Außenansicht einer Industrieanlage aus Froschperspektive. Rohr-Stumpen sind aufgereiht vor blauem Himmel, weitere Rohe und Leitungen.

Die untersuchte Direct Air Capture-Anlage eines Schweizer Unternehmens. Bildrechte: MDR/Dietrich Karl Mäurer

Technik gegen Klimawandel Entfernung von CO2 aus der Atmosphäre schon effizient möglich

12. Februar 2021, 10:41 Uhr

Weniger Kohlenstoffdioxid auszustoßen allein wird nicht mehr reichen, um die Ziele des Pariser Klimaabkommens zu erreichen, glauben einige Fachleute. Deshalb ist eine Idee, das CO2 wieder aus der Atmosphäre zu entfernen. Diese Technologie nennt sich Direct Air Capture (DAC) und ist nicht unumstritten. Denn um tatsächlich negative CO2-Emissionen zu erzeugen, braucht es natürlich auch Energie und Materialeinsatz, um die Anlagen zu bauen und zu betreiben. Lohnt sich das überhaupt?

Die Idee dahinter klingt zunächst einmal total plausibel: Mit negativen Emissionen käme man den Klimazielen einen weiteren Schritt näher. Das heißt, es müsste gelingen, CO2 wieder dauerhaft aus der Atmosphäre zu entfernen – es quasi abzusaugen. Direct Air Capture (DAC) gilt als vielversprechende Technologie dafür und erste Anlagen existieren bereits.

Doch um sie zu bauen und zu betreiben, braucht es natürlich auch Energie und Materialien. Deren Erzeugung und Produktion wiederum führt zu weiteren CO2-Emissionen. Deshalb stellte sich bisher die große Frage: Rechnet sich das überhaupt oder kannibalisiert sich die CO2-Einsparung dadurch selbst? Das haben Forschende der RWTH Aachen und der ETH Zürich jetzt anhand von existierenden Anlagen genau untersucht. Ihre Ergebnisse wurden im Fachmagazin Nature Energy publiziert.

Anlagen sorgen bereits für Negativ-Emissionen

Jan Wurzbacher, Mitgründer von Climeworks. Bildrechte: Climeworks/ Julia Dunlop

Um herauszufinden, wie effektiv das "Absaugen" des CO2 aus der Atmosphäre ist, haben die Forschenden sich die DAC-Anlagen des Schweizer Unternehmens Climeworks – eine Ausgründung der ETH Zürich – genau angeschaut. Sie gelten als die ersten kommerziellen Anlagen dieser Art. Im Mai 2017 nahm das Unternehmen die erste DAC-Anlage zur CO2-Filterung aus der Luft in Hinwil bei Zürich in Betrieb. Sie scheidet dem Unternehmen zufolge jährlich 900 Tonnen CO2 aus der Atmosphäre ab und liefert es anschließend als Dünger an einen Gewächshausbetreiber. In der aktuellen Untersuchung wurde neben dieser Anlage noch eine weitere in Hellisheiði in Island näher betrachtet, die mit Erdwärme betrieben wird.

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Die Forschenden haben die komplette Ökobilanz dieser Anlagen ausgewertet. Das Ergebnis: Sie können bereits jetzt für negative Emissionen sorgen. Die DAC-Anlage in Hinwil erreicht demnach eine Effizienz von 85,4 Prozent, die in Island sogar 93,1 Prozent.

Was bedeutet Effizienz?

Die Effizienz der Kohlenstoffabscheidung ist in der vorliegenden Untersuchung das Verhältnis der vermiedenen CO2-Emissionen über den kompletten Lebenszyklus der Anlage zum gebundenen CO2. Bei einem Betrieb durch Windenergie könne dieser Wert auf nahezu 100 Prozent ansteigen.

Erneuerbare Energien und massiver Ausbau

Doch das Forschungsteam macht eine klare Einschränkung: Der Nutzen von DAC hänge sehr stark von der Energiequelle ab, die für den Betrieb genutzt werde. Die Geothermie bei der Anlage in Island sorge etwa für ein signifikant besseres Ergebnis. Der Betrieb vieler solcher Anlagen mit erneuerbaren Energien aus Wind und Sonne würden allerdings erhebliche Flächen einnehmen. Das Material, das für Bau und Betrieb der Anlagen gebraucht werde, trägt den Forschenden zufolge in der Schweiz 45 und in Island 15 Gramm CO2 pro Kilogramm zum CO2-Fußbabdruck der Abscheidungsanlagen bei.

Ist es jetzt also sinnvoll, diese Anlagen im Kampf gegen die Klimakrise einzusetzen? Da lassen sich die Forschenden nicht zu einem eindeutigen Fazit hinreißen – es ist eher ein "Ja, aber".

Unsere Ergebnisse zeigen, dass DAC in Kombination mit Speichern bereits heute das Potenzial für negative Emissionen aufweist. Ein wesentlicher Beitrag zur Eindämmung des Klimawandels erfordert jedoch den raschen und massiven Einsatz von DAC. Um 1% der weltweiten jährlichen CO2-Emissionen aus dem Jahr 2019 zu erfassen, wären 3.683 DAC-Anlagen mit einer Kapazität von 100.000 t CO2 pro Jahr und Anlage erforderlich.

Das klingt extrem viel, ist aber gar nicht so unrealistisch. Zunächst wäre so ein groß-technischer Einsatz der Technologie – was die Verfügbarkeit von Energie und Material angeht – voraussichtlich möglich. Außerdem könne das gespeicherte Kohlendioxid auch ein gefragter Rohstoff sein – zum Beispiel als alternativer Kohlenstoffbaustein für synthetische Kraftstoffe. Die Forschenden glauben deshalb, dass DAC ein möglicher weiterer Schritt zur Erreichung der Klimaziele sein könnte. Der Schlüssel für die Umweltfreundlichkeit dieser Anwendungen seien dabei die verwendeten Energiequellen und die Energieeffizienz.

(kie)