CO2 einfangen und verwerten – Was ist möglich?

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Quelle: Lehner, Markus (2021): Carbon Capture and Utilization (CCU). CCCA Factsheet #32. Online zugänglich unter https://ccca.ac.at/fileadmin/00_DokumenteHauptmenue/02_Klimawissen/FactSheets/32_carbon_capture_and_utilization_20210426.pdf

Wie können wir verhindern, dass immer mehr CO2 in der Atmosphäre abgeladen wird? Einerseits, indem wir Energie nicht mehr aus fossilen Brennstoffen gewinnen, sondern aus erneuerbaren Quellen. Andererseits aber auch dadurch, dass wir verhindern, dass das CO2, das bei industriellen Prozessen entsteht, in die Atmosphäre gelangt. Gearbeitet wird an zwei Gruppen von Technologien. Bei der einen geht es darum, Kohlenstoff langfristig zu speichern: Carbon Capture and Sequestration (CCS). Bei der zweiten Gruppe geht es darum, CO2 zu nutzen, um daraus kohlenstoffhaltige Produkte zur Weiterverarbeitung zu gewinnen: Carbon Capture and Utilization (CCU). Zur zweiten Gruppe von technischen Möglichkeiten hat das Climate Change Center Austria (CCCA) kürzlich sein 32. Factsheet herausgebracht.1

Einfangen oder zurückholen?

In erster Linie geht es bei CCU darum, CO2 einzufangen, bevor es in die Atmosphäre gelangt. Dafür kommen vor allem die Abgase aus der Zement- und Stahlproduktion in Frage. Es werden aber auch Methoden entwickelt, um CO2 direkt aus der Luft zu gewinnen (Direct Air Capture). Grundsätzlich wird sehr viel Energie benötigt, um CO2 zu gewinnen, und zwar umso mehr Energie, je geringer die Konzentration von CO2 ist. Daher ist CCU nur sinnvoll, wenn bei einem Prozess nicht mehr CO2 freigesetzt als gewonnen wird. Die gesamte CO2-Bilanz eines solchen Prozesses muss beachtet werden. Im Wesentlichen heißt das, dass der Prozess sinnvoll nur mit „sauberer“ Energie betrieben werden kann.

Für die CO2-Gewinnung aus Punktquellen (also direkt ab Schlot, sozusagen), sind Technologien schon bis zur industriellen Reife entwickelt. Herstellen könnte man im Prinzip alle Produkte, die Kohlenstoff enthalten. Interessant wäre zum Beispiel die Produktion von Harnstoff für Stickstoffdünger oder Kunstharze, oder von Polyol, dessen Endprodukt Polyurethan aus dem Baumarkt als PU-Schaum bekannt ist. Auch Methanol könnte man so gewinnen, das Ausgangsbasis für viele verschiedene chemische Produkte ist. Synthetischer Diesel und synthetisches Kerosin könnten ebenfalls erzeugt werden.

Geforscht wird auch daran, mineralische Rohstoffe durch Reaktion mit CO2 in Karbonate umzuwandeln, die dann zum Beispiel als Baustoff-Zuschläge verwendet werden könnten. Hier werden auch Möglichkeiten zur langfristigen Speicherung von Kohlenstoff untersucht.

Wie groß wäre der Nutzen von CCU?

Wie viel CO2 könnte auf diese Weise nun eingespart oder gar zurückgeholt werden? Hier gehen die Schätzungen sehr weit auseinander: Sie reichen von mehreren 100 Millionen Tonnen CO2 im Jahr bis zu 10 bis 15 Gigatonnen im Jahr 2050. Da der von Menschen verursachte CO2-Ausstoß 35 Gigatonnen (nach anderen Schätzung 40 Gigatonnen) pro Jahr beträgt, könnte das je nachdem einen Tropfen auf den heißen Stein bedeuten oder einen bedeutenden Beitrag zur Eindämmung des Klimawandels. Grund für diese unterschiedlichen Einschätzungen ist, dass viele dieser Verfahren sich noch in der Entwicklung befinden, und dass ihre Wirtschaftlichkeit noch nicht absehbar ist. Je nach Produkt dürften sie die Kosten 50 € bis 1000 € pro Tonne genutztem CO2 nicht überschreiten, damit der Prozess gewinnbringend eingesetzt werden kann.

Derzeit steht für die industrielle Anwendung der Prozesse auch nicht genügend Strom aus erneuerbaren Quellen zur Verfügung. Und diese Prozesse brauchen, wie schon anfangs erwähnt, sehr viel Energie. Außerdem ist für die Klimawirksamkeit entscheidend, wie lange der Kohlenstoff in den Produkten gebunden bleibt: Bei Treibstoffen wird das CO2 schon nach Tagen oder Wochen wieder freigesetzt, bei Baustoffen kann das erst nach Jahrzehnten sein.

Es ist also noch nicht wirklich abzuschätzen, welche Bedeutung CCU bei der Eindämmung des Klimawandels wirklich haben kann. Doch in einigen Bereichen ist es dringend nötig, die Technologie voranzutreiben: Bei der Zementproduktion fallen fast 8 Prozent aller CO2-Emissionen an. Dieses CO2 muss möglichst schnell eingefangen werden. Grünes Kerosin aus einem CCU-Prozess wäre ebenfalls eine Möglichkeit, die Emissionen im Luftverkehr relativ schnell zu reduzieren.

Das Factsheet ist online frei zugänglich.

Gesichtet: A: B.

Titelbild: Richard Hurd: Exxon oil refinery near Chicago (edited). CC BY-SA 2.0


1 In einem weiteren Sinn könnte man unter CCU zum Beispiel auch Aufforstung und die Nutzung des Holzes als Baustoff oder Rohstoff für Treibstoff oder chemische Produkte verstehen. Das Factsheet bezieht sich aber auf CCU im engeren Sinn.

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Mai 2021: Höchste jemals gemessene CO2-Konzentration in der Atmosphäre

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Das NOOA Observatorium auf dem Mauna Loa in Hawaii meldete für Mai die höchste jemals gemessene CO2-Konzentration. Sie betrug im Monatsdurchschnitt 419,13 ppm. Zum Vergleich: Im Mai 2020 betrug sie 417 ppm. Der Anstieg entspricht dem der letzten Jahre. Der wirtschaftliche Rückgang durch die Covid-19-Pandemie hat in den Messungen praktisch keine Spur hinterlassen. „Wir brauchen Einschnitte, die viel schärfer und viel nachhaltiger sind als die durch Covid-19 bedingten Schließungen“, sagt Ralph Keeling, der Leiter des Beobachtungsprogramms auf dem Mauna Loa. Sein Vater Charles Keeling entdeckte als erster, dass der CO2-Gehalt der Atmosphäre trotz jahreszeitlicher Schwankungen von Jahr zu Jahr steigt. Nach ihm ist die Keeling-Kurve benannt, die diese Schwankungen und den Anstieg aufzeichnet.

Keeling-Kurve
Quelle: Wikimedia Commons CC BY-SA 4.0


Im Mai wird regelmäßig die höchste CO2-Konzentration gemessen. Danach beginnen die Pflanzen auf der Nordhalbkugel, der Atmosphäre CO2 zu entziehen.

Gesichtet: A. B.

Titelbild: Gerd Altmann auf Pixabay

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