Eine der vielversprechendsten Technologien, um den CO2-Gehalt in der Atmosphäre zu reduzieren, ist Carbon Capture and Storage (CCS) bzw. Carbon Capture, Utilization and Storage (CCUS). Diese ermöglicht es, Kohlendioxid (CO2) aus industriellen Prozessen abzuscheiden (capture), um es zu nutzen (utilization) bzw. zu speichern (storage). CCUS bietet nicht nur eine Möglichkeit zur Emissionsreduktion, sondern auch das Potenzial, CO2 als wertvollen Rohstoff in der Industrie einzusetzen. Doch welche Rolle kann CCUS bei der Bekämpfung des Klimawandels spielen?
Im Folgenden ein Überblick über Begriffe, Funktionsweise und Herausforderungen:
Was ist Carbon Capture, Utilization and Storage (CCUS)?
Carbon Capture, Utilization and Storage (CCUS) umfasst drei zentrale Schritte:
- Abscheidung (Capture): CO2 wird aus den Abgasen industrieller Prozesse oder der Energieproduktion abgeschieden, bevor es in die Atmosphäre gelangt. Hierbei gibt es verschiedene Methoden der Abscheidung:
- Post-Combustion Capture: CO2-Abscheidung nach der Verbrennung von fossilen Brennstoffen.
- Pre-Combustion Capture: CO2 wird vor der Verbrennung in Kombikraftwerken mit integrierter Kohlevergasung entfernt, indem fossile Brennstoffe in Wasserstoff und CO2 zerlegt werden (sogenannter Integrated Gasification Combined Cycle, IGCC).
- Oxyfuel-Verbrennung: Die Verbrennung erfolgt mit reinem Sauerstoff statt Luft, was das CO2 konzentriert und die Abscheidung vereinfacht.
- Nutzung (Utilization): Ein entscheidender Unterschied von CCUS zu CCS ist die Möglichkeit der Nutzung des abgeschiedenen CO2. Das CO2 kann in verschiedenen Industrien als Rohstoff verwendet werden, was die Wirtschaftlichkeit der Technologie erhöht. Zu den wichtigsten Anwendungen gehören:
- CO2 als Rohstoff für die Chemieindustrie: CO2 kann zur Herstellung von Chemikalien, Kunststoffen oder Düngemitteln verwendet werden. Zum Beispiel kann CO2 in der Herstellung von Methanol oder Harnstoffeingesetzt werden.
- CO2 als Baustoff: In der Bauindustrie wird CO2 verwendet, um carbonatisierten Beton herzustellen, was die Festigkeit des Betons erhöht und gleichzeitig CO2 speichert.
- CO2 als Treibstoff: In sogenannten Power-to-X-Prozessen kann CO2 mit Wasserstoff kombiniert werden, um synthetische Kraftstoffe oder chemische Produkte zu erzeugen, die als Treibstoff oder für industrielle Prozesse genutzt werden können.
- Speicherung (Storage): Das CO2, das nicht genutzt wird, wird in tiefen geologischen Schichten – etwa in erschöpften Öl- und Gasfeldern oder Salzwasser-Aquiferen – dauerhaft gespeichert. Hier bleibt das CO2 für Jahrhunderte bis Jahrtausende sicher eingeschlossen, was die langfristige Reduktion der CO2-Konzentration in der Atmosphäre ermöglicht.
Die Technologie des CCUS hat in den letzten Jahren deutliche Fortschritte gemacht, insbesondere in der Abscheidungund der Speicherung von CO2. Projekte wie Boundary Dam in Kanada und Sleipner in Norwegen haben gezeigt, dass CCUS technisch möglich ist und bereits im kommerziellen Maßstab funktioniert. Diese Projekte haben bereits Millionen Tonnen CO2 gespeichert und damit einen wichtigen Beitrag zur Emissionsreduktion geleistet.
Die Nutzung von CO2 steht jedoch noch am Anfang und ist mit einigen Herausforderungen verbunden. Während der Einsatz von CO2 als Rohstoff für die Herstellung von Chemikalien und synthetischen Kraftstoffen eine vielversprechende Perspektive darstellt, ist die Skalierbarkeit dieser Technologien noch begrenzt. Viele der Anwendungen befinden sich noch in der Forschungs- oder Pilotphase, und aktuell sind die Kosten für die CO2-Nutzung noch nicht wettbewerbsfähig.
Ökologische und ökonomische Perspektiven von Carbon Capture, Utilization and Storage (CCUS)
CCUS, und insbesondere die Nutzung von CO2, bietet zahlreiche Chancen für die Wirtschaft und den Klimaschutz:
- Reduktion der Emissionen: Durch den Einsatz von CO2 in industriellen Prozessen können Emissionen in Bereichen wie Chemie, Zement oder Stahlproduktion erheblich reduziert werden, die sonst schwer zu dekarbonisieren sind.
