CO2 Speicher als ein Baustein für die Klimaziele

In dem Bericht heißt es, dass wir in allen Szenarien, in denen wir die 1,5 Grad nicht oder nur wenig überschreiten wollen, CDR-Methoden nutzen müssen – in einer Größenordnung von 100 bis 1000 Gigatonnen CO2 im Laufe dieses Jahrhunderts (eine Gigatonne: eine Milliarde Tonnen). Zum Vergleich: 2019 lag der weltweite CO2-Ausstoß bei etwa 36,4 Milliarden Tonnen, das sind etwa 36 Gigatonnen. Wir müssen bald also deutlich mehr CO2 wieder aus der Luft bekommen, als wir aktuell ausstoßen. Um das zu schaffen, gibt es mehrere Methoden. Wir stellen euch die realistischsten vor:

(Wieder-) Aufforstung:

Es wäre sicher die klimaschonendste und umweltfreundlichste Maßnahme. Wir forsten große Flächen wieder mit Bäumen auf und schaffen damit langfristig neue Wälder. Bäume sind natürliche CO2-Speicher: Sie binden Kohlenstoff durch die Fotosynthese und holen ihn so aus der Atmosphäre.

Deutschland setzt große Hoffnungen in diese naturnahe Lösung. Laut einer Studie des Umweltbundesamts (UBA) schafft es die Bundesrepublik bis 2050 95 bis 97 Prozent ihrer Treibhausgasemissionen zu reduzieren. Die restlichen rund 60 Millionen Tonnen CO2 sollen dann durch natürliche Senken – also Wälder, Moore und nachhaltige Landwirtschaft – aus der Luft gebunden werden. Weltweit liegt das CO2-Entnahmepotenzial durch Wälder im Jahr 2050 bei etwa 0,5 bis 3,6 Gigatonnen. “Allerdings ist die Biodiversität und auch das Potenzial für natürliche Kohlenstoffsenken nicht nur in Deutschland durch kritische Dürrephasen und Wasserknappheit gefährdet”, sagt Benno Hain vom UBA.

Die Vorteile:

• ökologisch und umweltverträglich
• mehr Holz (= nachhaltiges Baumaterial)
• Wälder bieten Naherholung, filtern Grundwasser und versorgen uns mit sauberer Luft

Die Nachteile:

• Dürreperioden und Extremwetter gefährden Biodiversität, Konflikte um Wasser nehmen zu
• Waldbrände gefährden dauerhafte Speicherung von CO2
• großer Flächenbedarf für Wälder
• Aufforstung mit falschen Baumarten kann Biodiversität negativ beeinflussen
• durch Wälder absorbiert die Erde mehr Sonnenstrahlen und kann sich weiter erwärmen, Wälder gleichen das durch CO2-Bindung nur zum Teil aus

Wiedervernässung von Mooren

Moore nehmen weltweit zwar nur etwa drei Prozent der Fläche ein, binden aber um die 500 Gigatonnen CO2. Das ist zweimal mehr Kohlenstoff als die gesamte Biomasse aller Wälder. Das Problem ist nur, dass wir jährlich Moore entwässern. Sie können das CO2 dann nicht mehr speichern und es entweicht in die Atmosphäre. Jährlich treten aus Mooren zwei Gigatonnen CO2 aus, etwa fünf Prozent der weltweiten Emissionen. Wenn die Moore ursprünglich nass sind – oder wir sie wieder bewässern – sind sie ein prima Speicher für CO2 und verhindern, dass noch mehr der Treibhausgase ungebremst in die Atmosphäre gelangen.

Die Vorteile:

• sehr umweltschonend und natürlich
• nasse, torfbildende Moore binden etwa 0,25 bis 0,5 Tonnen CO2 pro Hektar und Jahr
• Moore könnten sich durch innovative Landwirtschaft nutzen lassen

Die Nachteile:

• trockengelegte Moore sind wertvolles – einfach nutzbares – Ackerland

Künstliche Verwitterung von Gestein:

Wenn Gestein verwittert, bindet es CO2. “Wir können das etwa in Gebirgen an Abbruchkanten häufig sehen. Dort ist frisches Gestein meist farbiger und weniger gräulich verfärbt als umliegendes Geröll. Dieser Prozess läuft in der Natur automatisch ab, dauert jedoch Tausende von Jahren”, sagt Dr. Andreas Oschlies, Leiter der Forschungseinheit Biogeochemische Modellierung am Geomar Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung in Kiel.

