Kohlenstoff-Senken

Carbon Capture

Bei der CO₂-Abscheidung (Carbon Capture) sind 2 Teilbereiche zu unterscheiden: CO₂-Vermeidung und negative Emissionen.

Bei der Vermeidung wird ein Großteil der CO₂-Emissionen direkt bei der Entstehung z.B. an einem Kohlekraftwerk abgefangen, wodurch das CO₂ nicht in die Atmosphäre gelangt und der Erzeuger ansatzweise klimaneutral arbeiten kann.

Zum anderen kann CO₂ durch verschiedene Verfahren auch direkt der Atmosphäre entzogen werden. Dies führt zu negativen Emissionen.

Vermeidung CO₂-Emissionen

Das Abfangen der CO₂ Emissionen direkt beim Erzeuger wird Carbon Capture genannt. Hier werden aus Kostengründen nicht mehr als 90% der CO₂ Emissionen herausgefiltert.
Daneben gibt es noch ein weiterführendes Verfahren namens Carbon capture, utilisation and storage - kurz: CCUS. Es besteht aus drei Hauptschritten: Abscheidung des CO₂ an der Quelle, Verdichtung für den Transport und anschließende Weiterverarbeitung des CO₂ (Utilisation) oder die anschließende Verpressung tief in eine Gesteinsformation, in der es dauerhaft gespeichert werden kann (Storage).

Negative Emissionen

In einigen Bereichen, z.B. in der Landwirtschaft, ist es nicht oder nur mit hohen Kosten möglich, vollständig klimaneutral zu arbeiten. Um die verursachten CO₂-Emissionen wieder aus der Luft zu entnehmen gibt es grundsätzlich zwei Verfahren:

Direct Air Capture (DAC)

Bei der direkten Abscheidung aus der Luft wird das CO₂ mithilfe von Ventilatoren direkt aus der Umgebungsluft gefiltert. Das CO₂ kann z.B. als klimaneutraler CO₂-Einsatzstoff in synthetischen Kraftstoffen verwendet oder dauerhaft an einem sicheren Ort gespeichert werden.

Bio Energy Carbon Capture and Storage (BECCS)

Bei der Bioenergie mit Kohlenstoffabscheidung und -speicherung wird CO₂, das bei der Verbrennung von Biomasse zur Energieerzeugung frei wird, abgeschieden und dauerhaft gespeichert.

Ausblick

Zunächst liegt der Schwerpunkt auf der Dekarbonisierung bestehender Anlagen im Energiesektor und in der Schwerindustrie, doch im Laufe der Zeit verlagert sich der Schwerpunkt auf die Entfernung von Kohlenstoff aus der Atmosphäre und den Ausgleich von Emissionen in Sektoren, in denen sie nur schwer reduziert werden können.

Alle in Betrieb oder im Bau befindlichen Anlagen verfügen derzeit über eine Kapazität zur Abscheidung von 40 Megatonnen CO₂ pro Jahr. Dies entspricht 0,1% des derzeitigen CO₂-Ausstoßes von ca. 35 000 Megatonnen/Jahr und ist somit verschwindend gering. In einer Vielzahl von Szenarien müsste die globale CO₂-Speicherung 3600 Megatonnen/Jahr bis 2050 erreichen, um die Erderwärmung auf 1,5°C zu begrenzen.

Nach dem Ariadne-Bericht muss Deutschland 2045 so weit sein, seine Restemissionen von etwa 50 Megatonnen CO₂/Jahr geologisch zu speichern, um klimaneutral zu werden.

Risiken & Probleme

• In den meisten Ländern sind die Kosten für die Abscheidung, den Transport und die Speicherung von CO₂ höher als der Wert, der ihm gegenwärtig beigemessen wird
• CCS-Anlagen bestehen aus verschiedenen Komponenten, die voneinander abhängen: einer Quelle (z.B. Zementwerk), einem Speicher und einer Pipeline zum Transport. Wenn zum Beispiel die CO₂-Quelle geschlossen wird, haben die Betreiber von Pipelines und Speichern keine Einnahmen mehr.
• Die Pipelines zum Transport des komprimierten und gekühlten CO₂ und die Aufrechterhaltung dieser Eigenschaften sind teuer - bestehende Öl- oder Gaspipelines können nicht verwendet werden
• Der Speicherbetreiber hat das Haftungsrisiko bei Leckagen.
• Es ist noch ungewiss, ob es eine breite öffentliche Unterstützung dieser Technologie gibt
• Es besteht die Gefahr, dass Klimaschutzmaßnahmen verzögert oder verhindert werden, weil man sich zu stark auf die CCS-Technologie verlässt.

Landsenken

(Wieder-)Aufforstung

Die Aufforstung von Wäldern ist neben dem Schutz bestehender Waldflächen eine einfache und großflächig anwendbare Möglichkeit, CO₂ zu speichern. Dazu ist aber ein kontinuierliches Management nötig. Eine Aufforstung ist besonders dort nötig, wenn die Holzernte, das Absterben der Bäume durch Hitzestress oder Waldbrände die Bestände reduzieren. Um die Senkenleistung der Wälder zu erhöhen, werden zusätzliche Flächen benötigt. Angesichts der Altersstruktur der deutschen Wälder und der zusätzlichen Probleme durch die Klimaerwärmung ist es jedoch fraglich, inwieweit die Senkenleistung gesteigert werden kann.

Beschleunigte Verwitterung

CO₂ kann auch durch Zersetzungsprozesse in Gesteinen wie Basalt gebunden werden. Dazu muss es mit Wasser und CO₂ aus der Luft in Kontakt kommen. Um die Kontaktfläche zu vergrößern, kann es zerkleinert werden. Besonders vielversprechend für die Abscheidung sind Ackerböden, bei denen das Gestein allerdings regelmäßig durch neues Gestein aufgefrischt werden muss. Bei einer Ausbringung auf 30% aller Ackerflächen würde die Abscheiderate bei 9 MtCO₂/Jahr liegen.

Pflanzenkohle

Pflanzenkohle entsteht bei der Zersetzung von organischem Material unter Sauerstoffausschluss und kann zur langfristigen Speicherung direkt in Ackerböden eingebracht werden. Die BECCS-Technologie hat hier einige Vorteile.

Anreicherung von Bodenkohlenstoff

Der Bodenkohlenstoffgehalt ergibt sich aus dem Unterschied zwischen dem Kohlenstoffeintrag und Kohlenstoffaustritt. Derzeit nimmt der Bodenkohlenstoffgehalt auf deutschen Ackerflächen stetig ab. Für die Politik sind besonders folgende Punkte schwierig umzusetzen: Überwachung, Berichterstattung und Verifikation der Kohlenstoffsenken.

Wiedervernässung von Mooren

In Deutschland sind 95 % aller Moorböden trockengelegt, was zu jährlichen Emissionen von 53 MtCO₂äq/Jahr führt. Durch Wiedervernässungsmaßnahmen können der Zersetzungsprozess und die damit verbundenen Emissionen gestoppt werden.

Langlebige Materialien

Wenn Materialien wie Holz oder Kunststoffe zur Herstellung langlebiger Produkte verwendet werden, können diese Produkte zu temporären CO₂-Senken werden, z.B. als Baumaterial in Gebäuden. Außerdem kann die Verwendung von CO₂-intensiven Baumaterialien wie Beton und Stahl reduziert werden.