günstigen Strom liefert, nutzen die Bitcoin-Miner in China noch immer zum großen Teil Strom aus Kohle – und treiben so den Energieverbrauch und die CO2-Emissionen des Landes in die Höhe.
