CO2 aus der Luft saugen, ist das die Lösung?

Die weltweit erste industrielle Anlage zur Entfernung von CO2 aus der Atmosphäre wurde vom Schweizer Unternehmen Climeworks entwickelt und 2017 in Hinwil, wenige Kilometer von Zürich entfernt, in Betrieb genommen. © Keystone / Gaetan Bally

Der letzte Bericht der Vereinten Nationen zur Eindämmung des Klimawandels befasst sich auch mit Technologien, die CO₂ aus der Atmosphäre entfernen. Was aber ist von diesen Methoden, bei denen die Schweiz eine Vorreiterrolle spielt, tatsächlich zu erwarten?

Um global bis 2050 Klimaneutralität zu erreichen, reicht es nicht aus, die Treibhausgasemissionen zu reduzieren und fossile Brennstoffe durch erneuerbare Energien zu ersetzen. Es müssen auch Milliarden von Tonnen CO₂ aus der Atmosphäre entfernt werden.

Der neue Bericht des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen (IPCC), der heute veröffentlicht wurde, konzentriert sich auf Optionen zur Begrenzung und Vermeidung von Emissionen. Zu den innovativsten, aber auch umstrittensten Lösungen gehören die Abscheidung und dauerhafte Entfernung von CO₂ aus der Atmosphäre.

IPCC und Klimaberichte 

Das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) hat seinen Sitz in Genf und umfasst 195 Mitgliedsstaaten. Es ist in drei Arbeitsgruppen gegliedert, die sich mit verschiedenen Aspekten des Klimawandels befassen: Arbeitsgruppe I (WGI) befasst sich mit den wissenschaftlichen Grundlagen; WGII bewertet die Auswirkungen auf die natürlichen Systeme und Anpassungsmöglichkeiten; WGIII konzentriert sich auf die Abschwächung (Reduzierung der Treibhausgase).

Der am 4. April 2022 veröffentlichte Bericht ist das Ergebnis der Arbeit der WGIII und stellt den dritten Teil des Sechsten Sachstandsberichts des IPCC dar. Der erste Teil Externer Linkwurde im August 2021 veröffentlicht, der zweiteExterner Link im vergangenen Februar.

Diese Berichte haben eine grosse politische Tragweite, weil auf ihrer Grundlage die nationale und internationale Klimapolitik entwickelt wird.

Was sind negative Emissionstechnologien?

Es handelt sich um Technologien oder Verfahren, die CO₂ dauerhaft aus der Atmosphäre entfernen. Dies ist wichtig, denn je länger Kohlendioxid in der Atmosphäre verbleibt, desto mehr trägt es zur globalen Erwärmung bei. Der Begriff «negative Emissionstechnologien» wird verwendet, weil sie nicht Gasmoleküle in die Atmosphäre abgeben, sondern diese entfernen.

Wie kann CO₂ aus der Atmosphäre entfernt werden?

Grundsätzlich gibt es zwei Ansätze. Der erste, biologische, nutzt die natürliche Fähigkeit von Bäumen und Pflanzen, CO₂ durch Photosynthese abzuscheiden und zu speichern. Beispiele für den biologischen Abbau von Kohlendioxid sind Aufforstung und landwirtschaftliche Verfahren, die Kohlenstoff im Boden binden.

Der zweite Ansatz umfasst technologische Lösungen zur direkten Extraktion von CO₂ aus der Luft (Direct Air Capture, DAC), um es dauerhaft zu speichern oder für andere Zwecke zu nutzen.

Die folgende Animation zeigt, wie der von der Schweizer Firma Climeworks, einem der weltweit führenden Hersteller von DAC-Technologie, entwickelte CO₂ -Extraktor funktioniert:

CO₂ kann auch dort abgeschieden werden, wo es entsteht, zum Beispiel in Fabriken, Kohlekraftwerken oder Verbrennungsanlagen (Carbon Capture and Storage, CCS). Es ist jedoch nicht korrekt, in diesen Fällen von «negativen Emissionen» zu sprechen, da die Anlagenbetreiber der Atmosphäre kein CO₂ entziehen, sondern lediglich verhindern, dass das Gas freigesetzt wird.

