Umgang mit CO₂

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.
 

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.

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)).

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

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).

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.