Wo können wir Kohlendioxid speichern?
Das Konzept, Kohlendioxid (CO2) direkt aus der Luft zu entziehen, hat im Zuge der weltweiten Bemühungen um den Klimawandel an Bedeutung gewonnen. Abbildung 1 zeigt uns, dass die Projekte zur Kohlenstoffabscheidung, -nutzung und -speicherung, die sich entweder in der fortgeschrittenen Entwicklungsphase oder in der frühen und angekündigten Phase befinden, im Jahr 2021 sprunghaft angestiegen sind. Es ist bemerkenswert, dass die Zahl der "Betriebsstätten" in den letzten Jahren relativ stabil geblieben ist.
Abbildung 1: Globale Pipeline kommerzieller Anlagen zur Abscheidung, Nutzung und Speicherung von Kohlendioxid in Betrieb und in Entwicklung, 2010 bis 2021
Quelle: International Energy Agency (IEA), Global pipeline of commercial, Carbon capture, utilisation and storage (CCUS) facilities operating and in development, 2010-2021, IEA, Paris https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/global-pipeline-of-commercial-ccus-facilities-operating-and-in-development-2010-2021.
Die Performance in der Vergangenheit ist kein Indikator für eine künftige Performance und jedwede Investition kann an Wert verlieren
Derzeit sind weltweit achtzehn Anlagen in Betrieb, die sich in Kanada, Europa und den Vereinigten Staaten befinden. Derzeit gibt es zwei technologische Ansätze, CO2 aus der Luft zu entziehen1:
1. Bei der 'Direct-Air-Capture'-Technologie werden feste Filter eingesetzt, die sich chemisch mit CO2 verbinden. Wenn die Filter erhitzt werden, setzen sie konzentriertes CO2 frei, das dann verwendet werden kann.
2. Bei der 'Direct-Air-Capture'-Technologie wird die Luft durch chemische Lösungen geleitet, die das CO2 entfernen und den Rest der Luft an die Umwelt zurückgeben.
Die Kosten, CO2 aus der Luft zu entziehen, hängen von vielen Faktoren ab, und in der aktuellen Forschung wird anerkannt, dass es nicht viele Anlagen gibt, die diese Prozesse in großem Maßstab abwickeln können. Die tatsächlichen Kosten für die Entziehung von Kohlenstoff aus der Luft werden mit dem Bau weiterer Anlagen und der Erhöhung der Abscheidekapazitäten immer genauer ermittelt.
Aber wenn das CO2 aus der Luft entzogen wurde, stellt sich die Frage, was man dann damit macht.
Gestein?
Das Unternehmen Climeworks betreibt das Orca-Gerät. Dabei handelt es sich um das weltweit größte kommerzielle Direct-Air-Capture-Gerät. Das Gerät befindet sich etwa 20 Meilen außerhalb von Reykjavik, Island.
Ventilatoren, die mit geothermischem Strom betrieben werden, saugen die Luft an. Kohlendioxid (CO2) verbindet sich mit einer sandartigen Filtersubstanz. Nach der Zuführung von Wärme wird das CO2 freigesetzt und von einem isländischen Unternehmen namens Carbfix mit Wasser vermischt2.
Carbfix hat entdeckt, dass dieses CO2-Gemisch chemisch mit Basalt reagiert und sich in nur 2 bis 3 Jahren in Gestein verwandelt, während man bisher davon ausging, dass der Mineralisierungsprozess Jahrhunderte dauern würde. Das Bemerkenswerte daran ist, dass es sich um eine dauerhafte Lösung handelt3.
Das Orca-Gerät kann jährlich 4.000 Tonnen CO2 entziehen. Diese Menge entspricht jedoch nur etwa drei Sekunden der jährlichen weltweiten Emissionen der Menschheit, die sich auf etwa 40 Milliarden Tonnen belaufen4.