- Schaffung von Märkten für CO2: Die industrielle Nutzung von CO2 könnte neue Märkte und Geschäftsmöglichkeiten schaffen, was dazu beiträgt, die Wirtschaftlichkeit von CCUS-Projekten zu erhöhen. Die Verwendung von CO2 als Ausgangsstoff für die Herstellung von grünem Methanol, synthetischen Kraftstoffenoder Kunststoffen könnte nicht nur die CO2-Emissionen senken, sondern auch eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft fördern.
Allerdings sind auch hier die wirtschaftlichen Herausforderungen groß. Die Herstellung von Chemikalien oder Kraftstoffen aus CO2 ist derzeit noch teuer und erfordert bedeutende Investitionen. Um die Wirtschaftlichkeit zu verbessern, sind Maßnahmen wie CO2-Bepreisung, Subventionen für grüne Technologien und der Ausbau von Infrastruktur notwendig.
Kritische Perspektive und Herausforderungen von Carbon Capture, Utilization and Storage (CCUS)
Während CC(U)S viele Chancen bietet, gibt es auch kritische Aspekte.
Eines der größten Risiken von CCUS besteht darin, dass sich Unternehmen und Regierungen zu sehr auf „negative Emissionen“, also das Entziehen von CO2 aus der Atmosphäre, verlassen könnten, um Emissionen zu „kompensieren“, anstatt aktiv die Emissionen zu reduzieren. Es besteht die Gefahr, dass der Fokus auf Emissionsminderung durch andere Maßnahmen wie den Umstieg auf erneuerbare Energien und energieeffiziente Technologien in den Hintergrund tritt. CCUS allein bietet keine Lösung für die Klimakrise, sondern kann nur Teil eines ganzheitlichen Ansatzes sein, dessen Fokus auf der Senkung der Treibhausgasemissionen liegt. Ohne eine drastische Verringerung des CO2-Ausstoßes in allen Bereichen lässt sich das Klimaziel von Netto-Null-Emissionen nicht erreichen.
Auch die langfristige Sicherheit der CO2-Speicherung ist nicht garantiert und birgt Risiken. In geologischen Formationen tief unter der Erde, in denen das CO2 gespeichert wird, besteht immer die Möglichkeit, dass das CO2 über Jahrhunderte oder Jahrtausende in die Atmosphäre entweicht – sei es durch natürliche geologische Prozesse oder durch menschliches Versagen. Ein Beispiel hierfür ist die Sleipner-Anlage, bei der es in der Vergangenheit zu einem unerwarteten Anstieg der CO2-Konzentration in der Lagerstätte kam. Obwohl es keine Leckagen gab, verdeutlicht dies die Unsicherheiten bei der langfristigen Sicherheit der geologischen Speicherung.
Fazit
Die Zukunft von CCUS hängt von mehreren Faktoren ab. Um die Klimaziele zu erreichen, muss die Technologie in großem Maßstab eingesetzt werden. Schätzungen zufolge müssen weltweit jährlich Milliarden Tonnen CO2 abgeschieden werden, um die Erderwärmung auf unter 1,5 °C zu begrenzen.
Die Nutzung von CO2 könnte dabei eine entscheidende Rolle spielen, indem sie die Kosten für die CO2-Abscheidung senkt und die Akzeptanz der Technologie erhöht. Insbesondere die Entwicklung von synthetischen Kraftstoffen und chemischen Produkten aus CO2 könnte dazu beitragen, den CO2-Fußabdruck von schwer zu dekarbonisierenden Sektoren zu verringern und gleichzeitig neue Märkte zu schaffen.
Die politische Unterstützung ist entscheidend für die Skalierung von CCUS. CO2-Bepreisung, Emissionshandelssysteme und Förderprogramme für die Forschung und Entwicklung neuer Technologien könnten die Umsetzung von CCUS beschleunigen. Zudem wird es notwendig sein, rechtliche Rahmenbedingungen zu schaffen, die die Sicherheit und Langfristigkeit der CO2-Speicherung gewährleisten.
Carbon Capture, Utilization and Storage (CCUS) ist eine Schlüsseltechnologie, um die CO2-Emissionen zu reduzieren und die Klimaziele zu erreichen. Die Kombination aus Abscheidung, Nutzung und Speicherung von CO2 bietet nicht nur eine Möglichkeit zur Emissionsminderung, sondern auch Potenzial für neue Geschäftsfelder und Märkte. Doch CCUS allein wird die Klimakrise nicht lösen können. Andere, dringend erforderliche Maßnahmen zur Emissionsreduktion dürfen nicht vernachlässigt werden. Zudem müssen die Risiken der langfristigen CO2-Speicherung sorgfältig überwacht und minimiert werden.
CCUS kann demanch ein wertvoller Baustein im Kampf gegen den Klimawandel sein, muss aber in einen umfassenden, nachhaltigen Klimaschutzplan integriert werden.
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