Die Vermeidung der schlimmsten Auswirkungen des Klimanotstands ist ein äußerst komplexes Problem. Wo können wir all den Kohlenstoff speichern, den wir seit Jahren in die Atmosphäre blasen? „Einfach einfangen, recyceln oder vergraben…“ Carbon Management ist das beliebte Zauberwort. Aber neue Technologien wie die CO2-Abscheidung zeigen auch, dass es keine Wunderwaffe gibt.
Kennen Sie das Zitat: „Die meisten Probleme entstehen, wenn sie gelöst sind?“ CO₂, eine der Hauptursachen des Klimawandels, ist ein gewaltiges Problem, und es wird immer schlimmer. Allein um eine Tonne CO₂-Emissionen zu kompensieren, müsste man 80 Bäume pflanzen. Laut einer Prognose zum weltweiten CO₂-Ausstoß wird die Menge in den nächsten 30 Jahren auf bis zu 43,1 Milliarden Tonnen steigen, wir bräuchten also 3.448.000.000.000 Bäume. Klingt nicht machbar und ist es wahrscheinlich auch.
Aber was wäre, wenn statistisch gesehen nicht jeder von uns 35 Bäume pflanzen müsste? Was wäre, wenn wir uns in Zukunft nicht entscheiden müssten, unseren CO₂-lastigen Lebensstil drastisch zu ändern oder unsere Umwelt zu schonen und trotzdem profitabel zu sein?
Windkraftanlagen und Sonnenkollektoren breiten sich schnell aus, aber nicht schnell genug, um unsere CO2-Emissionsrate auszugleichen und die schlimmsten Folgen des Klimawandels abzuwenden. Und so ist es reizvoll, den Karren vor das Pferd zu spannen. Nicht an der Ursache, also etwa dem Verbrauch fossiler Brennstoffe, ansetzen, sondern an den Folgen festhalten.
Seit Jahrzehnten suchen Forscher nach Möglichkeiten, den gefährlichen Kohlenstoff aus den Schornsteinen von Zehntausenden fossiler Kraftwerke und aus der Atmosphäre zu entfernen. Die vielversprechenden Technologien, die derzeit in aller Munde sind, reichen vom „Herausfiltern“ des Kohlendioxids auf seinem Weg zum Schornstein eines Kraftwerks oder einer Fabrik bis hin zum Entfernen des bereits in der Luft befindlichen Kohlendioxids, dem sogenannten „Direct Air Capture“.
Aber was passiert mit der Kohle, nachdem sie aufgefangen oder gefiltert wurde? Es kann entweder dauerhaft im Untergrund gespeichert oder in ein kohlenstoffhaltiges Produkt umgewandelt und in den Rohstoffkreislauf zurückgeführt werden. Und das könnte in gewisser Weise die Weltwirtschaft nachhaltig verändern.
Wissenschaftler des geothermischen Kraftwerks Hellisheidi in Island haben einen Kohlenstoffabscheidungs- und -speicherungszyklus zu der Hälfte der Kosten früherer Schätzungen demonstriert. © Arni Säberg, CarbFix
Die Magie der CO2-Abscheidung und -Speicherung (CCS)
Der neue Klimabericht des Global CCS Institute hat das anhaltende Wachstum der Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS) weltweit analysiert. Dem Bericht zufolge stieg die Gesamtkapazität der CCS-Projektpipeline im Jahr 2021 im vierten Jahr in Folge um fast ein Drittel im Vergleich zum Vorjahr. CCS wird von Experten als wesentlicher Baustein zur Erreichung globaler Klimaschutzziele anerkannt. Aber wie so oft werden neue Technologien wie CCS in erster Linie von wirtschaftlichen Interessen getrieben. Es ist daher nicht verwunderlich, dass viele CCS-Projekte die Speicherung von Kohlendioxid bevorzugen, hauptsächlich um mehr Öl aus alternden Bohrlöchern herauszupressen, und den Kohlenstoff dann unterirdisch in Lufteinschlüssen im porösen Gestein erschöpfter Bohrlöcher speichern. „Cap Rock“ oben drauf, um ein Verschütten zu verhindern – Problem gelöst. Siehe Quest, ein von Shell Canada betriebenes Ölsandprojekt.
Aber was war das nochmal mit dem Problem und der Lösung? Schon jetzt leiten wir Schadstoffe ins Grundwasser, vergraben Atommüll und bohren Löcher in die Tiefsee, „fracken“ uns in unendliche Tiefen vor. Die Folgen sind ungewiss und bedrohlich.
Es geht aber auch ganz anders. Das Ziel des kanadischen InnoTech – Alberta Carbon Conversion Technology Centre (Barcode) am Stadtrand von Calgary besteht nicht nur darin, schädliche Treibhausgasemissionen einzufangen und zu „begraben“, sondern einen Weg zu finden, Kohlendioxid in Geld umzuwandeln. Das 20-Millionen-Dollar-Zentrum ist ein Testgelände für Spitzentechnologien, die Kohlendioxidgase in sogenannte CO₂-negative Produkte wie Biokraftstoff, nahrhaftes Protein, Biokunststoffe, Nährstoffe für Fische, Nanofasern und all das umwandeln können Weg zu Alkohol und Möbeln.
