Wie lässt sich CO2 aus der Atmosphäre entfernen?

Kohlendioxid (CO2) ist ein natürlicher und wichtiger Bestandteil der Erdatmosphäre. Aber mit etwa 422 Teilen pro Million oder 0,04 Prozent ist seine Konzentration heute mehr als doppelt so hoch wie vor 200 Jahren, zu Beginn der industriellen Revolution. Seitdem haben menschliche Aktivitäten - vor allem das Verbrennen fossiler Energieträger - die CO2-Konzentration auf gefährlich hohe Werte erhöht.

Wenn sich Kohlendioxid und andere Treibhausgase in der Atmosphäre ansammeln, wirken sie wie eine Decke: Sie verhindern, dass die Sonnenenergie nachts in den Weltraum zurückstrahlt. In der Folge steigen die globalen Temperaturen und der Planet erwärmt sich.

Was genau ist Kohlenstoffabscheidung und -speicherung, CCS?

Kohlendioxid wird auf natürliche Weise durch Wälder und andere Pflanzen aus der Atmosphäre aufgenommen. Pflanzen verwenden C02 zum Wachsen und binden es. Auch die Ozeane und Böden nehmen CO2 auf. Doch das braucht Zeit. Überdies vernichten wir solche natürlichen Kohlenstoffsenken zunehmend durch Abholzung, den übermäßigen Einsatz von Pestiziden und durch Umweltverschmutzung.

Die CO2-Abscheidung und -speicherung (CCS) kann verhindern, dass überschüssiges Kohlendioxid überhaupt in die Atmosphäre gelangt. Dazu wird das Gas aus der Luft eingesaugt und in Speichern gelagert.

Das Verfahren wurde erstmals in den 1970-er Jahren eingeführt. Doch es ist wegen Gesundheits- und Sicherheitsbedenken immer noch umstritten.

So gibt es die Sorge, dass Menschen oder Tiere ersticken könnten, wenn etwa die Rohre in den technischen Anlagen oder in den Lagerstätten undicht sind. Oder dass Metalle und andere Schadstoffe ausgeschwemmt werden könnten und dann das Trinkwasser verunreinigen. Außerdem gibt es die Befürchtung, dass eingelagertes Kohlendioxid lokale Erdbeben auslösen könnte.

In Deutschland ist diese Technik bisher verboten.

Wie funktioniert CCS mit punktueller CO2 Abscheidung?

Bei der sogenannten "punktuellen CO2-Abscheidung" wird Kohlenstoffdioxid direkt am Entstehungsort von anderen Abgasen getrennt. Sie entstehen zum Beispiel bei der Produktion in Stahlwerken, Raffinerien, Zement- und Düngemittelfabriken oder bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Kohle oder Erdgas.

In neueren Anlagen wird das CO2 schon vor dem Verbrennen aus dem Brennstoff entfernt.

Bei allen Verfahren wird das CO2 nach der Abscheidung zu einer Flüssigkeit zusammengepresst und zu einer geeigneten Lagerstätte transportiert. Solche Lagerstätten liegen in der Regel tief unter der Erde. Als Speicher kommen beispielsweise ehemalige Öl- und Gaslager, stillgelegte Kohlebergwerke oder auch poröse, mit Salzwasser gefüllte Gesteinsformationen in Frage.

Was ist DACCS?

Kohlenstoffdioxid kann aber auch mit Hilfe von Filtern und Chemikalien direkt aus der Luft gefiltert werden, auf Englisch: Direct Air Capture with Carbon Storage, DACCS. Bei diesem Verfahren erfolgt die Abscheidung nicht direkt in einer Fabrik oder an einem Schornstein, sondern aus der Umgebungsluft.

Die Anlagen für diese Technik benötigen allerdings viel Energie und sind immer noch sehr teuer.

Und was ist BECCS?

Eine weitere Option, CO2 aus der Atmosphäre zu entfernen, bietet die Bioenergie. Hier wird Biomasse, also Holz, Stroh oder Energiepflanzen, in Kraftwerken verbrannt, um Energie zu gewinnen - das sogenannte BECCS. (englisch: Bio-Energy with Carbon Capture and Storage). Das dabei freiwerdende CO2 wird ebenfalls abgefangen und unterirdisch gespeichert.

Künftig könnten noch mehr Pflanzen gezielt für die Gewinnung von Bioenergie angebaut werden, um noch mehr zu Kohlenstoff zu binden. 

Allerdings konkurrieren diese Energiepflanzen dann mit den Pflanzen, die für die Ernährung angebaut werden, denn Ackerflächen und Wasservorräte weltweit sind begrenzt.

All diese CCS-Technologien werden bisher erst wenig eingesetzt und sind noch nicht in größerem Maßstab erprobt.

Warum ist die CO2-Abscheidung und -speicherung so wichtig?

Selbst wenn wir die Kohlendioxidemissionen in naher Zukunft stark reduzieren, muss die Welt bis zum Jahr 2100 zwischen 450 Milliarden und 1,1 Billionen Tonnen CO2 abscheiden und einlagern - so ein Expertenbericht von Januar 2023.

Auch der Weltklimarat der Vereinten Nationen erklärte 2022, dass der Einsatz von CO2-Entfernungstechnologien "unvermeidlich" sein wird, wenn die Welt ihre Netto-Null-Emissionsziele bis 2050 erreichen will.

Aktuellen Untersuchungen zufolge werden derzeit nur 0,1 Prozent der weltweiten Emissionen durch solche Technologien aufgefangen. Der CCS-Sektor müsste sich also in den nächsten zehn Jahren erheblich weiterentwickeln.

Kritik gibt es daran, dass die CCS-Technologie dazu führen könnte, dass weiterhin Öl, Gas und Kohle gefördert und verbrannt werden. Viele Expertinnen und Experten halten es für besser, den CO2 Ausstoß rasch zu reduzieren. Sie fordern, dass wir uns von fossilen Brennstoffen so schnell wie möglich unabhängig machen und sie möglichst gar nicht mehr nutzen. 

Redaktion: Tamsin Walker

Adaption aus dem Englischen: Jeannette Cwienk