Klimawandel

Schlecht fürs Klima, gut fürs Bier – wie CO2 aus der Luft gefiltert wird und wie das dem Klima nutzt

Fabrikkamine rauchen nicht nur Dreck, sondern auch das klimaschädliche Kohlendioxid in die Luft– doch es sollte im Boden verlocht werden.

Fabrikkamine rauchen nicht nur Dreck, sondern auch das klimaschädliche Kohlendioxid in die Luft– doch es sollte im Boden verlocht werden.

Kohlendioxid aus der Luft zu filtern, ist zwar noch teuer, aber bereits möglich. Doch um dem Klima zu nützen, muss das Gas für immer unschädlich gemacht werden.

Dass unser Energiehunger zu einer verheerenden Erwärmung des Klimas führt, wissen wir nun bereits seit einigen Jahrzehnten. Dennoch steigt der Ausstoss an Klimagasen stetig an. Die Bemühungen um eine Reduktion der fossilen Energieträger kommen nur schleppend voran. Forschende tüfteln deshalb an einem Ansatz, der das Problem von der anderen Seite her angeht: Könnte man die wichtigsten Klimagase wie Kohlendioxid, Methan und Lachgas aus der Atmosphäre filtern, wären unbeliebte Einschränkungen unseres gewohnten Lebensstils nicht notwendig.

Ganz utopisch ist dies nicht. Tatsächlich ist die Technologie bereits vorhanden. Im thurgauischen Sulgen zum Beispiel hat die Firma Asco vor drei Jahren eine Pilotanlage gebaut, welche Kohlendioxid (CO2) aus industriellen Abgasen extrahiert. Sie ist bei der Firma Hochdorf Nutrition installiert, die unter anderem Milchpulver für Babys herstellt. Das Trocknen der Milch benötigt Wärme, die durch das Verbrennen von Erdgas gewonnen wird. Der Standort für die CO2-Rückgewinnung ist besonders sinnvoll, weil der Stoff unmittelbar verwendet wird: Damit die Babynahrung bis zu zwei Jahre haltbar ist, entzieht man den Dosen die Luft und füllt den Hohlraum mit Kohlendioxid auf. Zudem kann die CO2-Filteranlage von der Abwärme der Firma Hochdorf Nutrition profitieren.

Engpässe im Sommer

CO2 ist nämlich nicht nur schädlich, sondern mancherorts sehr gefragt: Aus Kohlendioxid und Wasser entsteht Kohlensäure, die unser Mineralwasser und Bier zum Prickeln bringt. Das Gas wird weiter zum Aufschäumen von Dämmmaterialien gebraucht, zum Konservieren von Lebensmitteln, kommt beim Schweissen zur Anwendung und regt das Wachstum von Pflanzen an. Vor allem in den Sommermonaten sei CO2 häufig Mangelware, erklärt Asco-Mitarbeiter Heiko Blumentritt. «Ausgerechnet dann, wenn Durstlöscher begehrt sind, fahren viele industrielle Betriebe ihre Produktion herunter, um ihre Anlagen zu warten.» Ein Grossteil des Stoffes fällt als Nebenprodukt in der Agrotreibstoffproduktion sowie bei Vergärungsprozessen an, vorwiegend in Deutschland und Polen. Mit der Produktion vor Ort entfallen die Transportwege in die Schweiz. Das Transportieren ist zudem einergieaufwendig und teuer, weil das Gas unter Druck verflüssigt werden muss. Manche Unternehmen, die CO2 benötigen, stellen dieses auch direkt durch das Verbrennen von Diesel oder Erdgas her. Auch solche Geräte vertreibt die Firma Asco, vor allem in abgelegenen Gebieten in Asien oder Afrika.

Die Anlage in Sulgen vermindert die Emissionen aus der Lebensmittelfirma um gut 10 Prozent und produziert jährlich rund 2000 Tonnen CO2. Dies entspricht etwa dem Ausstoss von 500 Langstreckenflügen. Vom Klima-Aspekt her ist die Sache jedoch mehrheitlich ein Nullsummenspiel: Sobald man die Milchpulverdose oder das Bier öffnet, entweicht das Kohlendioxid wieder in die Atmosphäre. Um es nachhaltig zu entfernen, müsste man es irgendwo aufbewahren, wo es für Jahrtausende nicht mehr entweichen kann – eine Herausforderung nicht unähnlich jener bei der Lagerung radioaktiver Abfälle. Infrage kommen etwa stillgelegte Erdöl- und Erdgasfelder sowie Kohleminen.

Immer im Untergrund versenkt

In diesem Bereich ist unter anderem die Firma Climeworks aktiv. Im Rahmen des EU-Forschungsprojekts CarbFix experimentiert das ETH-Spin-off in Island mit einer komplett neuen Methode: Das Kohlendioxid wird mit Wasser vermischt und in Basaltsteinhöhlen in 700 Meter Tiefe gepumpt. «Nach einer chemischen Reaktion setzt sich der Stoff als festes Mineral auf dem Gestein ab und bleibt über Jahrtausende stabil», erklärt Mediensprecher Martin Jendrischik. So sollte es auch bei einem Erdbeben oder bei allfälligen Bohr-Aktivitäten unserer Nachkommen nicht mehr in die Atmosphäre gelangen können.

