Emissionsminderung und CO2-Entnahme

Kohlenstoffdioxid (CO2) ist das wichtigste Treibhausgas für den Klimawandel: Es macht ungefähr 86 Prozent der gesamten Emissionen aus. Deutschland hat sich mit dem Klimaschutzgesetz dazu verpflichtet, bis 2045 klimaneutral zu werden. Das bedeutet, dass Deutschland keine CO2-Emissionen mehr verursachen darf. Alle Treibhausgase, die sich nicht vermeiden lassen, müssen ausgeglichen werden. Um dieses Ziel zu erreichen, sind wir auf unterschiedliche Technologien angewiesen, um CO2 aus der Atmosphäre zu entfernen und zu speichern.

Carbon Capture and Storage (CCS): CO2-Abscheidung und -Speicherung 

Diese Technologie fängt entstehende Abgase direkt nach der Verbrennung von Energieträgern wie Kohle oder in anderen Industrieprozessen ein. Das CO2 wird in einem chemischen Prozess von den restlichen Abgasen getrennt, komprimiert und verflüssigt. So kann es zu CO2-Speichern transportiert werden. Das entstehende CO2 wird also gar nicht erst in die Atmosphäre entlassen. Diese Technologie gilt als Klimaschutzmaßnahme, weil CO2 langfristig aus der Atmosphäre gehalten wird. Das ist vor allem für Branchen wichtig, denen es nicht möglich ist, ihren CO2-Ausstoß (weiter) zu verringern. Dazu zählen zum Beispiel die Stahl-, Zement- oder Chemieindustrie. Die Abscheidung von CO2 kostet viel Energie. Um trotzdem klimaneutral zu sein, müssen erneuerbare Energien ausgebaut werden.

Carbon Capture and Utilization (CCU): CO2-Abscheidung und -Verwendung 

Bei CCU wird CO2 aus Verbrennungsprozessen in der Industrie oder bei Kraftwerken abgeschieden und dann für unterschiedliche Zwecke weiterverwendet: als Grundstoff für die Chemieindustrie oder als Zusatzstoff für Baumaterialien wie Beton. Bei einem solchen Kohlenstoffkreislauf wird CO2 langfristig der Atmosphäre entzogen. Wird der Kohlenstoff in kohlensäurehaltigen Getränken oder für synthetische Kraftstoffe verwendet, gelangt er wieder in die Atmosphäre, sodass in diesem Fall lediglich Ort und Zeitpunkt des CO2-Ausstoßes verschoben wurde. Damit die Technologie klimaneutral ist, müssen erneuerbare Energien umfangreich ausgebaut werden, damit die Emissionen nicht mehr durch fossile Energieträger entstehen.

Bioenergy with Carbon Capture and Storage/Utilization (BECCS /BECCU): Bioenergie mit CO2-Abscheidung und -Speicherung/ -Verwendung 

Bei BECCS oder BECCU handelt es sich um die gleichen Technologien wie bei CCS und CCU. In diesen Fällen entsteht CO2, weil Energiepflanzen zum Beispiel bei der Stromerzeugung verbrannt werden. Wird das CO2 danach langfristig gespeichert, können sogar negative Emissionen erzeugt werden, da die Pflanzen zuvor CO2 aus der Atmosphäre gebunden haben – hier wird der Atmosphäre also mehr CO2 entzogen, als ausgestoßen wurde.

Direct Air Capture (DAC): CO2-Abscheidung aus der Luft 

DAC ist eine Technologie, um CO2 direkt aus der Umgebungsluft abzuscheiden. Dieses Verfahren lässt sich mit einem Staubsauger vergleichen. Dabei saugen große Ventilatoren die Umgebungsluft an und filtern das CO2 mithilfe von Stickstoffverbindungen heraus. Die CO2-freie Luft verlässt den Filter wieder. Sind die Filter voll, erhitzen sie sich und reines CO2 wird abgetrennt.Diese Technologie kann sogar negative Emissionen erzeugen, wenn das abgeschiedene CO2 daraufhin unterirdisch gespeichert (DACCS) wird, weil das CO2 zuvor aus der Luft geholt wurde.

