Bewertung des Versprechens der Kohlenstoffabscheidung

Der Atmosphäre Kohlenstoff zu entziehen, klingt nach einer brillanten Idee. Warum ist es umstritten?

Die Menschheit muss weniger Kohlendioxid in der Erdatmosphäre haben. Wir erleben die heißesten Temperaturen aller Zeiten und es wird erwartet, dass die Welt innerhalb von fünf Jahren die Temperaturschwelle von 1,5 °C durchbricht.

Wir verfügen über ein begrenztes Budget an Treibhausgasen, das wir ausstoßen können – 380 Milliarden Tonnen – und es wird erwartet, dass wir dieses Budget in den nächsten neun Jahren verbrauchen werden.

Vor diesem Hintergrund haben Technologieunternehmen, die Netto-Null erreichen wollen, festgestellt, dass einige Emissionen hartnäckig und nicht reduzierbar sind. Für Microsoft besteht das Problem in den „Scope 3“-Emissionen, die unter anderem durch die Xbox-Verkäufe entstehen.

Angesichts all dessen ist es nicht verwunderlich, dass Tech-Akteure wie Microsoft, Regierungen und Behörden bis hin zur Internationalen Energieagentur (IEA) zunehmend sagen, dass Technologien zur CO2-Abscheidung erforderlich sein werden, um CO2 wieder aus der Luft zu ziehen und schließlich zu entfernen Der Planet ist wieder auf Kurs.

Das klingt logisch, aber seriöse Persönlichkeiten tun die CO2-Abscheidung als „Scherz“ oder „Fata Morgana“ ab.

UN-Generalsekretär António Guterres sagte, wenn die Ölindustrie mit der CO2-Abscheidung wirbt, liefere sie damit eine falsche Rechtfertigung für die weitere Nutzung von Öl und beschrieb die auf der CO2-Abscheidung basierenden Expansionspläne der Ölindustrie als „Vorschläge, effizientere Planetenzerstörer zu werden“.

Rex Weyler, Gründer von Greenpeace International, hat die CO2-Abscheidung als einen „Betrug“ der Ölkonzerne beschrieben, der darauf abzielt, Milliarden von Pfund Geld abzuzweigen, um eine Täuschung fortzusetzen, bei der sie sich als umweltbewusste Organisationen ausgeben und gleichzeitig die öffentliche Aufmerksamkeit von der Notwendigkeit ablenken, die Verbrennung fossiler Brennstoffe zu stoppen an erster Stelle.

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Was ist die Wahrheit an all dem?

Die Geschichte der CO2-Entfernung besteht aus zwei unterschiedlichen Strängen, die in einer Einführung von EnergyWorld sinnvoll erklärt werden. Die CO2-Abscheidung und -Speicherung (CCS) entwickelt sich seit einiger Zeit in den Bereichen Energie und Schwerindustrie. Es saugt Kohlendioxid aus den Schornsteinen von Kraftwerken ab, sodass es aufgefangen und dauerhaft gespeichert werden kann.

Direct Air Capture (DAC) verfolgt einen anderen Ansatz und zieht CO2 aus der Atmosphäre überall auf der Welt, weg von den Standorten, an denen es produziert wird. Beide verwenden ähnliche Speichermethoden, bei denen das CO2 im Wesentlichen inertisiert und in den Untergrund injiziert wird.

Diese Methoden mögen ähnlich klingen, aber CCS ist viel einfacher, weil Schornsteine ​​sehr reich an CO2 sind. Etwa 12 Prozent der Abgase eines Kraftwerks sind Kohlendioxid. Das lässt sich günstig erfassen.

Im Gegensatz dazu müssen DAC-Systeme wie ClimeWorks in Island mit der normalen atmosphärischen Konzentration von nur 420 Teilen pro Million (0,042 Prozent) arbeiten, was den Preis in die Höhe treibt.

CCS kann Kohlendioxid für etwa 20 US-Dollar pro Tonne produzieren, während DAC derzeit etwa 1.000 US-Dollar pro Tonne kostet.

Darüber hinaus variieren der Energiebedarf und die Kosten beider Techniken je nach Reinheit des erzeugten CO2.

Jonas Lee, Chief Commercial Officer der US-Firma CarbonCapture, erklärt es wie folgt: „Die Kosten für die CO2-Abscheidung ändern sich je nach Reinheit des CO2-Ausstoßes.“ Um 50 Prozent zu erreichen, ist die Reinheit eine Zahl. 99 Prozent zu erreichen ist eine viel höhere Zahl.“

Das ist von Bedeutung, da für einige Methoden zur Entsorgung von Kohlendioxid, wie etwa die Mineralisierung, kein sehr reines CO2 erforderlich ist. „Wenn man es mit Wasser kombiniert, kann man 50 Prozent Kohlendioxid einspeisen und der Mineralisierungsprozess funktioniert.“

Wenn Ihr CO2-Abscheidungssystem darauf abzielt, reines Kohlendioxid für die Verwendung in industriellen Prozessen zu erzeugen, anstatt es zu speichern, wird es teurer.