InnoTech ermöglicht es Unternehmen aus aller Welt, ihre Technologie in einer schlüsselfertigen Industrieanlage zu testen und ist nach offiziellen Angaben eines der wenigen Zentren weltweit, in denen Technologien zur Umwandlung von Kohlenstoff in Konsumgüter, Baustoffe oder sogar pharmazeutische Medikamente können in diesem Maßstab getestet werden.
„All diese Unternehmen haben bereits bewiesen, dass ihre Technologie funktioniert. Jetzt beweisen sie, dass es im kommerziellen Maßstab funktioniert“, sagte Deron Bilous, der damalige Minister für wirtschaftliche Entwicklung und Handel von Alberta, bei der Einweihung des Zentrums im Jahr 2018. Seitdem ist viel passiert. Allein im Jahr 2021 waren 71 neue CCS-Anlagen geplant. Damit erhöht sich die Gesamtzahl der kommerziellen CCS-Anlagen weltweit auf 135, von denen 27 voll in Betrieb sind, vier im Bau und 102 in der Entwicklung.
Nordamerika ist weltweit führend bei der Einführung von CCS. Dies liegt vor allem an den dort geltenden Steuergutschriften, wobei ab 2022 auch im kanadischen Haushalt eine Steuergutschrift für CCS-Investitionen in Kraft tritt. Aber auch stärkere Klimaverpflichtungen – einschließlich des Wiederbeitritts der USA zum Pariser Abkommen – und die erwartete steigende Nachfrage nach Dazu tragen auch CO2-arme Energieprodukte bei.
Bis September 2020 ist die CO₂-Abscheidungskapazität aller in der Entwicklung befindlichen CCS-Anlagen von 75 Millionen Tonnen pro Jahr (Mtpa) auf 111 Mtpa gestiegen – fast die Hälfte mehr als im Jahr 2020. Dies ist eine beeindruckende Menge an Material, die von einer breiten Masse genutzt werden könnte Reihe von Wirtschaftszweigen.
Umweltfreundlicher Kohlenstoff
Zu den Unternehmen, die das Alberta Carbon Conversion Technology Center nutzen, gehören Gewinner und Finalisten des International Carbon XPrize, eines Wettbewerbs mit hohen Einsätzen zur Umwandlung von Kohlendioxidemissionen aus der Energiewirtschaft in nutzbare Produkte.
Einer der beiden Hauptgewinner des diesjährigen Preises ist ein kanadisches Unternehmen aus dem beschaulichen Nova Scotia, das sich vor Innovationen wie der Verwendung von Photosynthese zur Umwandlung von Kohlenstoff und der Umwandlung von saurem Gestein und CO₂-Emissionen in eine stabile Substanz einen Preis in Höhe von mehreren Millionen Dollar sicherte. Ähnlich wie der andere Preisträger, die in Los Angeles ansässige UCLA CarbonBuilt, injiziert CarbonCure Technologies Kohlendioxid in Beton, um ihn härter zu machen und gleichzeitig seinen CO₂-Fußabdruck zu reduzieren. Nach der Injektion durchläuft das CO₂ einen Mineralisierungsprozess und wird dauerhaft gebunden. Daraus ergeben sich wirtschaftliche und klimatische Vorteile für die Betonhersteller – eine echte Win-Win-Situation.
„Gebäude sind jährlich für 40 Prozent der weltweiten Treibhausgasemissionen verantwortlich, und der globale Gebäudebestand wird sich voraussichtlich bis 2060 verdoppeln“, sagt Marcius Extavour, Executive Director von Carbon XPrize.
Die Verwendung von CO₂ in Beton soll nun zu einem 400-Milliarden-Dollar-Markt werden. CarbonCure-Beton wird bereits in mehr als 300 Betonwerken auf der ganzen Welt eingesetzt.
Wer Beton nicht mag, freut sich vielleicht über CO₂-haltige Möbel – oder etwas Hochprozentiges.
Das Startup Air Company begann im November mit dem Verkauf seiner Spirituosen an Bars und Restaurants in New York City. Der CO₂-Vorrat, der zur Herstellung des Wodkas verwendet wird, stammt hauptsächlich aus Getränkeherstellungsanlagen, die bei der Fermentation Abgase produzieren. Statt in die Luft zu entweichen, landen die Moleküle nun in den Wodkaflaschen.
Trinken zur Bekämpfung des Klimawandels mag für einige ein verlockender Grund sein, aber Wodka soll nur der Anfang sein, wenn es nach Gregory Constantine, dem CEO des Unternehmens, geht. Das Team hofft, dass es durch den Verkauf eines Verbraucherprodukts seine Pilot-Alkoholproduktion erweitern kann, damit das Unternehmen in alternative Kraftstoffe, Chemikalien für die Kunststoffproduktion oder andere Märkte einsteigen kann.
