CO2 dauerhaft speichern: Geht das überhaupt?

© SNA / Natalia SeliwerstowaEmissionen (Symbolbild)
Emissionen (Symbolbild) - SNA, 1920, 12.01.2021
Wir werden CO2 aus der Luft entfernen müssen, auch wenn wir die fossilen Brennstoffe hinter uns lassen. Dessen ist sich die Internationale Energieagentur (IEA) sicher. Aber wie wird CO2 eigentlich technisch abgeschieden? Und welche Ansätze sind wirklich sinnvoll? Ein Energietechnik-Experte gibt Auskunft.
Das Pariser Klimaabkommen, dessen Vorgaben fast 200 Länder erfüllen wollen, sieht eine kontinuierliche Verringerung von Treibhausgasemissionen vor, um die globale Erwärmung unter zwei Grad Celsius im Vergleich zum vorindustriellen Zeitalter zu halten. Das bedeutet für die meisten Länder eine grundlegende Umgestaltung ihrer Energiesysteme, maximalen Verzicht auf fossile Energieträger und den Ausbau von CO2-neutralen Technologien wie Solar- und Windanlagen sowie Wasser- und Kernkraftwerken.

Ohne CO2-Abscheidung keine Netto-Null

Doch der Umstieg wird nicht von heute auf morgen klappen und da in der Umbauphase weiterhin viel CO2 freigesetzt wird, betont die Internationale Energieagentur (IEA) auch die Bedeutung von Technologien rund um die Abscheidung, Verwendung und Einlagerung von Kohlenstoff (Englisch: CCUS für „Carbon Capture, Utilization and Storage“).
„Ich denke, wir werden CO2 abscheiden müssen, weil wir es bis zum Jahr 2050 nicht hinbekommen werden die CO2-Emission netto auf null herunterzubringen“, findet auch der Energietechnik-Experte Harald Bradke vom Verein Deutscher Ingenieure (VDI) im Interview mit SNA-News, gibt aber zugleich zu bedenken, dass es sich bei den entsprechenden Technologien nicht um ein Klima-Allheilmittel handelt:
„Es ist aber ein Baustein und nicht der einzige, der helfen kann, CO2-neutral zu werden.“

CO2-Einlagerung: Raus aus der Luft, rein in den Boden

Der IEA-Bericht hebt besonders die Endlagerung des Kohlenstoffs in ausgeschöpften Erdgasfeldern oder in tiefliegende wasserführende Schichten, Salinen und anderen geeigneten geologischen Formationen, wo das CO2 für Jahrtausende gebunden bleibt. Das geschieht auch bereits, betont Bradke: „CO2 wird vor allen Dingen bei der „enhanced oil recovery“ eingesetzt. Da wird es in Erdöl-Bohrlöcher gepumpt, um das Erdöl wieder rauszukriegen.“ Diese Anwendung lohne sich, weil auf diese Weise zusätzliche Erdöl gewonnen wird, sei aber mit Blick auf die CO2-Bilanz kontraproduktiv, da mehr Kohlenstoff gefördert als eingelagert wird.
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Allein für deutsche Kohle 20 Nord-Stream-2-Leitungen

