Grosses Potenzial, grosses Risiko

CO2 mit Filteranlagen aus der Atmosphäre zu fischen, verschafft etwas Zeit für den Umbau des Energiesystems und könnte sogar Geld sparen. Es würde aber gemäss einer neuen Studie bis zu einem Viertel des globalen Energiebedarfs verschlingen.

In Hinwil ZH hat Climeworks 2017 eine Anlage in Betrieb genommen, die CO<sub>2</sub> aus der Luft filtert. Foto: Climeworks

In Hinwil ZH hat Climeworks 2017 eine Anlage in Betrieb genommen, die CO2 aus der Luft filtert. Foto: Climeworks

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Das Treibhausgas Kohlendioxid (CO2) aus der Luft zu filtern, galt lange Zeit als Plan B: Nur wenn der Klimaschutz zu zögerlich voranschreitet, würde die Menschheit das drohende Desaster unter anderem durch den Bau riesiger, aber sehr teurer CO2-Filteranlagen abwenden.

Die Situation hat sich gewandelt. Tatsächlich rechnen bereits alle wissenschaftlichen Szenarien zur Erreichung des 1,5-Grad-Ziels mit «negativen Emissionen», wie die nachträgliche Reduktion der CO2-Konzentration in der Atmosphäre auch genannt wird. Denn anders lässt sich die Erderwärmung gar nicht mehr auf deutlich unter 2 Grad Celsius gegenüber vorindustrieller Zeit begrenzen.

Besonders attraktiv in der Schwerindustrie

In welchem Umfang der Einfang von CO2 aus der Luft und dessen Lagerung im Untergrund tatsächlich möglich und sinnvoll ist, haben Forscher nun anhand von konkreten Szenarien analysiert. Wie sie in «Nature Communications» schreiben, ist die als «Direct Air Carbon Capture and Storage» (DACCS) genannte Technologie zwar kein Allheilmittel. «DACCS sollte nicht als Entschuldigung herhalten, Klimaschutzmassnahmen auf die lange Bank zu schieben», sagt Co-Autorin Giulia Realmonte vom European Institute on Economics and the Environment in Mailand.

Dennoch sehen die Studienautoren erhebliches Potenzial für DACCS. Insbesondere für den Umbau des Energiesystems in den «Problemsektoren» wie Transport, Flugverkehr und Schwerindustrie könne sich die Menschheit dank DACCS etwas Zeit erkaufen. «Bezüglich dieser Problemsektoren kann DACCS die Kosten für den Klimaschutz sogar senken», sagt Realmonte. Eine grosse Herausforderung stellt allerdings die enorm schnelle Ausbaugeschwindigkeit der Technologie dar, die nötig wäre, um ein ehrgeiziges Klimaziel zu erreichen.

Klimaziele liessen sich viel günstiger erreichen

Laut Anthony Patt vom Departement für Umweltsystemwissenschaften der ETH Zürich, der nicht an der Studie beteiligt war, könnten zum Beispiel heute im Einsatz befindliche fossile Kraftwerke dank DACCS bis an ihr vorgesehenes Lebensende betrieben werden. «Deren vorzeitiges Abschalten wäre nämlich sehr teuer», sagt Patt.

Gemäss der Studie liessen sich die Klimaziele in den Problemsektoren mit DACCS zwischen 60 und mehr als 90 Prozent günstiger erreichen als durch deren schnelle Umstellung auf regenerative Energien. Ein Grund dafür: Die Elektrifizierung der Schwerindustrie oder die Verwendung synthetischer, regenerativ erzeugter Treibstoffe im Flugverkehr wären noch teurer, als das CO2 mittels DACCS aus der Atmosphäre zu holen und im Untergrund zu lagern.

Laut Nico Bauer vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) ist es dennoch wichtig, auch die Emissionen in den kritischen Sektoren wie Schwerindustrie und Transport so weit wie möglich zu reduzieren: «Das Erfordernis zur CO2-Entnahme spiegelt lediglich die Unfähigkeit wider, die Emissionen zu senken.»

Mehrere Firmen haben bereits die entsprechende Technologie entwickelt, etwa Carbon Engineering in ­Kanada, Global Thermostat in den USA und das ETH-Spin-off Climeworks in der Schweiz. Spezielle Sorptionsfilter fischen das CO2 dabei direkt aus der Luft. Mit Wärme oder einem Vakuum wird das CO2 anschliessend aus den Filtern gelöst, verflüssigt und in unterirdische Lager gepumpt.

Es könnte zwischen 30'000 und 30 Millionen Anlagen benötigen

«DACCS kann prinzipiell überall angewandt werden und der Atmosphäre CO2 entziehen, was den Klimawandel global beeinflussen würde», sagt Bauer vom PIK. Die Technologie konkurriert weder nennenswert mit dem Wasserbedarf noch mit der Nahrungsmittelproduktion. Denn der Landverbrauch ist sehr gering. Viel geringer jedenfalls als bei anderen Verfahren, etwa dem Anbau von Biomasse, die beim Wachstum ebenfalls CO2 aus der Luft aufnimmt. Bei der als «Bioenergy with Carbon Capture and Storage» (BECCS) ­genannten Methode wird die Biomasse mit Energiegewinn verbrannt, das frei werdende CO2 eingefangen und wie bei DACCS im Untergrund gelagert.