Wenn man sich den Ort der CO2-Abscheidung anschaut, ist man versucht zu denken, dass alles durch CCS in Schornsteinen erfolgen sollte, wo es billiger ist.

Die USA subventionieren sowohl CCS als auch DAC. Das überparteiliche Infrastrukturgesetz sieht 3,5 Milliarden US-Dollar für regionale Drehkreuze zur direkten Lufterfassung vor. Das Inflation Reduction Act sieht eine Subvention von 85 US-Dollar pro dauerhaft gespeicherter Tonne CO2 vor, bzw. 65 US-Dollar pro Tonne, die der Atmosphäre zur Verwendung entnommen wird.

Diese Subventionen könnten den Anstoß für eine große CO2-Abscheidungsindustrie in den USA geben, sagt Lee: „Diese beiden Dinge haben dazu geführt, dass es eigentlich keinen Sinn mehr macht, woanders hinzugehen.“

Ein Zeichen für das wachsende Interesse ist laut Lee ein Engpass bei der Beantragung von „Klasse 6“-Zertifikaten für Injektionsbrunnen, um den Anforderungen von Unternehmen wie CarbonCapture gerecht zu werden. Für diese Brunnen ist eine umfangreiche Zertifizierung erforderlich – was gut ist, denn wir wollen sicherstellen, dass die Speicherung dauerhaft ist.

Wenn die Welt jedoch eine Dekarbonisierung anstrebt, wollen Umweltschützer einige Unterscheidungen treffen. Anstatt CCS zur Reinigung von Schornsteinen einzusetzen, sollten wir Wege finden, die Verbrennung fossiler Brennstoffe von vornherein zu vermeiden.

CCS reduziert lediglich das neue CO2, das in die Atmosphäre gepumpt wird, während DAC eine Technologie mit „negativen Emissionen“ ist, die vorhandenes CO2 entfernt.

Allerdings hat es auch eine negative Geschichte. CCS wurde von der Ölindustrie als Möglichkeit zur Reduzierung der CO2-Emissionen angepriesen, tatsächlich diente es Energieunternehmen jedoch eher dazu, weiterhin Öl zu verbrennen.

Das von ihnen eingefangene CO2 wurde sehr oft in Bohrlöcher gepumpt, um die Förderung zu steigern, indem mehr Öl und Gas an die Oberfläche gedrückt wurden. Etwas überraschend hat die Biden-Administration diese Nutzung („verstärkte Ölförderung“) in die CCS-Subvention in Höhe von 65 US-Dollar einbezogen, obwohl sie insgesamt tatsächlich zu mehr Emissionen führt.

Es sind Pläne wie diese, die zum Widerstand von Leuten wie Guterres und Weyler geführt haben.

Allerdings hat die Energiewirtschaft andere Systeme hervorgebracht, die möglicherweise vorteilhafter sein könnten. Das britische Kraftwerk Drax verbrennt Biomasse und plant, Kohlenstoff aus dem Schornstein zu entfernen. Da dabei neu angebautes Material und nicht fossiler Brennstoff verbrannt wird, könnte dieses bioenergetische CO2-Abscheidungs- und Speichersystem (BECCS) möglicherweise CO2-negativ sein, da es Energie erzeugt und den Kohlenstoff in der Atmosphäre reduziert, wenn neues Material angebaut wird.

In Dänemark werden ähnliche Systeme eingeführt, die manchmal auch als BECCUS bezeichnet werden, da dort neben der Speicherung auch die Produktion von CO2 zur Nutzung und Speicherung vorgesehen ist.

Dänemark strebt danach, Europas führender Kohlenstoffspeicherstandort zu werden. Mehrere Projekte wurden gestartet, unterstützt von Total, Ineos und Wintershall DEA, um Millionen Tonnen CO2 im Sandstein gebrauchter Öl- und Gaslagerstätten in der Nordsee zu speichern. Von anderen Ländern in Europa wird erwartet, dass sie ihren abgeschiedenen Kohlenstoff zur Entsorgung nach Dänemark pumpen.

Wenn der Planet die Atmosphäre langfristig wieder ins Gleichgewicht bringen soll, muss es eine Methode geben, CO2 aus der Luft zu entfernen. Aufgrund der enormen Menge an fossilen Brennstoffen, die in den letzten zwei Jahrhunderten verbrannt wurden, ist es nicht möglich, hierfür genügend Bäume zu pflanzen.