Warum nicht einfach an allen Kraftwerken, die fossile Träger verbrennen, Anlagen bauen, die CO2 abschöpfen und dieses dann einlagern? Das funktioniert laut Bradke aus zwei Gründen nicht: Der eine sind die enormen Mengen des anfallenden Gases, der andere, dass es in Deutschland nur sehr wenige Erdgasvorkommen gibt, in die das Gas abgepumpt werden könnte und dass diese auch noch mit langen Transportwegen verbunden sind.
Um die Vorstellungskraft anzuregen, verdeutlicht Bradke die Verhältnisse am Beispiel Kohle: „Ein modernes Kohlekraftwerk verfeuert etwa ein Rheinschiff an Kohle pro Tag und hinten raus kommen etwa 14 Tonnen CO2. „Man braucht also zwei Rheinschiffe, die das CO2 wieder abtransportieren, wobei das nicht die Kohleschiffe sein können, weil CO2 gasförmig ist. Es muss komprimiert werden unter hohem Druck oder verflüssigt werden“, so der Energietechnik-Experte. Würde man das Gas mit LKW befördern, müsste alle zwei Minuten ein voller LKW vom Kohlekraftwerk aus starten. Auf die 100 deutschen Kohlekraftwerke übertragen wären das bereits 50 LKW, die jede Minute mit vollem CO2-Tank wegfahren.
Deswegen würde man sich eher für Pipelines entscheiden, die dann einen halben Meter Durchmesser haben müssten, um das Kohlenstoffdioxid abtransportieren zu können. Wenn man die 1,2 Meter breite Leitung von Nord Stream 2 zum Vergleich nimmt, dann braucht man alle fünf bis sechs Kohlekraftwerke eine solche Leitung.
„Wir bräuchten entsprechend 20 Nord-Stream-2-Leitungen, um das CO2 aller deutscher Kohlekraftwerke wegzutransportieren“, betont Bradke. „Das zeigt, dass das für Deutschland zumindest nicht die Lösung sein kann. Für Länder, die sehr dicht an CO2-Senken sind, an Stellen, wo man das CO2 gut in die Erde einlagern kann, sieht die Sache anders aus.“

CO2-Abgabesystem an Tankstellen unrealistisch

Auch die Idee, das CO2 von Fahrzeugen während der Fahrt in einem Behälter zu sammeln und an Tankstellen abzugeben, geht nicht auf. „Ein Mittelklasse-PKW heute stößt etwa 150 Gramm CO2 pro Kilometer aus, also 15 Kilo auf 100 Kilometer. Bei einer Fahrtstrecke von 1000 Kilometern bis zum Nachtanken würden 150 Kilo CO2 an Bord anfallen, die beim Tanken entsorgt werden müssen. Die wären in einem Druckbehälter unter hohem Druck oder tiefgekühlt. Sie brauchen also viel Energie und viel Platz und Transportkapazitäten. Wenn man sich überlegt, dass die Diesel-PKW zu wenig Speicher für das Adblue hatten und stattdessen lieber das Programm manipuliert haben, kann man sich vorstellen, dass bei PKW, die mindestens 150 Kilo CO2 transportieren und an der Tankstelle entsorgen müssen, das einfach unvorstellbare Mengen sind“, findet Bradke.

In den Boden pumpen? CO2 kann tödlich enden

Nun könnte man sagen: Mit dem richtigen Willen, findet man bestimmt neben Gaskavernen auch andere Möglichkeiten, das CO2 zu versenken, etwa im Boden. Und in der Tat: „Man wollte in Deutschland geologische Versuche machen, bei denen man CO2 für Versuchszwecke in die Erde pumpt“, erzählt Bradke. „Die Anwohner waren strickt dagegen und die Politik hat das zum Anlass genommen zu sagen, dass jedes Bundesland selbst entscheiden kann, ob CO2 eingelagert werden soll oder nicht. Den Bundesländern war das dann zu heiß.“
Zu heiß war es aber, weil CO2 schwerer als Luft ist und bereits bei fünf Prozent Konzentration tödlich ist. „Wenn Schlachtvieh betäubt werden soll, bevor es geschlachtet wird, wird es in Gräben geleitet, in denen CO2 steht. Wenn man sich jetzt vorstellt, dass das CO2 unter hohem Druck in der Erde steht und jetzt aus irgendeinem Grund nach oben kommt zum Beispiel durch ein Erdbeben, das Risse verursacht, dann diffundiert das CO2 langsam nach oben, sammelt sich in einer Senke an und wer durch diese Senke geht, fällt um und ist tot. Dass Leute, die in der Nähe solcher Versuchsfelder wohnen, nicht gut finden, ist verständlich“, findet der Energietechnik-Experte.
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CO2 biologisch oder technisch aus der Luft holen

