Carbon Removal – Wie entfernen wir CO2 aus der Luft

Um den Klimawandel aufzuhalten ist es unumgänglich, dass wir unsere CO2-Emissionen drastisch reduzieren. Das gilt für uns als Privatpersonen, aber eben auch für Industrien, Produktion, Baugewerbe und den Mobilitätssektor. Aber Reduktion alleine wird das Problem nicht lösen.

Clima Now • 24.03.2022

Seit Beginn der industriellen Revolution hat die Menschheit immer mehr und mehr CO2 in die Atmosphäre emittiert. Im Jahr 1750 lag die Konzentration von CO2 in der Luft bei 278 ppm (parts per million) (1) – im Jahr 2020 lag sie bei sage und schreibe 412 ppm (2). Nicht einmal die Corona Pandemie änderte etwas daran, dass die Werte ein neues Maximum erreichten (3).

Ziel des Pariser Klimaabkommens ist es, die Erderwärmung auf deutlich unter 2°C zu begrenzen (4). Zusätzlich dazu, dass die Menschheit täglich weiter CO2 in die Atmosphäre emittiert, ist die Menge an CO2, die sich bereits in der Atmosphäre befindet bereits so gross, dass sie ausreicht, um das 2°C-Ziel zu sprengen. Wir brauchen zusätzliche Lösungen, die Emissionen, die sich bereits in der Luft befinden, entfernen.

Bereits heute existieren Lösungen, die CO2 aus der Atmosphäre filtern und dauerhaft speichern können. Der IPCC verweist in allen Szenarien, die er im Weltklimabericht zur Begrenzung des globalen Temperaturanstiegs aufzeichnet, auf die Notwendigkeit dieser Lösungen. Im Bericht heisst es, dass wir zwischen 100 und 1000 Gigatonnen CO2 im Laufe dieses Jahrhunderts aus der Luft entfernen müssen, wenn wir die Erderwärmung auf unter 2°C begrenzen wollen. Es gibt mehrere Massnahmen, die CO2 aus der Luft entfernen – sowohl natürliche als auch technologische. Wir möchten euch hier eine Übersicht über beide Ansätze geben:

Natürliche Ansätze

Aufforstung

Bäume und Pflanzen nehmen CO2 auf, nutzen es für ihr Wachstum und setzen Sauerstoff frei, den wir atmen. Eine regenerative Form von (Wieder)Aufforstung ist sehr wichtig, sowohl für das Klima und als auch für den Schutz der Biodiversität. Zudem kann Aufforstung in Ländern wie beispielsweise China oder in der Sahel-Zone auch dazu genutzt werden, das Vorrücken von Wüsten einzudämmen. Das Potenzial ist da: Eine Studie des Crowther Labs der ETH belegt, dass vor allem in grossen Industrieländern nutzbare Waldflächen brach liegen. Die Auswirkungen des Klimawandels sind allerdings bereits jetzt in unseren Wäldern zu spüren: Die Zerstörung der Regenwälder (5), Pilzbefall, Waldbrände und Dürreperioden sorgen dafür, dass grosse Mengen an CO2 wieder freigesetzt wird. Zudem ist die Lebensdauer eines Baumes durchschnittlich auf 25 Jahre begrenzt, nach seinem Ableben wird das CO2 also wieder freigesetzt.

Künstliche Verwitterung von Gestein

Nicht nur Bäume, auch Gesteinsformen können CO2 aufnehmen und speichern. Eine dieser Formen ist Basaltgestein, durch seine natürlichen Eigenschaften bindet es CO2. Dieser Prozess kann künstlich beschleunigt werden, wenn man Basaltgestein zerkleinert und verstärkter Witterung aussetzt – beispielsweise auf Äckern (6). In Form von Steinstaub kann dieser auf landwirtschaftlichen Feldern verteilt grosse Mengen von CO2 aufnehmen. Forschungen zufolge könnten dadurch jährlich 2 (7) bis 5 (8) Milliarden Tonnen CO2 aus der Atmosphäre gefiltert werden. Zudem kann dadurch der Nährstoffgehalt von Böden gesteigert werden, was zu mehr Ernährungssicherheit führen kann. Die Herausforderungen liegen in der Beschaffung und Verteilung des Gesteins – es werden immense Flächen benötigt. Ausserdem braucht es grosse Mengen an Energie, um das Gestein zu zerkleinern (9).

