Umgang mit CO2

CO2 kann abgeschieden, weitergenutzt und gespeichert werden. So sollen CO2-Emissionen verhindert werden.

Bei einigen Grundstoffen lässt sich nicht vermeiden, dass im Produktionsprozess CO2 entsteht. Allerdings kann verhindert werden, dass dieses CO2 in die Atmosphäre gelangt. Dafür braucht es neue Infrastrukturen: Kohlenstoffdioxid muss abgeschieden, transportiert und dann weiter genutzt oder in Lagerstätten gespeichert werden.

Abscheidung

In petrochemischen Prozessen sowie bei der Erzeugung von Synthesegas zählt die Abscheidung von CO2 schon lange zum Stand der Technik. Aber auch in anderen Industrieprozessen entwickelt sich die Abscheidung von CO2 weiter, so dass hier schon erste Anlagen getestet werden oder im Einsatz sind.
 

Ausgleich

CO2 kann einerseits punktuell in höheren Konzentrationen an sogenannten Punktquellen wie Zementwerken anfallen. Andererseits kann CO2 auch diffus entstehen, das heißt, es verteilt sich direkt weiter in der Luft – wie zum Beispiel in der Landwirtschaft oder in der Luftfahrt. Kann die Bildung von Kohlenstoffdioxid hier nicht vermieden werden, muss es ausgeglichen, das heißt an anderer Stelle wieder gebunden werden. Nur so wird Klimaneutralität erreicht. Dafür gibt es mehrere Ansätze:

 

  • Aufforstung: Wenn neue Wälder gepflanzt werden, wird darin CO2 gebunden.
  • BECCS (Bioenergy with Carbon Capture & Storage): In Bioenergie-Anwendungen wird CO2 abgefangen und dann geologisch gespeichert.
  • DAC(Direct-Air-Capture-Technologie): Hiermit wird Kohlenstoff direkt aus der Umgebungsluft gewonnen. Die Erweiterung, DACCS (Direct Air Carbon Capture and Storage), bezeichnet zusätzlich die anschließende Speicherung des gewonnenen Kohlenstoffs. Dieses Verfahren ist allerdings sehr energieintensiv. Deswegen ist es günstiger, CO2 zu vermeiden oder es energieeffizienter dort abzuscheiden, wo es in höherer Konzentration entsteht.

Transport

Die Abscheidung von CO2 an Punktquellen ist nur sinnvoll, wenn das CO2 von der Quelle später auch zur Senke transportiert werden kann. Möglich ist dies unter anderem per Pipeline und Schiff und bei kleineren Mengen auch per Bahn und Lkw. Pipelines sind vor allem an industriellen Punktquellen wie zum Beispiel Zement- und Kalkwerken sinnvoll. Denn hier fallen kontinuierlich große Mengen an CO2 an. Über diese Pipelines kann CO2 zu Lagerstätten (Carbon Capture and Storage (CCS)) oder Abnehmern transportiert werden, die den Kohlenstoff weiter nutzen (Carbon Capture and Utilization (CCU)).

Nutzung

Fossilen Kohlenstoff in der Produktion vermeiden

CO2 kommt heute schon in verschiedenen Anwendungen der Industrie zum Einsatz. Allerdings bleibt er hierfür meist nur für einen kurzen Zeitraum gebunden, was nicht unbedingt klimafreundlich ist. Die Nutzung von CO2 kann nur klimaneutral sein, wenn fossiler Kohlenstoff vermieden wird oder das CO2 permanent gebunden bleibt, beispielsweise in Beton. Die CO2 -Nutzung hat aber einen weiteren Vorteil: CO2 kann in der Chemie fossile Kohlenstoffträger, wie Erdöl und Erdgas, ersetzen. Außerdem können so die Kohlenstoffkreisläufe im Sinne der Circular Economy geschlossen werden.

 

Geschlossener Kohlenstoffkreislauf und klimaneutrale Energieträger als Lösung

Die Lösung: Der Kohlenstoff muss innerhalb des Kohlenstoffkreislaufs der Wirtschaft bleiben und darf diesen nicht verlassen. Nur so steigt der Anteil von CO2 in der Atmosphäre nicht an. Das funktioniert zum Beispiel für chemische Produkte wie Medikamente oder Kunststoffe. Außerdem ist für die Klimaneutralität essenziell, dass CO2 durch klimaneutrale Energieträger und Reaktionspartner wie Wasserstoff oder erneuerbaren Strom ersetzt oder umgewandelt wird. Die Industrie setzt die CO2-Nutzung bereits in ersten Projekten um (siehe Best Practices).

Speichermöglichkeiten

Speicherung als Alternative zur Weiternutzung

Im Gegensatz zur Weiternutzung von CO2 (Carbon Capture and Utilization (CCU)), verlässt Kohlenstoff im Rahmen der Carbon Capture and Storage (CCS) den Kreislauf und wird langfristig gespeichert. International haben sich dazu mehrere Projektkonsortien gebildet. Das Ziel: Die langfristige, geologische Speicherung als Dienstleistung anbieten.

 

Auch CO2 aus Landwirtschaft und Luftfahrt kann gespeichert werden

Durch die Speicherung kann verhindert werden, dass CO2 aus unvermeidbaren CO2-Quellen in die Atmosphäre austritt. Diffuses CO2 aus Landwirtschaft und Luftfahrt kann entweder in Bioenergie-Anwendungen abgefangen (Bioenergy Carbon Capture and Storage (BECCS)) oder direkt aus der Umgebungsluft gewonnen (Direct Air Carbon Capture and Storage DACCS) und so ausgeglichen werden.

 

Kohlenstoffspeicher in der Nordsee für NRW besonders geeignet

Das größte Potenzial für die Speicherung von in NRW anfallendem CO2 wird unter geologischen Deckschichten im Untergrund der Nordsee gesehen. CO2 kann dort in tiefliegenden, salzwasserführenden Gesteinsschichten, in Sandsteinen oder in erschöpften geologischen Lagerstätten für Erdöl oder Erdgas dauerhaft gespeichert werden. Zunächst könnten ausgediente Erdgasfelder in mehr als 2,5 Kilometer Tiefe unterhalb des Meeresgrunds zukünftig als Lagerstätte für CO2 genutzt werden. Weil die Nordsee für Deutschland und insbesondere NRW so nah liegt, sind diese Speicherorte besonders interessant. Vor den Niederlanden, aber auch vor Norwegen und Großbritannien, gibt es Möglichkeiten, CO2 zu speichern. Die Kapazität wird derzeit auf 61 bis 73 Gigatonnen CO2 geschätzt.

In einer klimaneutralen Industrie, muss unvermeidbares CO2 abgeschieden und transportiert werden. Der Entwurf zeigt die notwendige CO2-Pipeline-Infrastruktur in NRW, die die großen CO2-Quellen mit möglichen Senken verbindet. (nach SCI4climate.NRW 2021)

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