Die Lösung ist aus Bradkes Sicht: Das CO2 aus der Umgebungsluft holen. Die eine Möglichkeit ist ganz simpel die Aufforstung, wobei im Nachhinein die Bäume verbrannt, das CO2 aber in Kavernen oder Grundwasserleitern gespeichert wird. Der andere Ansatz ist technischer Natur: Es geht um Anlagen, die CO2 aus der Luft filtern. Da aber die Konzentration des Gases in der Atmosphäre extrem niedrig ist, ist der Vorgang sehr energieintensiv.
„Das ist ein gigantischer Aufwand und wir haben im Moment den Kohlenstoff in Form von Braunkohle und Steinkohle in der Erde gebunden und eingeschlossen. Das baggern wir jetzt raus, verbrennen es bei einem Wirkungsgrad von maximal 40 Prozent, blasen das in die Luft und haben es dann feinst verteilt in der Atmosphäre und versuchen das dann technisch, mit großem Aufwand wieder rauszuholen“, bemängelt Bradke einen solchen Kreislauf. „Wir werden es brauchen, wir werden es machen müssen. Aber wir werden es nicht nutzen können, um unsere Kohle-, Gas- und Ölheizung weiter zu betreiben wie bisher und mit unseren Verbrennungsautos zu fahren und zu sagen: Das holen wir später alles aus der Luft raus und lagern es ab. Das ist aus technischer Sicht ziemlich absurd.“
Es ändert also nichts daran, dass CO2 aus der Verbrennung für eine Netto-Null auch Richtung null gehen muss. Das CO2 dagegen, das etwa in der Chemieindustrie zwangsläufig weiter anfallen wird, müsste tatsächlich abgeschieden und endgelagert werden.

Utilization: CO2 wird auch als Rohstoff benötigt

Aber war nicht auch die Rede von Verwendung im Bericht der IEA? „In der chemischen Industrie ist Kohlenstoff ein Grundstoff. Im Moment wird der Kohlenstoff für die chemische Industrie für Erdöl und Erdgas gewonnen und dort gibt es Überlegungen, ob man abgeschiedenes CO2 nutzen könnte“, bestätigt Bradke. Auf eine solche Weise könnte aber Schätzungen zufolge lediglich ein halbes Prozent der weltweiten Co2-Emissionen in chemische Produkte fließen.
In Deutschland gebe es auch zum Beispiel die Idee, Matratzen herzustellen, in denen auch CO2 chemisch gebunden wird. Allerdings gilt es auch hier, das Verhältnis zu sehen: „Wenn Sie sich vorstellen, dass jeder Bundesbürger hier in Deutschland etwa zehn Tonnen CO2 pro Jahr produziert, wie oft man eine Matratze nutzt und wie schwer eine Matratze ist, da können Sie sich vorstellen, dass sie da kaum diese zehn Tonnen pro Jahr sinnvoll nutzen können.“ Andere Überlegungen wie CO2 im Material von Joghurtbechern seien sogar noch kurzsichtiger, denn der Becher werde ziemlich schnell wieder verbrannt – und das CO2 wieder freigesetzt.

Auch synthetische Kraftstoffe helfen nur bedingt

Schließlich könnte CO2 auch zur Erzeugung synthetischer Kraftstoffe eingesetzt werden. Unter hohem Druck und tiefen Temperaturen könnte Wasserstoff mit CO2 zu Methan reagieren, bei dessen Verbrennung allerdings ebenfalls das CO2 wieder frei wird. Hierdurch würde also nur die Menge des fossilen Methans gesenkt werden, aber keine negativen Emissionen erreicht werden, bei denen CO2 der Luft aktiv entzogen wird.
Neben der Abscheidung von CO2 bleibt es also aus Sicht des Experten dabei: Wir müssen mit mit CO2-freien Kraftstoffen fahren, und das wären eben Wasserstoff oder batterieelektrische Fahrzeuge und in den Gebäuden nicht mehr mit Heizöl oder Erdgas heizen, sondern zum Beispiel mit elektrischen Wärmepumpen, die etwa drei Mal so viel Wärme aus der Umgebung holen, wie am Strom vorher reingesteckt wird.“ Damit aber auch der Strom stimmt, der die Fahrzeuge und Wärmepumpen antreibt, ist es notwendig, „so viel wie möglich Windkraftanlagen und Photovoltaikanlage zu bauen, um diesen Strom zu produzieren, der gebraucht wird, um damit zu heizen, mit dem Auto zu fahren, Wasserstoff zu produzieren“.
Das Interview mit Harald Bradke – Teil 1:
Das Interview mit Harald Bradke – Teil 2:
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