Die Welt muss bis 2050 jährlich 10 Milliarden Tonnen (10 Gt) Kohlendioxid entfernen, um auf dem Weg zur Begrenzung der globalen Erwärmung auf 1,5 °C zu bleiben. Daher wendet sich die Welt neben DAC auch einigen möglichen biologisch basierten Methoden zu (siehe Kasten).

„Wir sollten so viel wie möglich mit naturbasierten Lösungen tun“, sagt Lee. „Aber Land ist ein Wettbewerbsvorteil.“

Lösungen rund um Bäume haben sich als unzuverlässig und leicht zu fälschen erwiesen. Es gibt zahlreiche CO2-Ausgleichsprogramme, die darauf basieren, dass Waldbesitzer versprechen, sie nicht auszubeuten. In vielen Fällen haben sie Geld für alte Wälder genommen, die nie abgeholzt werden sollten – oder schlimmer noch, die Bäume wurden trotzdem abgeholzt.

Lösungen, die auf Bäumen basieren, leiden unter einem Mangel an „Messbarkeit, Überprüfbarkeit und Beständigkeit“, sagt Lee. „Mit technischen Lösungen können wir das von uns abgeschiedene CO2 tatsächlich wiegen und es dann an unseren Partner weitergeben, der es in Injektionsbrunnen der Klasse 6 in 12.000 Fuß Tiefe vergräbt. Sie berechnen uns basierend auf dem Gewicht. Es gibt also Überprüfbarkeit und wir beauftragen Dritte mit der Überwachung des gesamten Systems.“

Diese zertifizierten Injektionsbrunnen müssen dauerhaft sein, sagt er, „damit das Deckgestein stabil ist und keine seismische Gefahr usw. besteht.“

Jede Injektionsbohrung kann „irgendwo zwischen 250.000 und einer Million Tonnen CO2 pro Jahr verarbeiten, sodass die Industrie gute Aussichten hat, reichlich CO2 zu speichern, sobald eine beträchtliche Anzahl zertifiziert ist“.

Die Wirtschaftlichkeit von DAC ist noch im Entstehen begriffen, und auch aktuelle Technologien benötigen viel Leistung. Derzeit werden etwa 1200 kWh (1,2 MWh) benötigt, um eine Tonne CO2 zu entfernen, und es wird nicht erwartet, dass dieser Wert unter 250 kWh sinkt, um reines CO2 zu erzeugen.

Um den Gesamtbedarf – 10 Gt – bei Kosten von 1 MWh pro Tonne zu eliminieren, wären insgesamt 10 Milliarden MWh erforderlich, eine erstaunliche Menge, die über der Menge liegt, die derzeit in häuslichen Stromsystemen verwendet wird.

Es erfordert auch erneuerbare Energie – aus dem einfachen Grund: Durch die Nutzung fossiler Energie könnte mehr Kohlenstoff in die Atmosphäre gelangen, als das DAC-System entfernt. Diese erneuerbare Energie muss im Idealfall auch neu sein, sonst zwingt man andere Industrien dazu, sich auf fossile Brennstoffe zu verlassen, und macht damit den Sinn zunichte.

Aus diesem Grund fangen DAC-Programme relativ klein an, und der Marktführer, ClimeWorks, hat seinen Sitz in Island, wo es von Microsoft und auch dem ehemaligen Microsoft-CEO Bill Gates unterstützt wird, die beide angeblich 1.000 US-Dollar pro Tonne CO2 gezahlt haben Entfernen, um das Projekt zu starten.

Island ist ein logischer Ort, um ein solches Projekt zu starten, da es weit mehr erneuerbare Energien hat, als seine 300.000 Einwohner verbrauchen können.

Allerdings ist die dort insgesamt verfügbare Energie im weltweiten Vergleich gering und ClimeWorks konnte bisher nur CO2 entfernen, das in etwa dem Ausstoß von weniger als 1.000 Autos entspricht.

Aus diesem Grund und wegen der Subventionen sei CarbonCapture in den USA ansässig, sagt Lee, mit einer Pilotanlage in Wyoming.

„Für die direkte Erfassung aus der Luft könnten wir überall sein“, erklärt er. „Wir können dorthin gehen, wo das Land billig ist, wo die Energie am saubersten und billigsten ist, die wir bekommen können, und wo die Gemeinschaft uns haben will.“

DAC kann buchstäblich überall sein, sagt Lee, weil „CO2 sich unglaublich schnell in der Atmosphäre vermischt.“ Die Grundkonzentration von 420 Teilen pro Million ändert sich kaum, je nachdem, wo Sie sich befinden.

Mit der Finanzierung von Quellen wie Microsoft beginnt CarbonCapture mit einem Fußabdruck von 10.000 Tonnen pro Jahr, „der bis 2030 auf fünf Millionen Tonnen pro Jahr anwachsen soll“.