Dieser chemische Prozess lässt sich beschleunigen, indem man Gesteine wie Basalt oder Karbonat zermahlt und auf Ackerflächen oder in den Ozeanen verteilt. Durch die Zerkleinerung haben die Steine mehr Kontaktfläche mit der Luft und können so während der Verwitterung schneller das CO2 binden. “Aus meiner Sicht ist das eine sehr vielversprechende und naturnahe Methode”, so Oschlies. Laut einer Studie der Stiftung Wissenschaft und Politik ließen sich so im Jahr 2050 weltweit zwei bis vier Gigatonnen CO2 speichern.

Die Vorteile:

• natürlicher Prozess, lässt sich beschleunigen
• verträglich mit Ackerbau
• kann gegen Ozean-Versauerung helfen

Die Nachteile:

• große Mengen Gestein sind nötig: in Deutschland zwei Tonnen pro Kopf
• Logistik- und Transportproblem
• Methode ist recht unerforscht, daher noch riskant

CO2 bei der Entstehung einfangen und speichern – CCS

CCS steht für Carbon Capture and Storage – auf Deutsch: Abscheidung und Speicherung von Kohlendioxid. Vereinfacht gesagt bedeutet CCS, dass CO2, das in der Industrie entsteht, aus den Abgasen getrennt, verflüssigt und eingelagert wird. CCS zieht daher nicht CO2 aus der Atmosphäre, sondern setzt schon einen Schritt früher an: Es verhindert, dass bei der Produktion überhaupt CO2 in die Atmosphäre aufsteigen kann.

Einen Haken gibt es: “Um das CO2 dauerhaft zu entfernen, muss es in unterirdische Speicher gebracht werden. Infrage kämen dafür ehemalige Gasfelder oder sichere Gesteinsformationen unter der Erde”, erklärt Peter Viebahn, Leiter des Forschungsbereichs Sektoren und Technologien in der Abteilung Zukünftige Energie- und Industriesysteme am Wuppertal-Institut. Das alles produziert natürlich hohe Kosten, die bisher noch nicht spürbar gesenkt werden konnten. Zudem ist eine Speicherung in Deutschland verboten. Das CO2 müsste also über Pipelines oder Tankschiffe zu Speicherstätten etwa in der norwegischen Nordsee transportiert werden.

Die Vorteile:

• Option für Industrien, die Ausstoß nicht einstellen können
• Technologien für unterirdische Speicherung von CO2 sind in ersten Beispielen erprobt

Die Nachteile:

• hoher Energieaufwand für CO2-Abtrennung, würde den Verbrauch der fossilen Rohstoffe noch erhöhen
• Vorbehalte in Deutschland aufgrund von Sicherheitsbedenken

CO2 aus der Luft absaugen – DAC

Mithilfe von Direct Air Capture (DAC) lässt sich CO2 direkt aus der Luft herausfiltern. DAC-Anlagen könnt ihr euch wie große Ventilatoren vorstellen: Sie saugen Luft ein und durch chemische Prozesse bleibt das Kohlenstoffdioxid in Filtern hängen, während sie die restliche Luft wieder auspusten. Diese Anlagen sind nicht an einen bestimmten Ort gebunden und könnten überall aufgestellt werden – sogar in der Wüste. Das herausgefilterte CO2 können Unternehmen entweder zur Herstellung von synthetischen Kraftstoffen nutzen – oder es einspeichern.

Benno Hain vom UBA könnte sich DAC auch in Deutschland vorstellen. “Für bestimmte Industrieprozesse wird Kohlenstoff benötigt. Für diesen Bereich könnte der Einsatz der Technologie sinnvoll sein. Was dafür aber noch fehlt, ist die klimaneutrale Energie zum Betrieb dieser Anlagen. Klar ist: Mit dem kostbaren erneuerbaren Strom, den wir hier haben, sollten wir zuallererst fossile Energieträger ersetzen”, so Hain.

