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Das CO₂ muss weg! Können wir das Klimagas aus der Atmosphäre holen?

Neue Techniken im Kampf gegen den Klimawandel?

CO2 aus Atmosphäre entfernen: Die Anlage „Orca“ in Island des Betreibers Climeworks

Es besteht kein Zweifel daran, dass wir etwas tun müssen! Die Erde erwärmt sich rasant und auch das bisher durch recht gemäßigte Temperaturschwankungen klimaverwöhnte Europa muss sich auf sehr bedrohliche Extreme einstellen.

Es stellt sich die Frage, wann es zusätzlich zu allen langfristigen internationalen Abkommen und Bekenntnissen zu radikaleren Maßnahmen kommen muss. Der Technik kommt hierbei sicher eine immer wichtigere Bedeutung zu, denn was wir künstlich zerstörten konnten, können wir wohlmöglich künstlich auch wieder retten. Hier ein Überblick über ein paar vielversprechende Technologien:

Von Johanna Böhnke

CO2 aus Atmosphäre entfernen: Die Anlage „Orca“ in Island des Betreibers Climeworks
climeworks.com

Momentan wird an zahlreichen nachhaltigen Technologien geforscht, um CO₂ aus der Atmosphäre zu absorbieren. Allerdings hat jede Technik eigene Vor- und Nachteile.

CO2 ist zunächst nichts weiter als ein Gas mit dem Namen Kohlendioxid. Da wir zu viel davon durch Abgase produzieren, geht unserem Planeten und damit auch uns im wahrsten Sinne des Wortes langsam die Puste aus. Daneben ist CO2 verantwortlich für die zunehmende Erwärmung unserer Erde.

Neben viele anderen Dingen, die wir lösen müssen, ist es entsprechend sinnvoll, sich insbesondere mit diesem Hauptverursacher der Klimaveränderung zu beschäftigen und Methoden zu erfinden, um CO₂ zu binden und langfristig zu lagern.

Die Lösung ist einfach! Bereits freigesetztes CO₂ aus der Atmosphäre muss wieder weg. Doch wie ist das möglich?

Jeder weiß, dass in einem natürlichen Gleichgewicht Pflanzen hierbei die meiste Arbeit leisten. Durch ihre Atmung, genannt Photosynthese, binden sie das Klimagas sehr wirksam und geben Sauerstoff an die Umwelt zurück.

Das Problem: Die weltweite Waldfläche geht jährlich um mehrere Millionen Hektar zurück. Selbst umfangreiche Aufforstungsprojekte können die fortschreitende Vernichtung von Urwaldfläche in Ländern wie z. B. Brasilien nicht aufhalten. Hinzu kommen Waldbrände, die sich angesichts der Erderwärmung häufen.

Eine Studie, die 2021 im Fachmagazin Nature veröffentlicht wurde, geht davon aus, dass nur im Amazonasbecken durch Waldbrände und Rodung aktuell mehr Treibhausgase freigesetzt als aufgenommen werden.

Die Aufforstung muss also dringend weiter vorangetrieben werden! Geplant ist das zwar, aber reicht uns die Zeit?

Nachhaltige Technologien, die CO₂ aus der Luft holen können, werden immer wichtiger

Aktuell wird an mehreren Verfahren geforscht. Noch sind diese sehr teuer, aber „ohne diese Technologien werden wir nicht auf Netto-Null-Emissionen kommen, also klimaneutral werden“, erklärt Peter Viebahn, Leiter des Forschungsbereichs Sektoren und Technologien am Wuppertal Institut für Klima, Umwelt und Energie.

Also lassen wir den Preis einfach mal beiseite und schauen uns an, was es an Entwicklungen überhaupt gibt.

Pflanzenkohle und die PyCCS-Technik

Nicht nur Holz speichert CO₂, sondern auch andere Pflanzenteile. Verrotten sie, wird es wieder freigesetzt. Um das zu verhindern, kann aus Pflanzenresten Kohle produziert werden. Man nennt dies Pyrolyse.

Wir nutzen diesen Prozess übrigens bereits seit Jahrtausenden. Holzkohle entsteht u. a. durch Pyrolyse.

Die gewonnene Pflanzenkohle kann z. B. in der Landwirtschaft zur Verbesserung der Bodenqualität eingesetzt werden. Pyrolyse-Verfahren sind bereits etabliert, müssen für einen großflächigen Einsatz aber noch weiter erforscht werden.

Grundsätzlich gilt die sogenannte pyrogene Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (PyCCS) als eine der Technologien, die schon kurzfristig einsetzbar sind.

In der Natur erkennt man pyrogenen Kohlenstoff z. B. in schwarzem Ackerboden. Er ist eine Mischung aus Holzkohle, Humus, Dung und mineralischen Bestandteilen. Ein extrem stabiler Speicher für überflüssigen Kohlenstoff.

CO2 aus der Atmosphäre holen: Pflanzenkohle zur Speicherung von CO₂
Oregon Department of Forestry

Eines der Endprodukte des PyCCS-Verfahrens ist Pflanzenkohle.