Wie bei allen Vorschlägen zur Klimatechnologie ist es wichtig, die Kohlenstoffabscheidung im Kontext zu halten.

Es kann das Problem allein nicht lösen – und es wird einige Jahrzehnte dauern, bis es zu einem wirklich bedeutenden Akteur bei der Entfernung von Kohlenstoff aus der Atmosphäre wird.

Wenn der Planet jedoch einen stabilen Zustand erreichen soll, wird die natürliche Kohlenstoffentfernung wahrscheinlich eine helfende Hand brauchen, also sollten wir sie nicht ablehnen. 

Microsoft geht auf Nummer sicher, indem es jede mögliche Methode zur CO2-Entfernung unterstützt.

Das Unternehmen bezahlt die direkte CO2-Abscheidung von ClimeWorks in Island sowie von Heirloom und CarbonCapture in den USA.

Darüber hinaus unterstützt das Unternehmen BECCS (Bioenergie mit Kohlenstoffabscheidung und -speicherung) im Rahmen eines Vertrags mit Ørsted und Aker Carbon Capture in Dänemark.

Aber Microsoft investiert auch in die biologische Kohlenstoffentfernung, die das Potenzial für eine enorme Kohlenstoffbindung hat, ohne dass große Mengen an erneuerbarem Strom benötigt werden.

Microsoft hat dem „Ozeangesundheits“-Unternehmen Running Tide eine unbekannte Millionensumme gezahlt, um 12.000 Tonnen CO2 mithilfe einer Methode zu entfernen, bei der Biomasse wächst und in der Tiefsee versenkt wird.

Auf der Website von Running Tide heißt es, dass seine Technologie „die Fähigkeit des Ozeans beschleunigt, Kohlendioxid auf natürliche Weise zu entfernen und es in einer sicheren und dauerhaften Form in die Tiefsee zu versenken.“

Das Unternehmen setzt schwimmende Bojen ein, die Kalkstein enthalten, der die Alkalität des Ozeans erhöht, und Algen, die wachsen und mehr Kohlenstoff binden. Wenn die Algen eine bestimmte Größe erreichen, werden sie durch die Schwerkraft nach unten gezogen und sinken auf den Meeresboden, wo Schwerkraft und Wasserdruck die Biomasse festhalten.

Laut Running Tide sorgt seine Methode für einen sehr langsamen Kreislauf, der das CO2 über Tausende von Jahren in den Tiefen des Ozeans festhält. Es hat versprochen, sich Messungen, Berichten und Verifizierungen zu unterziehen, und Microsoft sagt, es werde sich engagieren, um bei der Einrichtung von Zertifizierungen Dritter zu helfen.

Allen Anzeichen zufolge zahlt Microsoft bereits einen Preis, der unter den 1.000 US-Dollar pro Tonne liegt, die für elektrische DAC-Systeme berechnet werden. Der Preis wird jedoch offenbar sinken, da die Einführung bestimmte „Tore“ passiert, die größere Käufe ermöglichen.

Für den physischen Transport einer großen Anzahl gesäter Bojen ins offene Meer sind Schiffe erforderlich, sodass ein gewisser Energieaufwand erforderlich ist. Sobald die Bojen jedoch zu Wasser gelassen werden, nutzt der Prozess die Schwerkraft und Meeresströmungen, was keinen weiteren Energieaufwand erfordert.

Running Tide ist nicht das einzige Unternehmen, das CO2 im Ozean einfangen möchte. Additional Ventures, gegründet vom ehemaligen Meta-CTO Mike Schroepfer, unterstützt die Verbesserung der Ozeanalkalität (Ocean Alkalinity Enhancement, OAE), die die Auflösung von mehr CO2 in den Meeren fördert.

Die Ozeane absorbieren bereits mehr Kohlenstoff als die Wälder der Welt, unter anderem durch die Erosion alkalischer Gesteine ​​wie Karbonate. Sobald diese Gesteine ​​ins Meer gelangen, neutralisieren sie schädliche Säuren und entziehen der Luft noch mehr CO2.

Durch diesen Prozess werden bereits jährlich rund eine Gigatonne Kohlenstoff entfernt. Additional Ventures hat ein 50-Millionen-Dollar-Carbon-to-Sea-Forschungsprogramm ins Leben gerufen, das bisher 23 Millionen US-Dollar an Forschungszuschüssen für Wissenschaftler bereitgestellt hat, die nach Möglichkeiten suchen, die vom Meer entfernte CO2-Menge zu erhöhen, ohne die Ökosysteme aus dem Gleichgewicht zu bringen.

OAE hofft, die durch natürliche Alkalinitätsprozesse im Ozean erzeugte Gigatonne verdoppeln zu können.