Die Vorteile:

• standortunabhängig
• Anlagen können platzsparend nebeneinanderstehen
• DAC-Anlagen können Kohlenstoffbedarf der Industrie, da wo unvermeidlich, bereitstellen
• mit DAC kann über 2050 hinaus CO2 entnommen werden, um die Erdtemperatur zu senken

Die Nachteile:

• Technologie ist noch in Forschung
• hoher Energiebedarf beim Betrieb der Anlagen, daher erst durch Nutzung von erneuerbaren Energien wirklich sinnvoll

CO2 durch Bioenergie einspeichern – BECCS

Zur Erzeugung von Ökostrom oder Biokraftstoff benötigen wir Biomasse, also Pflanzen. Die binden während ihres Wachstums CO2. Das wird bei der Produktion der Bioenergie wieder freigesetzt, lässt sich während der Herstellung aber abscheiden und speichern. Bioenergie mit CO2-Abscheidung und Speicherung (BECCS) kombiniert also die Produktion von Bioenergie mit CCS. Das CO2 wird dadurch dauerhaft aus der Luft geholt. Das Entnahmepotenzial dieser Technologie schätzen Expert:innen im Jahr 2050 auf weltweit bis zu fünf Gigatonnen CO2.

Die Vorteile:

• BECCS erzeugt Ökoenergie
• Einlagerung von CO2 in geprüften und gesicherten unterirdischen Lagern sicher

Die Nachteile:

• Energiepflanzen brauchen große Plantagen
• Pflanzen benötigen Wasser und Düngemittel, Konflikt mit Nahrungsmittelproduktion und Biodiversität

Vorreiter Norwegen?

Norwegen speichert jetzt schon CO2 unter der Erde und will bald auch CO2 aus anderen EU-Ländern in seinen tiefen Nordseespeichern aufnehmen. Unter dem Projektnamen Northern Lights hat das norwegische Parlament beschlossen, ein Konzept für die groß angelegte Speicherung von CO2 zu entwickeln. Ziel des Projekts ist es, mithilfe von CCS-Technologie das abgeschiedene CO2 aus unvermeidlichen Emissionsprozessen der Metall- und Zementindustrie mit Schiffen europaweit nach Norwegen zu transportieren. Vor Ort soll das CO2 über Pipelines ins Gestein des Nordseebodens gepresst werden.

In den zukünftigen CO2-Speicherprojekten wird von den Norwegern auch ein neuer Arbeitsmarkt gesehen. “Die Vorbehalte gegenüber CCS sind dort nicht groß”, sagt Schmidt-Hattenberger. Sicherlich auch, weil es bereits Erfahrung mit solchen Projekten gibt. Seit 1996 hat Norwegen 22 Millionen Tonnen CO2 eingespeichert (Stand 2017). Zudem arbeiten in Norwegen viele Menschen in der Öl- und Gasindustrie und sind mit unterirdischen Speichertechnologien vertraut. Norwegen setzte außerdem auf eine höhere CO2-Steuer: Mit Preisen von circa 50 Euro pro Tonne schafften sie es, die CCS-Projekte rentabel zu machen.

Dekarbonisierung to go

Auch in anderen Ländern gibt es Pilotprojekte. Ein Schweizer Unternehmen hat etwa eine Filteranlage auf dem Dach einer Müllverbrennungsanlage installiert, die dort das CO2 aus der Atmosphäre saugt. In Island arbeiten Forschende mit einem Energieversorger zusammen und filtern CO2 aus der Luft, um es dann mit Wasser vermischt mehrere Hundert Meter tief in den Fels zu pumpen, wo es neue Minerale bildet. Auch wenn es sich noch eher um kleinere Projekte handelt, das Potenzial ist enorm.

Gute Beispiele, auf die Deutschland und auch die EU schauen sollten. Die Länder wissen, dass sie eine Strategie brauchen, um das CO2 langfristig aus der Atmosphäre zu bekommen. Bisher gibt es noch keinen fertigen Masterplan. Höchste Zeit also, das zu ändern.