Das Versäumnis der Menschheit, die Kohlendioxidemissionen, die den Planeten erhitzen, zu senken – 41 Milliarden Tonnen im Jahr 2022 –, hat einst marginale Möglichkeiten zur Begrenzung oder Reduzierung des CO2-Ausstoßes in der Atmosphäre in den Mittelpunkt der Klimapolitik und der Klimainvestitionen gerückt.
Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS) und direkte Luftabscheidung (DAC) sind beides komplexe industrielle Prozesse zur Isolierung von CO2, aber diese neu boomenden Technologien unterscheiden sich grundlegend und werden oft miteinander vermischt.
Hier erfahren Sie, was sie sind und wie sie sich unterscheiden.
Was ist Kohlenstoffabscheidung?
CCS saugt CO2 aus den Abgasen oder Rauchgasen von Kraftwerken, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden, sowie der Schwerindustrie ab.
Die Abgase eines Kohlekraftwerks enthalten etwa 12 Prozent CO2, während sie bei der Stahl- und Zementproduktion typischerweise doppelt so hoch sind.
Im Gegensatz zu CCS, das lediglich verhindert, dass zusätzliches Kohlendioxid in die Atmosphäre gelangt, extrahiert DAC bereits dort vorhandene CO2-Moleküle.
Entscheidend ist, dass DAC dadurch zu einer Technologie mit „negativen Emissionen“ wird.
Es kann daher Gutschriften für Unternehmen generieren, die ihren Treibhausgasausstoß ausgleichen möchten – allerdings nur, wenn das abgeschiedene CO2 dauerhaft unter der Erde gespeichert wird, etwa in erschöpften Öl- und Gaslagerstätten oder in salzhaltigen Grundwasserleitern.
Die Konzentration von Kohlendioxid in der Umgebungsluft beträgt nur 420 Teile pro Million (etwa 0,04 Prozent), daher ist die CO2-Eindämmung mithilfe von DAC weitaus energieintensiver.
Sobald CO2 mithilfe von CCS oder DAC isoliert wurde, kann es zur Herstellung von Produkten wie Baumaterialien oder „grünem“ Flugtreibstoff verwendet werden, wobei ein Teil dieses CO2 jedoch wieder in die Luft versickert.
„Wenn das CO2 genutzt wird, dann ist es keine Entfernung“, sagte Oliver Geden, Senior Fellow am Deutschen Institut für Internationale Sicherheitspolitik.
Spielstatus
Die Industrie für fossile Brennstoffe nutzt CCS seit den 1970er Jahren, jedoch nicht, um zu verhindern, dass CO2 in die Atmosphäre gelangt.
Vielmehr injizieren Öl- und Gasunternehmen CO2 in Ölfelder, um schneller mehr Rohöl zu fördern.
In der Vergangenheit hat sich die Anbindung von CCS-Anlagen an Kohle- und Gaskraftwerke und die anschließende Speicherung des CO2 zur Reduzierung der Emissionen als technisch machbar, aber als unwirtschaftlich erwiesen.
Die weltweit größte CCS-Anlage, die Petra Nova-Anlage in Texas, wurde drei Jahre nach ihrer Eröffnung im Jahr 2017 stillgelegt.
Doch die drohende Klimakrise und staatliche Subventionen haben das Interesse an CCS im Energiesektor und darüber hinaus wiederbelebt.
Nach Angaben der Internationalen Energieagentur (IEA) gab es Ende 2022 weltweit 35 Anlagen im kommerziellen Maßstab, die Kohlenstoffabscheidungstechnologie in der Industrie, bei der Kraftstoffumwandlung oder bei der Stromerzeugung einsetzten und insgesamt 45 Millionen Tonnen (Mt) CO2 isolierten.
DAC hingegen ist sehr neu.
Insgesamt 18 DAC-Anlagen weltweit haben im vergangenen Jahr nur etwa so viel CO2 (10.000 Tonnen) eingefangen, wie die Welt in 10 Sekunden ausstößt.