In einem Artikel aus dem Jahr 2021 schreibt Hansjörg Lerchmüller, Präsident des Verwaltungsrats der European Biochar Industry Consortium e.V.:

„Die europäische Pflanzenkohle-Industrie habe sich zum Ziel gesetzt in den nächsten 15 bis 20 Jahren 255 Millionen Tonnen CO₂ aus der Atmosphäre zu ziehen. Dies würde einem Anteil von 30 Prozent der in diesem Zeitraum benötigten negativen Emissionen in Europa entsprechen.“

Die Pyrolyse hat zudem den Vorteil, dass bei der Herstellung von Pflanzenkohle Energie in Form von Wärme entsteht. Diese wiederum kann man als Energiequelle nutzen, um die Pyrolyse anzutreiben.

Ein schöner Kreislauf also, der dazu führt, dass dieses Verfahren unabhängig von anderen Energiequellen arbeiten könnte.

Die BECCS-Technik – Bioenergie gewinnen und CO₂ speichern!

Noch höher ist der Energiegewinn bei der sogenannten BECCS-Technik. Das steht für Bioenergie mit CO₂-Abscheidung und -Speicherung. Hierbei werden Pflanzen wie Mais, Raps oder Bäume zur Erzeugung von Strom oder Wärme in Biogasanlagen verbrannt. Auch die Herstellung von Kraftstoffen wie Bio-Ethanol ist möglich.

Bei der Herstellung wird das in den Pflanzen gespeicherte CO₂ freigesetzt, eingefangen und anschließend im Boden gespeichert. Die Technologie steckt noch in den Kinderschuhen, laut Schätzungen des Umweltbundesamts können bisher nur etwa 65 bis 80 Prozent des freigesetzten CO₂ gespeichert werden. Es gibt allerdings bereits erste Demoanlagen, in denen die BECCS-Technik weiter erprobt wird.

Der Weltklimarat sieht großes Potential in der BECCS-Technik, geht aber nicht davon aus, dass diese bereits in den nächsten Jahren kommerziell eingesetzt werden kann. Man braucht natürlich zunächst viele Anbauflächen für die Biomasse und dann auch noch geeignete Speicherstätten für das CO₂. Langfristig könnten jedoch jährlich bis zu 5 Milliarden Tonnen CO₂ kompensiert werden.

CO₂ zu Stein – geht das?

Sehr vereinfacht gesagt, ist es durchaus möglich, CO₂ in Stein zu verwandeln. Damit hätte man das Speicherproblem sehr gut im Griff. Genau das geschieht bereits in einer Anlage in Island.

In der Anlage „Orca“ des Betreibers Climeworks wird CO₂ nicht mithilfe von BECCS gespeichert, sondern durch sogenanntes Direct Air Capture (DAC).

Das heißt, dass CO₂ direkt aus der Luft gefiltert wird. Je nach Anlage bleibt das CO₂ entweder auf der Oberfläche der Filter haften, oder es wird in die Oberfläche eingezogen. Um das CO₂ anschließend zu speichern, muss es wieder vom Filter getrennt werden.

CO2 aus der Atmosphäre holen:
climeworks.com

Mit dieser Anlage filtert Climeworks in Island CO₂ aus der Luft.

Das CO₂ wird verflüssigt, mit Wasser vermischt und unter Druck etwa 800 bis 2000 Meter tief in den isländischen Vulkanboden geschossen. Dieser besteht u .a. aus Basaltgestein. Das CO₂ reagiert chemisch mit dem Basalt und versteinert ebenso.

Island bietet aufgrund seiner Beschaffenheit perfekte Voraussetzungen für dieses Verfahren. Aktuell absorbiert allein diese Anlage etwa 4000 Tonnen CO₂ pro Jahr.

Mittlerweile wird auch an Technologien gearbeitet, die CO₂ künstlich in Stein umwandeln

Im Moment braucht man dafür aber noch sehr viel Energie.

An den Orten, an denen z. B. erneuerbare Energien zur Verfügung stehen, rechnen sich diese Anlagen nach einer Studie der RWTH Aachen und der ETH Zürich schon jetzt.

„Ansonsten muss man mit etwa 1000 Euro pro Tonne CO₂ rechnen. Davon rund 600 Euro für die Abspaltung des CO₂ und 400 Euro für dessen Speicherung“, erklärt Peter Viebahn vom Wuppertal Institut für Klima, Umwelt und Energie.

Kommen wir also zurück zum Preis, denn dieser ist bekanntlich immer relativ. Es ist davon auszugehen, dass die CO₂-Verursachung schon bald so teuer wird, dass selbst heute noch als teuer geltende Verfahren zur Eindämmung des Klimagases schnell recht günstig werden.

Finanziert werden könnte die Technologie also durch Unternehmen, die ihre CO₂-Emissionen ausgleichen wollen und irgendwann sicher auch müssen.

Es gibt nicht die eine Technologie, die uns retten wird

An allen aufgezählten Technologien wird aktuell intensiv geforscht. Weitere werden ganz sicher hinzukommen. Sie werden sinnvoll miteinander kombiniert werden müssen, denn jede Technik hat ihre Vor- und Nachteile.

Eines ist jedoch schon jetzt klar: Im Anbetracht der gewaltigen globalen Schäden, die wir schon sehr bald erwarten können, ist nichts zu teuer, um es nicht wenigstens auszuprobieren. Wahrscheinlich ist sogar alles schon jetzt extrem günstig – im Vergleich zu dem Preis, den wir ansonsten zahlen werden.

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