Das 2009 gegründete Jungunternehmen hat eine Technologie entwickelt, mit dem es CO2 aus der Umgebungsluft filtern kann. Die Pilotanlage ist auf dem Dach der Kehrichtverbrennungsanlage Hinwil installiert und leitet das Gas in ein nahes Gewächshaus. Durch die höhere Konzentration an Kohledioxid gedeiht das Gemüse schneller. Weiter verkauft die Firma das gewonnene CO2 wie ihre Mitbewerber an Getränkehersteller, Kunststoffproduzenten und an Unternehmen, die daraus wieder Treibstoff herstellen.

Der Vorteil der sogenannten Direct- Air-Capture-Methode – also des Absaugens aus der Umgebungsluft – sei die Unabhängigkeit vom Standort, erklärt Jendrischik. Zum Beispiel Mineralwasser-Abfüller sind oft in gebirgigen Gegenden angesiedelt, wo es keine industriellen Anlagen gibt, aus deren Abgasen der Stoff gewonnen werden kann. Zudem sei es das Ziel, industrielle Anlagen wie etwa fossile Kraftwerke, die grosse Mengen an Kohlendioxid ausstossen, in absehbarer Zeit abzuschalten.

Klimarettung wird teuer

Die Firma Climeworks hat grosse Pläne: Bis 2025 wollen die beiden Gründer Christoph Gebald und Jan Wurzbacher 1 Prozent der weltweiten jährlichen CO2-Emissionen aus der Luft saugen. Dazu wären 250'000 Anlagen in der Grössenordnung von jener in Hinwil nötig. Sie schafft etwa 900 Tonnen pro Jahr. Der Weg zum Ziel ist noch weit. Derzeit sind 14 Anlagen in Betrieb oder in Planung. Bisherige Abnehmer sind vorausdenkende Unternehmen sowie Forschungsprojekte. Doch auch emissionslastige Branchen wie etwa Fluggesellschaften könnten künftig Interesse haben, ihren versprochenen Reduktionszielen auf diese Art näher zu kommen.

Die Krux ist derzeit noch der Preis. Aktuell liegt er bei rund 600 Franken pro abgesaugte Tonne. Wirklich interessant wird das Geschäft aber erst bei einem Preis von etwa 100 Franken pro Tonne. Denn damit würde man sich der CO2-Steuer annähern, die voraussichtlich nötig ist, um das Klimaabkommen von Paris zu erfüllen und die Erderwärmung auf zwei Grad zu beschränken. In der Schweiz beträgt die CO2-Abgabe auf Brennstoffe seit dem Januar 96 Franken pro Tonne.

Natürlich sei die Innovation von Climeworks nur ein Ansatzpunkt bei der Rettung des Klimas, stellt Martin Jendrischik klar. «Das Herausfiltern von Klimagasen ist stets teurer, als sie von vornherein zu vermeiden.» An der Umstellung auf erneuerbare Energien und einem sparsamen Umgang werde so oder so kein Weg vorbeiführen.

Geologische Speicherung

© Getty Images/iStockphoto

Um Kohlendioxid langfristig von der Atmosphäre fernzuhalten, muss es unter hohem Druck in der Erde gespeichert werden. Typischerweise kommen Öl- und Gasfelder sowie Felsen mit Salzlake in mehr als 800 Meter Tiefe infrage. Das Risiko, dass das Kohlendioxid aus dem Lagerungsort entweicht, lässt sich nicht ganz ausschliessen. Gelangt es ins Meer, verändert sich der pH-Wert des Wassers, wodurch sich die Lebensbedingungen für manche Tiere verschlechtern.

Stand der Technik: Funktionierende Techniken vorhanden, wenn auch mit vielen offenen Fragen
Dauerhaftigkeit: im besten Fall Millionen Jahre

Erzeugung von Biomasse

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Pflanzen benötigen für ihr Wachstum Kohlenstoff, den sie aus Kohlendioxid gewinnen. Das Wachstum kann beschleunigt werden, indem der Luft in Gewächshäusern CO2 beigemischt wird. Auf dieselbe Weise könnte CO2 auch in Algenfarmen eingesetzt werden. Aus den Algen kann wiederum Biotreibstoff hergestellt werden. Dieser kann entweder fossile Brennstoffe ersetzen oder in Biokraftwerken zu Strom umgewandelt werden, wobei das dabei wieder frei werdende CO2 erneut eingefangen werden kann. Um die Auswirkungen auf das Klima abzuschätzen, müssen aber auch Faktoren wie die Umnutzung des dafür verwendeten Landes betrachtet werden.

Stand der Technik: Erste Anlagen in Betrieb
Dauerhaftigkeit: Einige Tage bis Jahre, dauerhafter Effekt bei Ersatz fossiler Brennstoffe

Industrielle Verwendung

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Insbesondere in der chemischen Industrie wird Kohlendioxid für gewisse Prozesse als Rohstoff verwendet, so seit bald hundert Jahren zur Herstellung von Harnstoff, der unter anderem in Kosmetika verwendet wird. Aus CO2 können auch Kunststoffe hergestellt werden. Weiter tüfteln mehrere Forschungsgruppen an der Verwendung von Kohlendioxid in Zement, was besonders effizient wäre, da der Transport für das Gas entfiele – Zementfabriken sind eine grosse CO2-Emissionsquelle.

Stand der Technik: Einzelne Anwendungen seit Jahrzehnten in Gang, andere in Entwicklung
Dauerhaftigkeit: Einige Tage bis einige hundert Jahre

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