Nicht alles was glänzt ist Gold
Laut Carbon180, einer gemeinnützigen Organisation mit Sitz in Oakland, Kalifornien, könnte der potenzielle globale Markt für CO₂-Abfallprodukte einen Wert von 5,9 Billionen US-Dollar pro Jahr haben. Zement, Kunststoffe und Kraftstoffe machen den größten Teil dieses potenziellen Marktes aus, während Konsumgüter wahrscheinlich nur einen winzigen Bruchteil ausmachen: weniger als 1 %. Es gibt also noch viel Raum für Verbesserungen.
Sie können bereits Uhren, Stifte oder Räucherstäbchenhalter aus kohlenstoffabsorbierenden Materialien kaufen. Zwei weitere Startups, Carbon Upcycling Technologies und Sky Baron, haben kürzlich eine Reihe solcher Produkte auf den Markt gebracht, und Schmuckunternehmen verkaufen zunehmend im Labor gezüchtete Diamanten, die hergestellt werden, indem Kohlenstoff hohem Druck und chemischen Dämpfen ausgesetzt wird; Das Ergebnis sind Steine, die genauso hell funkeln, aber viel billiger sind als natürliche Diamanten.
Für jeden Entwickler in dieser wachsenden Branche ist das einfache Entwickeln und Skalieren von Technologien nicht die einzige Herausforderung. Unternehmen müssen auch herausfinden, wie sie dies tun können, ohne selbst einen signifikanten ökologischen Fußabdruck zu hinterlassen. Viele Faktoren bestimmen die Emissionen eines Produkts von der Wiege bis zur Bahre, und nicht jeder „Hype“ um neue Technologien berücksichtigt diese vollständig. Beispielsweise wird aus Schornsteinen aufgefangener Kohlenstoff normalerweise aufgefangen und gereinigt, bevor er für andere Zwecke verwendet wird. Dieser Prozess kann große Mengen an Strom und Wasser verbrauchen und damit Kosten und Emissionen in die Höhe treiben, insbesondere wenn der Strom aus Kohlekraftwerken stammt. Kohlenstoff ist in Bezug auf seine Umweltauswirkungen nicht unbedingt kostenlos.
Auch die Lebensdauer eines Produkts macht einen großen Unterschied. Kunststoffpolymere, die beispielsweise für Verpackungen und Baumaterialien verwendet werden, können CO₂ länger binden als Biokraftstoffe, die CO₂ sofort wieder an die Luft abgeben, wenn sie in Motoren verbrannt werden. Dennoch können auch kurzlebige Produkte der Umwelt nützen, wenn sie solche aus fossilen Brennstoffen verdrängen. Ob dies der Fall sein wird, bleibt eine offene Frage sowohl für die Entwickler der Branche als auch für uns Verbraucher.
Übrigens ist CarbonCure-Gründer Rob Niven der Meinung, dass der Carbon XPrize die drei Runden über einen Zeitraum von 54 Monaten und den Aufwand wert war, den das Unternehmen betrieben hat, um zu gewinnen. Mit dem Preisgeld will das Unternehmen das eigene Unternehmensziel erreichen, bis 2030 jährlich 500 Millionen Tonnen CO2-Emissionen einzusparen; das wäre so, als würden 100 Millionen Autos von der Straße genommen. Das Unternehmen plant auch, einen Teil seines Geldes in Initiativen für soziale Gerechtigkeit zu investieren. Ein gutes Beispiel dafür, das Klima zu retten und Gutes für die Gesellschaft zu tun.
Natürlich wird die CO2-Abscheidung allein das Problem nicht lösen. Wir müssen auch aufhören, fossile Brennstoffe zu verwenden, Mehrwertprodukte aus diesen neuen Technologien verwenden und die Fähigkeit der Natur wiederherstellen, Kohlenstoff aus der Luft zu entfernen – zum Beispiel schließlich Bäume pflanzen. Allerdings kann die Nutzung von CO2-Abscheidung in der Kreislaufwirtschaft ein wichtiger Teil der Lösung sein.
Diese Geschichte von Ama Lorenz ist veröffentlicht in DER STRAHL #13.
Schätzen Sie die Originalität und Berichterstattung über CleanTechnica von CleanTechnica? Erwägen Sie, Mitglied, Unterstützer, Techniker oder Botschafter von CleanTechnica zu werden – oder Gönner auf Patreon.
Sie möchten keine Cleantech-Story verpassen? Melden Sie sich an für tägliche Nachrichten-Updates von CleanTechnica auf E-Mail. Oder Folgen Sie uns auf Google News!
Sie haben einen Tipp für CleanTechnica, möchten werben oder einen Gast für unseren CleanTech Talk Podcast vorschlagen? Kontaktieren Sie uns hier.