Mithilfe von zwei verschiedenen Modellen, die Aspekte wie Bevölkerungs- und Wirtschaftswachstum, Ressourcen- und Energiebedarf sowie Techno­logie- und Kostenentwicklung berücksichtigen, haben die Forscher den Einsatz von DACCS simuliert. In manchen Szenarien wurden neben DACCS auch die grossflächige Aufforstung sowie die biologische Variante BECCS berücksichtigt, um CO2 in der zweiten Hälfte des Jahrhunderts aus der Atmosphäre zu holen.

Wie die Forscher um Realmonte zeigen, bräuchte es rund 30'000 sehr grosse Anlagen von der Art, wie etwa Carbon Engineering sie anbietet, um schliesslich rund 30 Gigatonnen CO2 pro Jahr aus der Luft zu filtern. Zum Vergleich: Die heutigen Emissionen liegen bei rund 40 Gigatonnen pro Jahr. Von den kleineren, modular aufgebauten Anlagen, wie Climeworks sie baut, bräuchte es sogar rund 30 Millionen.

CO2-Abgabe zuerst

Gemäss der Studie steht und fällt der Erfolg von DACCS mit der Frage: Lassen sich entsprechend viele Anlagen beizeiten in Betrieb nehmen? «Eine so massive Ausbreitung der Technologie verlangt eine Neuausrichtung der industriellen und chemischen Industrie zur Herstellung der Sorptionsmittel und einen grossen Bedarf an Elektrizität und Wärme», schreiben die Studienautoren.

Energiefresser: Laut Climeworks-Chef Christoph Gebald kann die DACCS-Technologie überall eingesetzt werden, wo viel erneuerbare Energie produziert wird. Foto: Keystone

Der Energiehunger dieser Anlagen wäre enorm. Im nötigen Umfang könnte DACCS gegen Ende des Jahrhunderts bis zu 300 Exajoule verschlingen – das würde dann rund ein Viertel des gesamten Energiebedarfs ausmachen. «Es ist wichtig, sich klarzumachen, dass DACCS eine energieintensive und kostspielige Technologie ist», sagt Bauer. «Bevor diese Technologie zur Anwendung kommt, gibt es viele andere Möglichkeiten, die ausgenützt werden können. Ein allgemeiner CO2-Preis auf alle Emissionsquellen und in allen Ländern würde sicherstellen, dass zunächst alle Potenziale ausgeschöpft werden, bevor man auf DACCS zurückgreifen muss.» Eine grosse Herausforderung sei zudem die Lagerung von CO2 im Untergrund.

Ein Umsatz von 3 bis 5 Billionen

Was den Ressourcenverbrauch betrifft, so wäre DACCS laut Christoph Gebald, Co-CEO von Climeworks, auch im grossen Massstab realisierbar. «Der grosse Vorteil von DACCS ist, dass die Methode überall dort eingesetzt werden kann, wo es besonders viel erneuerbare Energie gibt.» Ebenso stellten Baustoffe oder andere Materialien keine Engpässe dar. Aus unternehmerischer Perspektive hörten sich die Zahlen der Studie allerdings ambitiös an, wie Jan Wurzbacher, ebenfalls Co-CEO von Climeworks, sagt: «Eine DACCS-Kapazität von 30 Gigatonnen CO2 pro Jahr resultiert in einem jährlichen Umsatz von 3 bis 5 Billionen US-Dollar. Das entspricht dem gesamten Umsatz der 50 weltweit grössten Öl- und Gasfirmen.»

Keinesfalls sollte die Menschheit alles auf die Karte DACCS setzen, schreiben die Studienautoren sinngemäss. Denn das berge ein grosses Risiko: Es könnte sich als unmöglich erweisen, DACCS in der nötigen Geschwindigkeit und im nötigen Umfang auszubauen: «Wenn man davon ausgeht, dass DACCS im entsprechenden Massstab zum Einsatz kommt, es dann aber doch nicht zur Verfügung steht, führt das zu einer Überschreitung der globalen Temperatur von bis zu 0,8 Grad Celsius», heisst es im Bericht. «Unsere Resultate zeigen somit das beachtliche Potenzial von DACCS, beleuchten aber auch viele Herausforderungen, die Vorsicht verlangen und weitere Untersuchungen erfordern.»

Heute seien politische Instrumente und finanzielle Anreize zur Unterstützung negativer Emissionstechnologie nahezu inexistent, schreiben die Forscher. Diese seien aber essenziell, um Technologien wie DACCS attraktiv zu machen. «In Anbetracht der Dringlichkeit und der Bedeutung, die Klimaziele von Paris zu erreichen, empfehlen wir der Politik, die beschleunigte Entwicklung und den Einsatz von DACCS zu fördern», heisst es in der Studie.

Doch selbst mit DACCS müsse jeder Sektor rasch von CO2-Emissionen befreit werden, sagt Patt von der ETH. «Die Investition in fossile Infrastruktur muss so schnell wie möglich gestoppt werden. In dieser Hinsicht ändert die neue Studie nichts. DACCS erlaubt es uns nur, die bestehende fossile Infrastruktur etwas länger zu nutzen.»

Erstellt: 31.07.2019, 10:04 Uhr

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