Hochskalieren
Sowohl CCS als auch DAC müssen massiv ausgebaut werden, wenn sie eine bedeutende Rolle bei der Dekarbonisierung der Weltwirtschaft spielen sollen.
Um das Netto-Null-Ziel für die Mitte des Jahrhunderts aufrechtzuerhalten, muss CCS laut IEA bis 2030 jährlich 1,3 Milliarden Tonnen aus der Energie- und Industrieindustrie ableiten – 30-mal mehr als im letzten Jahr.
DAC muss bis zu diesem Datum 60 Mio. t CO2 pro Jahr entfernen, mehrere tausend Mal mehr als heute.
Aber die aufstrebende Industrie blüht mit neuen Akteuren auf, und die erste Anlage mit einer Kapazität von einer Million Tonnen pro Jahr soll nächstes Jahr in den Vereinigten Staaten in Betrieb gehen, weitere folgen.
„Es ist eine große Herausforderung, aber nicht beispiellos“, sagte Gregory Nemet, Professor an der University of Wisconsin-Madison, gegenüber und verwies auf andere Technologien, darunter Solarmodule, die innerhalb von Jahrzehnten dramatisch an Bedeutung gewonnen haben.
Die Vorbereitung eines Standorts für die Speicherung von CO2 kann bis zu 10 Jahre dauern, sodass die Speicherung zu einem ernsthaften Engpass sowohl für die CCS- als auch für die DAC-Entwicklung werden könnte.
Kosten pro Tonne
Die Kohlenstoffabscheidung kostet 15 bis 20 US-Dollar pro Tonne für industrielle Prozesse mit hochkonzentrierten CO2-Strömen und 40 bis 120 US-Dollar pro Tonne für stärker verdünnte Gasströme, beispielsweise bei der Stromerzeugung.
DAC – noch in den Kinderschuhen – ist mit viel höheren Kosten verbunden und liegt heute zwischen 600 und 1.000 US-Dollar pro abgeschiedener Tonne CO2.
Laut dem ersten Bericht „State of Carbon Dioxide Removal“, der Anfang des Jahres veröffentlicht wurde, werden diese Kosten bis 2050 voraussichtlich stark auf 100 bis 300 US-Dollar pro Tonne sinken.
Folge dem Geld
Da Länder und Unternehmen den Druck von Dekarbonisierungsplänen und Netto-Null-Verpflichtungen spüren, fließen mehr öffentliche und private Gelder sowohl in CCS als auch in DAC.
In den Vereinigten Staaten sieht der Inflation Reduction Act (IRA) Steuergutschriften in Milliardenhöhe für CCS vor.
Der frühere Infrastructure Investment and Jobs Act sieht über einen Zeitraum von fünf Jahren etwa 12 Milliarden US-Dollar vor.
Kanadas Haushalt 2022 sieht außerdem eine Steuergutschrift für Investitionen vor, die die Kosten von CCS-Projekten halbiert.
Südkorea und China investieren ebenfalls stark in den Sektor, wobei China letzten Monat eine 500.000-Mt-Anlage in der Provinz Jiangsu eröffnete.
In Europa erfolgt die Förderung auf nationaler Ebene und konzentriert sich auf Industrie und Lagerung, insbesondere in der Nordsee.
Für DAC haben eine Reihe von Unternehmen – Alphabet, Shopify, Meta, Stripe, Microsoft und H&M Group – in einen Fonds eingezahlt, mit dem Versprechen, zwischen 2022 und 200 gemeinsam mindestens 1 Milliarde US-Dollar an „dauerhafter CO2-Entfernung“ zu kaufen.
Letzten Monat schloss JP Morgan mit dem DAC-Pionier Climeworks mit Sitz in der Schweiz einen CO2-Entfernungsvertrag über 20 Millionen US-Dollar und eine Laufzeit von neun Jahren ab.
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