Klimawandel Wissenschaft und Technologie
Alles zusammen ist das ein weites Feld. Uns soll es hier nicht um Technologien gehen, die sowieso jeder kennt. Windkrafträder, Photovoltaik und Wärmepumpen dienen alle dem verminderten Ausstoß von CO2. Das wissen wir alle. Doch was ist, wenn es eine Technologie gäbe, die vorhandenes CO2 in unserer Atmosphäre bindet?
Genau dieser Fragen wollen wir in diesem Teil unseres Klimawandweblogs auf den Grund gehen.
Technologien zur Lagerung von Emissionen
Kann CO2 nicht verhindert werden, könnte man doch nach Wegen suchen es zu Binden. Das ist ein Ansatz der Klimawandel Wissenschaft.
Über natürliche Kohlenstoffsenken haben wir bereits gesprochen. Die Idee der Wissenschaft ist es künstliche CO2-Senken zu erschaffen. In der Vergangenheit gab es den Versuch CO2 in der Erde einzulagern bzw. zu verpressen.
Diese Idee klang allerdings sehr nach einem CO2 – Endlager, dahingegen gab es allerdings massiven Widerstand der Bevölkerung. Doch was steckt genau hinter dieser Idee? Fehlte es vielleicht einfach nur an der richtigen Aufklärung, um diese Technologien auf den Weg zu bringen.
CO2 Endlager – Carbon Capture and Storage
Ein Einlagerungsverfahren von CO2 trägt den schönen Namen Carbon Capture and Storage, kurz CSS.
Das große Ziel der CCS-Technologie ist die Reduzierung von CO2-Emissionen direkt an der Produktionsstätte durch eine Einlagerung in unterirdische Lagerstätten. Das Treibhausgas wird von der Produktion abgetrennt, gereinigt und komprimiert. Anschließend wird es als Flüssigkeit durch Pipelines in die Erde gepresst.
Als Lagerstätten kommen Salz-wasserführende Grundwasserleiter (Aquifere) oder ausgeförderte Erdöl- und Erdgaslagerstätten infrage. Bei einem konventionellen Steinkohlekraftwerk lässt sich so der CO2 Ausstoß mehr als halbieren. Allerdings steigt der Brennstoffverbrauch durch die Vorgänge – Verdichten und Transport, auf bis zu 40 % an, was den Wirkungsgrad des Kraftwerkes deutlich reduziert.
Alle CCS Technologien sind nach heutigen Entwicklungsstand noch nicht wirtschaftlich. Derzeit wird intensiv an drei unterschiedlichen Verfahren zur Abscheidung des CO2’s geforscht und diese in ersten Pilotanlagen getestet. Allerdings ist noch völlig offen, welche und ob sich eine der Technologien durchsetzen wird.
- Nachgeschaltete Abscheidung im Abgas (Post-Combustion Verfahren)
- Abscheidung in IFCC-Kombikraftwerken
- Abscheidung im Oxyfuel-Verfahren
Rechtslage
Politisch ist das Thema in Deutschland und der EU sehr schwierig. Die für das CCS Verfahren notwendigen Technologien greifen in eine Vielzahl von Rechtsgebieten ein. Katastrophenschutz, Berg- und Wasserrecht, Immissionsschutz etc. Ein vollständig definierter gesetzlicher Rahmen ist nicht vorhanden.
Langfristige Auswirkungen auf die Umweltschädlichkeit der Einlagerungen großer Mengen CO2 sind auch noch nicht endgültig untersucht. Zudem gibt es in der EU ein diskriminierungsfreies Zugangsrecht aller EU-Staaten an Endlagerstätten. Das würde bedeuten, dass CO2 auch aus anderen Mitgliedsländern in Deutschland endgelagert werden dürfe.
Unsere theoretische Lagerkapazität in Deutschland liegt bei etwa 20 Mrd. Tonnen, das entspricht etwa 30 bis 60 Jahre des CO2-Ausstoßes all unserer Kraftwerke. Allerdings steht die Nutzung der Aquifere teilweise auch mit anderen regenerativen Energien, z.B. Geothermie, in Konflikt.
Pilotanlagen
Im Jahre 2015 waren weltweit etwa 13 CCS Großprojekte aktiv, die 26 Millionen Tonnen pro Jahr abschieden.
Ein internationales Wissenschaftlerteam entdeckte 2016, dass die Mineralisierung in Basaltgestein sehr effizient ist. Kohlenstoffdioxid kann in Karbonaten gelagert und so dauerhaft ohne Sicherheitsbedenken deponiert werden. Unter dem Namen CarbFix injizierten sie in einem Pilotprojekt in Island in Tiefen bis 400 Meter 220 Tonnen Kohlendioxid zusammen mit Wasser in vulkanisches Basalt.
Bereits nach 1,5 Jahren konnte festgestellt werden, dass über 90 % des injizierten Kohlenstoffes mit dem Basalt reagierte und in Karbonate umgewandelt wurde. Bohrungen zeigten, dass das Basaltgestein mit weißlichen Karbonat-Adern durchsetzt war. Durch das Verfahren entfällt das Risiko des Entweichens, allerdings werden pro Tonne eingelagertes CO2 etwa 25 Tonnen Wasser benötigt.
Eine mögliche Anwendung ist allerdings sehr Standortabhängig. In Deutschland oder Mitteleuropa gäbe es kaum Basaltvorkommen, die sich für diese Technologie eignen. Anhand von Modellrechnungen könnten mit dieser Methode Speicherkosten von 25 bis 50 USD/ Tonne möglich sein.
Auch die Klimawandel Wissenschaft in Norwegen hat schon einiges an Erfahrung mit CCS gesammelt. Im Feld Sleipner in der Nordsee wurden bereits über 17 Millionen Tonnen CO2 verpresst.
In Deutschland gab es in den letzten Jahren massiven Widerstand gegen die Einlagerung von CO2 im Boden, CCS hat vermutlich weniger Anhänger als Atomenergie, da diese Technologie auch den zentralen Gedanken der Energiewende zuwiderläuft.
Direct air capture
Eine weiterer interessanter Ansatz der Klimawandel Wissenschaft ist es der Luft direkt das CO2 zu entziehen. Als DAC (Direct air capture) wird ein Verfahren bezeichnet, dass Kohlenstoffdioxid mittels chemischer Absorber direkt aus der Luft filtert. Derzeit wird das Verfahren über diverse Prototypen experimentell erprobt.
Problematisch ist auch hier der Faktor der Wirtschaftlichkeit. Anfang 2018 lagen die Kosten bei ca. 600 USD für eine Tonne abgeschiedenes Kohlenstoffdioxid. Die Lagerung ist dabei noch nicht einmal mit eingerechnet. Ziel der Entwickler ist es die Kosten auf ca. 100 USD/Tonne zu senken.
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