Wiedervernässung von Mooren

Moore sind existierende natürliche Senken für CO2. Lange wurden sie trockengelegt, um die dadurch entstehenden Flächen und ihre hohe Bodenqualität anders nutzbar zu machen, zum Beispiel in der Landwirtschaft. Doch in den letzten 10 Jahren wurde ihre Kraft im Kampf gegen den Klimawandel wiederentdeckt: Zwar machen Moore global nur ca. 3 Prozent der Fläche aus, sie haben aber das Potenzial jährlich 500 Gigatonnen CO2 zu speichern (10). Werden Moore allerdings entwässert, verlieren sie nicht nur ihre Speicherkraft, sondern es tritt zudem auch CO2 aus. Die Wiedervernässung ist ein umweltschonender Prozess, um Moore als Senken zu restaurieren. Aber sie stösst mitunter auf Ablehnung der Bevölkerung, da sehr gute Ackerflächen dadurch verloren gehen (11). Außerdem sind Moore oft unter Besitz vieler kleiner Interessengruppen – der Faktor Mensch erschwert hier den Kampf gegen den Klimawandel.

Technologische Ansätze

Carbon Capture Storage (CSS)

CCS ist ein technologischer Ansatz der CO2-Entfernung. Im ersten Schritt wird dabei CO2, das bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe freigesetzt wird, von der Punktquelle – beispielsweise einem Industrieschornstein – abgefangen. Das verhindert, dass zusätzliches fossiles CO2 in die Atmosphäre gelangen kann. Im zweiten Schritt wird das CO2 gespeichert (12). Dies kann in Gesteinsformen eingepresst werden, unter dem Meeresgrund oder auch in alten Ölbohrlöchern. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das abgezapfte CO2 als Rohstoff in der Kreislaufwirtschaft wiederzuverwenden (13). Die Forschung geht davon aus, dass durch CCS zwischen 65 und 80% der CO2-Emissionen davon abgehalten werden können in die Luft zu gelangen (14). Risiken entstehen dann, wenn CO2 in grossem Masse entweicht, was unter Umständen zu Versalzung der Böden führen kann. Zudem benötigt der Vorgang selbst auch wiederum Energie und erzeugt Emissionen durch den Transport des CO2s.

Direct Air Capture (DAC)

Bei DAC wird CO2 direkt aus der Umgebungsluft abgeschieden. Die Maschinen sind eine Art grosse Luftfilteranlage: Luft wird eingesaugt und durch die Maschine getrieben, dabei bleibt das CO2 anchemischen Sorptionsstoffen innerhalb der Maschinen hängen (15). Von diesen kann es abgesaugt und dann in reiner Form weiterverwendet werden. Auch bei dieser Technologie kann das CO2 entweder gespeichert werden oder als Rohstoff in die Kreislaufwirtschaft einfliessen. Das besondere an Direct Air Capture ist, dass man auch historische Emissionen aus der Luft filtern kann, also effektiv die Menge an CO2 in der Atmosphäre reduzieren kann. Wird die Technologie mit grüner Energie betrieben, ist sie ressourceneffizient – allerdings werden immense Mengen grüner Energie benötigt , um DAC flächendeckend einzusetzen (16). Zudem steckt diese Technologie noch in den Kinderschuhen und muss massiv skaliert werden, um klimarelevant zu werden.

Bioenergy with Carbon Capture and Storage (BECCS)

BECCS steht für „Bioenergy with Carbon Capture and Storage“ und kombiniert die Produktion von Bioenergie mit dem Einfangen von CO2. Pflanzen speichern CO2. Wenn sie für die Erzeugung von Bioenergie aber weiterverarbeitet werden, wird dieses CO2 wieder freigesetzt. Bei BECCS wird das CO2 bei der Produktion von Bioenergie abgefiltert und anschliessend ebenfalls entweder gespeichert oder als Rohstoff in die Kreislaufwirtschaft zurückgeführt. Das globale Potenzial von BECCS zur Speicherung von wird auf 5 Milliarden Tonnen jährlich geschätzt (17). Bei dieser Form von Carbon Capture wird Bioenergie erzeugt – sie Bedarf aber auch immenser Flächen, auf denen Pflanzen angebaut werden, die wiederum Ressourcen und Energie benötigen, um zu wachsen (18).

Fazit

Welcher dieser Ansätze ist nun der, den wir verfolgen sollten? Die Antwort ist einfach: darum geht es nicht. Es gibt keine Zauberlösung, die allein für sich die Atmosphäre aufräumen kann. Es geht darum, dass wir alle diese vorgestellten Lösungen sinnvoll ausgeglichen zum Einsatz bringen. Nur so können wir die Mengen an CO2 in unserer Atmosphäre auf ein Level begrenzen, das uns ein sicheres Weiterleben ermöglicht. Grundlegend dafür ist einerseits eine Rückbesinnung auf altes Wissen um beispielsweise Moore und Wälder, andererseits ist es dringend notwendig, dass wir erneuerbare Energien ausbauen, um die technologischen Lösungen sauber zu skalieren. Unsere Abhängigkeit von fossilen Energien hat uns in diese Lage katapultiert – wir müssen uns von ihr lösen, um eine sichere Zukunft zu schaffen.