Beschleunigte Verwitterung: CO2-Speicherung in Basaltgestein

Die beschleunigten Gesteinsverwitterung verstärkt einen natürlichen Prozess. Silikat- oder Karbonatgesteine können CO2 aus der Atmosphäre binden. Dazu werden sie zermahlen und auf landwirtschaftlichen Flächen oder im Ozean verteilt. Ein Silikatgestein, mit dem dieser Prozess gut funktioniert, ist Basalt. Um jährlich eine Milliarde Tonnen CO2 zu binden, benötigt man allerdings drei Milliarden Tonnen Basaltgestein pro Jahr. Basaltgestein kommt aber sehr häufig vor, vor allem in Regionen mit vulkanischen Aktivitäten. In Deutschland kommt Basalt zum Beispiel in der Vulkaneifel oder im Süden von Baden-Württemberg vor.

Aufforstung

Bäume speichern CO2 und können es somit der Atmosphäre entziehen. Daher werden immer wieder verstärkt Bäume gepflanzt, um klimaneutral zu werden. Um weltweit alle für die Klimaziele notwendigen CO2-Emissionen zu entfernen, wird allerdings sehr viel Platz benötigt – insgesamt eine Fläche von 1,2 Milliarden Hektar. Das ist fast so viel Fläche, wie weltweit an Ackerfläche für den Anbau von Lebensmitteln verfügbar ist. Es könnte also Flächenkonkurrenz entstehen. Durch den Klimawandel kommt es darüber hinaus immer wieder zu Dürreperioden und Waldbränden. In diesem Fall wird das gespeicherte CO2 wieder in die Atmosphäre entlassen. 

Vernässung von Mooren

In Deutschland sind Moorböden überwiegend entwässert und landwirtschaftlich genutzt. In diesem Fall emittieren sie eine große Menge Treibhausgase – knapp sieben Prozent der gesamten deutschen Treibhausgasemissionen. Wiedervernässte Moore stoßen weniger Treibhausgase aus und können CO2 binden – trotz deutlich kleinerer Fläche speichern sie in Deutschland so viel CO2 wie Wälder. Abgestorbene Pflanzen werden durch das Wasser in Mooren vom Sauerstoff getrennt und nicht vollständig zersetzt. Dadurch entsteht Torf. Dieser Torf speichert sämtliches CO2, das die abgestorbenen Pflanzen vorher bei ihrem Wachstum aufgenommen haben.

CO2-Speicherung in Pflanzenkohle

Aus Resten von Biomasse kann Pflanzenkohle hergestellt werden, indem sie stark erhitzt wird. Die Biomasse verbrennt nicht, sondern wird verkohlt, da dieser Prozess unter Ausschluss von Sauerstoff stattfindet. Dadurch gelangt das CO2 nicht in die Atmosphäre. So kann sie Kohlenstoff für mehrere Jahrhunderte binden. Die Landwirtschaft setzt sie als Düngemittel ein.

Ozeandüngung

Diese Methode soll Algen dazu anregen, mehr Fotosynthese zu betreiben. Dazu werden die Ozeane mit Eisenspänen gedüngt. Die Algen bilden Blüten, die CO2 speichern können. Auch wenn diese Blüten absterben und zum Meeresboden sinken, speichern sie das CO2 weiter. Diese Methode ist sehr umstritten, da unklar ist, ob die Algen tief genug sinken, um das gespeicherte CO2 langfristig der Atmosphäre zu entziehen. Außerdem sind Schäden für die Meeresumwelt bei dieser Methode wahrscheinlich, da sie stark in das marine Ökosystem eingreift. 

Wir haben bereits einen Artikel veröffentlicht, in dem Expert*innen zu dieser und weiteren Methoden zur CO2-Reduktion befragt wurden.