Die offensichtliche Frage ist also nicht, ob es möglich ist, CO2 aus der Luft zu saugen, sondern ob dies in einem Ausmaß möglich ist, dass dies einen bedeutenden Einfluss auf den Klimawandel hat. Aber eigentlich ist das eine klassische Frage5:
- Ähnliches sagte die Menschheit wahrscheinlich 1980 über den ersten kommerziellen Windpark der Welt, der aus 20 Turbinen und einer Leistung von 600.000 Watt bestand.
- Vierzig Jahre später, im Jahr 2020, war die weltweit installierte Windkapazität mit 740 Gigawatt 1,23 Millionen Mal größer.
Würde die CO2-Abtragsleistung des Orca-Geräts in gleichem Maße gesteigert, so würde dies bis etwa 2060 zu einer CO2-Abtragsleistung von 5 Milliarden Tonnen führen.
Kraftstoff?
LanzaTech fängt Kohlenstoff ein, der bei industriellen Prozessen freigesetzt würde, und nutzt Bakterien, um das Abgas in nachhaltige Chemikalien umzuwandeln. Unternehmen wie der chinesische Stahlhersteller Shougang Group Co. integrieren die Technologie von LanzaTech in ihren Fertigungsprozess6.
Ein derzeitig angewandtes Verfahren erzeugt tatsächlich Treibstoff, wobei die Möglichkeit besteht, Hunderte von Milliarden Gallonen pro Jahr zu erzeugen. Essigsäure bildende Mikroben werden in einem Gärungsprozess eingesetzt, der so eingerichtet werden kann, dass das CO2 aus 1) Industrieabgasen 2) landwirtschaftlichen Prozessen 3) festen Abfällen 4) Biomasse, nur nur einige mögliche Quellen zu nennen, genutzt wird. Das Prinzip beruht auf der Tatsache, dass jeder flüssige Kraftstoff Kohlenstoff enthalten muss - Mikroben sind in der Lage, diesen aus der Luft (CO2) zu entnehmen und in eine chemische Form umzuwandeln, die als Kraftstoff genutzt werden kann7.
Tatsächlich wurden bereits erste Anstrengungen unternommen, synthetische Flugkraftstoffe auf der Grundlage von aus der Luft abgeschiedenem CO2 und Wasserstoff zu entwickeln. Im Szenario Netto-Null-Emissionen bis 2050 wird etwa ein Drittel des Flugkraftstoffbedarfs mit diesen synthetischen Kraftstoffen gedeckt. Derzeit sind die Kosten zu hoch - etwa fünfmal so hoch wie bei herkömmlichen Optionen. Da Innovationen die Kosten senken, werden diese Verfahren immer interessanter8.
Schlussfolgerung: Mit der Abscheidung, Nutzung und Speicherung von Kohlenstoff hat man eine wichtige Maßnahme zur Bekämpfung des Klimawandels in petto
Das Jahr 2022 stellt für viele Technologien eine interessante Zeit dar. Der Erfolg und die Skalierbarkeit sind zwar noch nicht gesichert, aber sie werden immer wahrscheinlicher. Die direkte Entziehung von CO2 aus der Luft wird kein Allheilmittel sein – wir müssen noch an anderen Fronten Fortschritte im Kampf gegen den Klimawandel machen. Dennoch glauben wir, dass dies ein wichtiger Baustein in dem Mix sein wird, um die Welt bis 2050 auf Netto-Null zu bringen.
Quelle:
1 Quelle: “Direct Air Capture: A Key Technology for Net Zero.” IEA. April 2022.
2 Quelle: Wilson, Peter. “Is Carbon Capture Here?” The New York Times. 31 October 2021.
3 Quelle: Wilson, 2021.
4 Quelle: Wilson, 2021.
5 Quelle: Wilson, 2021.
6 Quelle: Ramkumar, Amrith. “Carbon-Transformation Start-up LanzaTech is Going Public in $2.2 Billion SPAC Deal.” Wall Street Journal. 8 March 2022.
7 Quelle: https://www.energy.gov/sites/prod/files/2017/07/f35/BETO_2017WTE-Workshop_SeanSimpson-LanzaTech.pdf
8 Quelle: “Direct Air Capture: A Key Technology for Net Zero.” IEA. April 2022.
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