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Ausgabe 03/2021
Klimaschutz

Kohlendioxid einfangen

Um dem Klimawandel Einhalt zu gebieten, sollen die Emissionen von Treibhausgasen in den kommenden Jahrzehnten drastisch gesenkt werden. Darüber hinaus wird aber auch darüber nachgedacht, der Atmosphäre im Zuge der industriellen Revolution bereits zugeführtes Kohlendioxid wieder zu entziehen und entweder direkt zu verwerten, etwa zur Synthese künstlicher Treibstoffe, oder aber dauerhaft zu speichern.


Direct Air Capture: Ventilatoren lenken die Umgebungsluft auf Kollektoren
(Foto: Climeworks, Julia Dunlop)

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Solche „Direct Air Capture“-Verfahren hat zum Beispiel die Climeworks AG mit Sitz in Zürich entwickelt, die 2009 als Spin-off der ETH Zürich von Christoph Gebald und Jan Wurz­bacher gegründet wurde. Bei ihrer Methode saugen Ventilatoren die Umgebungsluft an und lenken sie auf Kollektoren, die mit einem Adsorptionsmittel aus einer speziellen organischen Verbindung beschichtet sind und das Kohlendioxid herausfiltern. Wenn die Filter gesättigt sind – nach etwa drei Stunden – werden sie auf 100 Grad Celsius erhitzt und das Kohlendioxid wird als reines Gas abgeleitet. Dabei arbeiten die Kollektoren stets in unter­schiedlichen Phasen des Zyklus, so dass die Filterung ohne Unter­brechung ablaufen kann. Die von Climeworks entwickelten Anlagen sind modular aufgebaut. Sie bestehen aus einzelnen Containern, die jeweils eine bestimmte Anzahl von Kollektoren enthalten. Die Kapazitäten der Anlage lassen sich somit dem jeweiligen Bedarf anpassen.

Die erste großtechnische Anlage von Climeworks ging 2017 in Betrieb. Sie befindet sich auf dem Dach einer Müllverbrennungsanlage in Hinwil im Kanton Zürich. Insgesamt 900 Tonnen Kohlendioxid vermag die Anlage pro Jahr der Luft zu entziehen. Das abgeleitete Gas geht in ein nahe gelegenes Gewächshaus zum Düngen der Pflanzen.


Das Projekt Orca ging Anfang September in Betrieb
(Foto: Climeworks)
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Für die dauerhafte „Entsorgung“ nennens­werter Mengen von atmosphärischem Kohlen­dioxid setzen Wissenschaftler auf geologische Speicherung. Ein großes Potential hierfür bieten bestimmte Gesteins­arten wie Basalt oder Peridotit, die das Kohlendioxid in chemischen Reaktionen an sich binden. Ein entsprechendes Demoprojekt hat Climeworks 2017 in Partnerschaft mit der Firma Reykiavik Energy realisiert. Die Anlage Carbfix2 befindet sich im Geothermiepark in Hellisheiði in Island (siehe Energie-Perspektiven 2/2016). Hier wird das aus einem Air Capture-Modul abgeleitete gasförmige Kohlendioxid mit Wasser vermischt und mehrere hundert Meter tief unter die Erde gepumpt. Dort reagiert es mit Basaltgestein und wird im Verlauf einiger Jahre „kalzifiziert“, d.h. zu festem Gestein. Die Anlage entfernt pro Jahr an die 500 Tonnen Kohlendioxid aus der Luft. Das Nachfolgeprojekt ORCA ging im September 2021 an den Start und soll 4000 Tonnen pro Jahr schaffen.

Reich an Peridotit ist zum Beispiel das Sultanat Oman. Gemeinsam mit der Firma 44.01 in Maskat (Oman) arbeitet Climeworks bereits an konkreten Plänen zur Errichtung von Anlagen, bei denen große Mengen Kohlendioxid der Atmosphäre entzogen und in Peridotit-haltigen Gesteinsschichten gespeichert werden sollen.


Einfang und Abscheidung des Kohlendioxids
(Grafik: Climeworks)

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Der Nutzen solcher Anlagen für das Klima hängt vor allem davon ab, woher sie die für den Betrieb notwendige Energie beziehen. So erhält die Anlage in Hinwil ihre Energie zu 80 Prozent aus der Abwärme der Müllver­brennungs­anlage. Die isländischen Anlagen dagegen werden mit Geothermie, d.h. erneuerbaren Energien, betrieben. Laut Angaben von Climeworks sowie einer Studie der RWTH Aachen werden unter diesen Bedingungen nur 10 Prozent des herausgefilterten Kohlendioxids wieder emittiert. Allerdings bräuchte es rund 400 000 Anlagen wie in Hinwil, um auch nur ein Prozent der globalen Kohlendioxid-Emissionen von jährlich 37 Milliarden Tonnen (Stand 2019) aus der Luft zu entfernen. Und schließlich muss man auch die Kosten bedenken. Von anfangs einigen hundert Euro pro Tonne Kohlendioxid will Climeworks die Kosten bis zum Jahr 2025/2030 auf 90 Euro pro Tonne senken.

Trotz solcher finanziellen und technischen Hürden arbeiten derzeit weltweit mehrere Firmen an der Entwicklung von „Direct Air Capture“-Verfahren. Für sich alleine genommen werden sie nicht das Klima retten. Aber sie könnten vielleicht als ein Baustein in einer Vielzahl anderer Maßnahmen dazu beitragen, den Klimawandel aufzuhalten.

Olivia Meyer-Streng