Als Carbon Capture and Usage (CCU) werden Verfahren bezeichnet, bei denen das bei Verbrennungsprozessen in Kraftwerken oder der Industrie freiwerdende Kohlendioxid abgeschieden und weiterverwendet wird. Das CO2 wird dabei mit Hilfe von Strom, Wärme oder Katalysatoren in ein neues Produkt umgewandelt. Synthetische Kraftstoffe wie Methanol können so hergestellt werden, aber auch chemische Rohstoffe wie etwa Harnstoff. CCU-Technologien werden deshalb als Teil der Lösung in der sich zuspitzenden Klimakrise diskutiert.

Dieses Diagramm veranschaulicht die Multifunktionalität einer CCU-Produktionskette und zeigt die Emissionen aus Primär- und Sekundärprodukten. Bildrechte: Kiane de Kleijne

Eine in der Fachzeitschrift "One Earth" erschienene Studie niederländischer Wissenschaftler kommt nun allerdings zu dem Schluss, dass viele der heute bekannten CCU-Technologien nicht geeignet sind, das 1,5-Grad-Ziel von Paris zu erreichen. Damit eine Technologie mit dem Pariser Abkommen vereinbar ist, muss sie laut dem Weltklimarat IPCC die Kohlendioxidemissionen bis 2030 halbieren und bis 2050 null Emissionen erreichen. Von den insgesamt 74 CCU-Verfahren, die das Forscherteam unter Federführung von Studien-Hauptautorin Kiane de Kleijne von der Radboud-Universität Nijmegen untersucht hat, erfüllen demnach nur insgesamt zwölf Technologien teilweise oder ganz diese Kriterien.

Nach Einschätzung von de Kleijne und Kollegen erreichen acht CCU-Technologien das IPCC-Ziel für 2030: Dazu gehören drei Karbonatisierungsprozesse von Stahlschlacke. Hier wird der im Hochofenprozess zugegebene und in der Schlacke enthaltene Kalk durch die Aufnahme von CO2 wieder zu Kalkstein mineralisiert. Auch die Produktion von Harnstoff, ein Stickstoffdünger und Ausgangsstoff der Chemieindustrie, gehört dazu. Dasselbe gilt für drei Technologien der Tertiären Ölgewinnung, bei der CO2 unter hohem Druck in ein Bohrloch verpresst wird. Dabei wird die Ölausbeute erhöht und das CO2 gleichzeitig im Boden gespeichert. Schließlich gehört noch die CO2-Anreicherung etwa in Gewächshäusern zu den acht CCU-Verfahren, die der Studie zufolge das IPCC-Ziel für 2030 erfüllen.

Das für 2050 vorgegebene Null-Emissionsziel erreichen laut de Kleijne und Kollegen hingegen nur vier CCU-Techniken: Dies sind drei Verfahren zur Herstellung synthetischer Gase sowie eine Verarbeitung von Stahlschlacke.

Die niederländischen Wissenschaftler bewerteten dabei nicht nur den erreichten Grad der CO2-Reduktion sowie dessen Dauer. Auch die technologische Reife der CCU-Verfahren wurde in die Bewertung mit einbezogen. Das heißt die Frage, wie nah die Technologie vor einer breiten Anwendung steht.

Vor dem Hintergrund ihrer Ergebnisse plädieren die Studienautoren dafür, vor allem den Ausbau von Technologien zu fördern, die nichtfossiles Kohlendioxid nutzen und Kohlenstoff dauerhaft speichern. Zugleich warnen sie davor, dass die Konzentration auf CCU-Technologien von wirksameren Methoden der Emissionsreduktion bzw. zur Verbrauchssenkung ablenken könnte.

In der Karbonisierung von Stahlschlacke sehen die Studienautoren großes Potential. Bildrechte: imago/Hans Blossey

Als vielversprechende CCU-Technologien bewerteten de Kleijne und Kollegen hingegen einige emissionsarme Verfahren, die Kohlenstoff langfristig speichern. So könne beispielsweise die Karbonatisierung von Stahlschlacke zur Herstellung von Baumaterialien große Mengen an Kohlenstoff dauerhaft binden. Auch in Verfahren, die atmosphärischen Kohlenstoff binden oder bei denen durch Photosynthese erzeugter Kohlenstoff in Form von Biomasse verbrannt wird, sehen die Wissenschaftler Potential.

Nach Ansicht der Expertin für Energiesysteme am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK), Dr. Jessica Strefler, zeigt die Studie, "dass nur CCU-Technologien, die fossiles CO2 langfristig speichern oder atmosphärisches oder biogenes CO2 nutzen, auch einen Nutzen für den Klimaschutz haben können." Allerdings greife die Schlussfolgerung zu kurz, dass Technologien, die 2050 nicht emissionsneutral sind, eine Exit-Strategie brauchen. "Wenn eine CCU-Technologie die einzige oder klimafreundlichste Option ist, ein bestehendes emissionsintensives Produkt zu ersetzen, dann ist jede Emissionsreduktion hilfreich, nicht nur eine vollständige Vermeidung", sagte Strefler.

Quellen: EurekAlert/Sience Media Center (dn)