Was ist CO₂-Abscheidung und -Speicherung bzw. Carbon Capture and Storage?

Um die Ziele des Pariser Abkommens bis 2050 Netto Null (net zero) und somit die Erderwärmung auf unter 2 Grad bestenfalls auf 1,5 Grad Ziel zu begrenzen, sind weltweit drastische Massnahmen zur CO₂-Reduktion unausweichlich. Langfristig muss auf den Verbrauch von fossilen Brennstoffen verzichtet werden. Im Moment ist dies allerdings illusorisch. Ohne CO₂-Abscheidung und -Speicherung im grossen Stil, werden wir weder Netto Null noch die gesteckten Klimaziele erreichen.

Der Mensch und unsere wirtschaftlichen Aktivitäten haben immer einen Einfluss auf unser Klima, fast jede Aktivität geht mit einem CO₂-Fussabdruck einher. So sind beispielsweise die weltweite Abholzung von Wäldern und die intensive Landwirtschaft eine hohe CO₂-Quelle. Es wird geschätzt, dass Abholzung zwischen 8-10 % der globalen CO₂-Emissionen ausmacht (Quelle: Statista). Dies entspricht einem Vielfachen der jährlichen CO₂-Emissionen, welche die gesamte Flugindustrie in einem Jahr verursacht (ca. 3,5 % der weltweiten CO₂-Emissionen).

CO₂-Abscheidung und -Speicherung bzw. Carbon Capture and Storage ist eine Technologie, welche das Potential hat, CO₂ in grossem Stil bindet und dazu beiträgt, CO₂ netto zu reduzieren. Passiert dies spricht man Aufgrund dieser Netto-Kohlenstoffentnahme von einer Negativemissionstechnologie. Anbei ein Kurzbeschrieb eine Übersicht über verschiedene Technologien und CO₂-Abscheidung und -Speicherung bzw. Carbon Capture and Storage Projekttypen.

Bioenergiespeicherung

"Bioenergie mit CO₂-Abscheidung und -Speicherung" bezieht sich auf einen Prozess, bei dem CO₂ aus Brennstoffen wie Biomasse oder Biogas entfernt und gespeichert wird, anstatt in die Atmosphäre freigesetzt zu werden. Hierbei wird das CO₂ aus den Brennstoffen getrennt und anschliessend entweder unterirdisch in geologischen Formationen oder in anderen Speichermedien wie Salzkavernen gespeichert.

Natürliche Sequestrierung

CO₂ bzw. Kohlenstoff wird ständig und auf natürliche Weise von der Natur absorbiert. Torfmoore, Wälder und Feuchtgebiete sind für ihre Aufnahmefähigkeit bekannt. Weltweit gibt es über 3 Millionen Quadratkilometer natürliche Torfgebiete, die jährlich 0,37 Gigatonnen CO₂ binden. Ihre Böden enthalten mehr als 600 Gigatonnen Kohlenstoff. Weltmeere sind die grösste, unsere Wälder die zweitgrösste natürliche CO₂-Senke.

Wälder können bis zu 11 Tonnen CO₂ pro Hektar (10'000 m2) und Jahr binden. Weltweit speichern sie etwa 400 Gigatonnen Kohlenstoff, wobei die tropischen Wälder mehr Kohlenstoff speichern als die Wälder in kalten Klimazonen.

Carbon Farming

Carbon Farming, regenerative Landwirtschaft oder auch Agroforstwirtschaft sind allesamt Begriffe, die sich auf die Anwendung landwirtschaftlicher Praktiken beziehen, die das Potenzial für die Kohlenstoffbindung in der Nahrungsmittelproduktion erhöhen. Carbon Farming bezieht sich auf eine Reihe von Landnutzungspraktiken, die darauf abzielen, Kohlenstoff aus der Atmosphäre zu entfernen und in Böden, Pflanzen und anderen Landschaftskomponenten zu speichern. Diese Praktiken umfassen unter anderem die Förderung von agroforstischen Systemen, die Verwendung von Gründüngung, den Aufbau von Bodenorganismen und die Wiederaufforstung. Carbon Farming wird nicht als Ersatz für den Übergang zu erneuerbaren Energien und andere Massnahmen zur Emissionsreduktion angedacht, sondern als ergänzende Strategie.

Carbon Farming erfordert eine drastische Abkehr von der konventionellen Landwirtschaft, welche oft Böden auslaugt und zur Verödung führt.

Kohlenstoffabscheidung und -speicherung

Neben den natürlichen Prozessen, die Kohlenstoff speichern, ist es auch möglich, CO₂-Emissionen aus einer Quelle (in der Regel aus der industriellen Produktion) abzuscheiden und manuell an verschiedenen Orten zu speichern. In der Regel handelt es sich dabei um eine so genannte CCS-Anlagen (Carbon Capture and Storage). Diese technischen Anlagen zielen darauf ab, Treibhausgasemissionen (insbesondere Kohlenstoffdioxid CO₂), zu erfassen, zu konditionieren und zu speichern, anstatt sie in die Atmosphäre freizusetzen.

Geologische Sequestrierung

Die Erde ist voll von unterirdischen Löchern, die durch natürliche geologische Prozesse aber auch durch menschliche Handlungen wie Bergbau oder Öl- und Gasförderung entstanden sind. Bei geologischer Sequestierung werden diese Hohlräume genutzt um Kohlenstoff (CO₂) zu speichern, nachdem er abgeschieden wurde. Allerdings ist es ein kostspieliger und komplizierter Prozess. Das CO₂ muss auf etwa 100 bar komprimiert werden. In dieser Form kann es über eine Pipeline zum Ort der Speicherung transportiert und tief in den Untergrund injiziert werden, in der Regel etwa 1 km tief. Schätzungen zufolge könnten bis zu 90 % der Kohlenstoffemissionen aus der industriellen Nutzung fossiler Brennstoffe durch CCS aufgefangen und auf diese Weise gespeichert werden.

Sequestrierung durch Algen

Eine weitere Sequestrierungstechnik ist die Verwendung von Algen, einer Wasserpflanze, die eine hohe Kohlenstoffaufnahmekapazität besitzt. Schätzungen zufolge binden die in den Ozeanen der Erde natürlich wachsenden Algen derzeit 173 Millionen Tonnen CO₂ pro Jahr, was ca. 50 Tonnen oder mehr pro Hektar entspricht.

Chemische Sequestrierung (z. B. mittels Baumaterialien)

Es basiert auf Konzept CO₂ in Materialien wie beispielsweise Zement zu binden. Mehrere Start-Up-Unternehmen stellen Zement und Beton für den Bau her und injizieren ihn mit abgeschiedenem CO₂. Diese Technik ist eine sehr vielversprechend Dekarbonisierungs-Technologie für den Bausektor.

Mit negativen Emissions-Technologien können schwer oder gar nicht zu vermeidende Emissionen ausgeglichen werden, die in der Zukunft weiterhin anfallen werden. Laut dem IPCC sind die Kapazitäten für die geologische CO₂-Speicherung weltweit sehr gross und es können mindestens 2'000 Milliarden Tonnen CO₂ sicher und permanent gespeichert werden.