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Um eine negative Bilanz zu erreichen, sollte die CCS-Methode mit der Energieerzeugung aus Biomasse kombiniert werden (Bioenergie mit Kohlenstoffabscheidung und -speicherung, BECCS). Gemeint ist der Anbau von Bäumen und Pflanzen – die während ihres Wachstums der Atmosphäre CO₂ entziehen –, und ihre anschliessende Verbrennung in einem Kraftwerk, bei der das freigesetzte CO₂ abgeschieden und eingelagert wird.

Bundesamt für Umwelt BAFU

Wohin mit dem CO₂ aus der Atmosphäre?

Eine Möglichkeit besteht darin, es zu «recyceln» und in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, in der Landwirtschaft, in der Energiewirtschaft oder bei der Herstellung von synthetischen Kohlenwasserstoffen zu verwenden. Die ETH Zürich hat den Prototyp einer Raffinerie gebaut, die Solarenergie und CO₂ zur Herstellung nachhaltiger Treibstoffe nutzt. Synhelion, ein ETHZ-Spin-off, das eine Technologie zur Herstellung von Solartreibstoffen aus CO₂ kommerzialisiert, hat soeben einen Vertrag mit der Fluggesellschaft Swiss zur Lieferung von nachhaltigem Paraffin abgeschlossen.

Um jedoch in den nächsten 30 Jahren Klimaneutralität zu erreichen, muss Kohlendioxid dauerhaft gespeichert werden. Die unterirdische Speicherung, beispielsweise in erschöpften Gas- oder Ölfeldern oder in salinen Aquiferen, also salzwasserführenden unterirdischen Schichten, gehört zu den viel versprechendsten Lösungen.

Wie viel CO₂ wird heute jährliche abgeschieden und entfernt?

Anlagen zur Abscheidung von CO₂ aus der Industrie (CCS-Verfahren) gibt es seit den 1970er Jahren. Derzeit sind 27 solche Anlagen Betrieb, die Hälfte davon in den Vereinigten Staaten. Nach Angaben der Internationalen Energieagentur (IEA)Externer Link können sie über 40 Millionen Tonnen CO₂ pro Jahr abscheiden, was etwa 0,1% der weltweiten Emissionen entspricht.

Derzeit gibt es weltweit 19 DAC-Anlagen. Zusammen haben sie die Kapazität, um 10’000 Tonnen CO₂ pro Jahr aus der Atmosphäre zu entfernen. Die bisher grösste Anlage wurde von der Schweizer Firma Climeworks und dem isländischen Unternehmen Carbfix 2021 in Betrieb genommen. Sie befindet sich in der Nähe von Reykjavik und kann bis zu 4000 Tonnen CO₂ pro Jahr filtern, was dem durchschnittlichen CO₂ -Ausstoss von 600 Menschen in Europa entspricht.

Wie gross ist das Potenzial von CO₂-Abscheidung und -Entfernung?

Philippe Thalmann und Sascha Nick von der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Lausanne glauben, dass diese Technologien 5-10% der derzeitigen Emissionen beseitigen können. Ein begrenzter Beitrag, der sich jedoch als nützlich erweisen könnte, um bis Mitte des Jahrhunderts Klimaneutralität zu erreichen, schreiben sie in einer kürzlich erschienenen Veröffentlichung.

Warum ist die Bewertung dieser Technologien uneinheitlich?

Einige Umweltgruppen Externer Linkund Teile der wissenschaftlichen Gemeinschaft sehen darin keine Lösung für das Klimaproblem. Die hohen Kosten, der hohe Energieverbrauch, die Umweltbelastung und die Komplexität des Verfahrens, nicht zuletzt der Transport des CO₂ zu den Speicherstätten, sind die Gründe dafür.

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Die Gegner befürchten vor allem, dass diese Technologien als Rechtfertigung dienen könnten, weiterhin Kohle und Öl zu verbrennen und damit unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verlängern. Die dringendste, billigste – und vielleicht auch einfachste – Massnahme sei es, die CO₂-Emissionen einzustellen.