CO2-Sequestrierung – die Lösung für das Energieproblem?
CO2-Emissionen sind erwiesenermaßen die Hauptursache für die Erderwärmung. Um ihren Ausstoß zu verringern, ist der Umstieg auf erneuerbare Energien in vollem Gang – doch das braucht Zeit. Um in der Zwischenzeit und auch im Industriesektor nicht immer mehr CO2 in die Atmosphäre zu blasen, sind neue Lösungsansätze erforderlich. CCS (Carbon Dioxide Capture and Storage) ist einer davon. Wie genau die Abspaltung und Speicherung von CO2 im Boden funktionieren soll, welche Vorteile sie bietet und welche Probleme noch gelöst werden müssen, erfahren Sie in diesem Beitrag.
Inhalt
Was ist CO2-Sequestrierung?
CO2-Sequestrierung oder Sequestrierung ist ein neues Konzept zur Deponierung von Kohlendioxid, das als Abfallprodukt bei Verbrennungs- oder chemischen Prozessen entstanden ist. Es wird im Untergrund gelagert. Die Sequestrierung ist Teil des CCS-Prozesses, bei dem CO2 aus der Verbrennung fossiler Energieträger oder als Produkt chemischer Reaktionen in der Industrie abgetrennt und danach eingelagert werden soll. Ziel der CCS-Technologie ist es, zu CO2-armen Prozessen in der Stromerzeugung und der Industrie beizutragen.
So funktioniert’s
Für die „saubere“ Rohstoffnutzung soll das Treibhausgas CO2 vom Rauchgas oder anderen Stoffen abgetrennt werden. Via Pipeline soll das Kohlendioxid dann in nahegelegene langfristige Lagerungsstätten ohne Kontakt zur Atmosphäre transportiert werden. Dafür eignen sich alte unterirdische Öl- und Gaslagerstätten oder saline Tiefenaquifere. Auf diese Weise könnten 65-80 % des CO2 dauerhaft aus der Atmosphäre ferngehalten werden. Das funktioniert allerdings nur, wenn das Gas tatsächlich in seinen Speicherkomplexen verbleibt.
CCS befindet sich derzeit noch in der Entwicklungsphase. Noch gibt es einige Risiken und Probleme, die gelöst werden müssen, bevor die Technologie großflächig zum Einsatz kommen kann.
Abbildung 1: So soll CCS aussehen. © NZZ vom 30.01.2008
Chancen der Abspaltung und Speicherung von CO2
Sequestrierung und CCS können vor allem für die sogenannten Prozessemissionen relevant sein. Prozessemissionen entstehen nicht bei der Verbrennung von Rohstoffen, sondern bei der Reaktion zwischen Stoffen oder durch deren Umwandlung (z. B. durch die chemische oder elektrolytische Reduktion von Metallerzen oder die thermische Zersetzung von Stoffen). So entstehen diese Emissionen vor allem in der Stahl-, Eisen- und Zementbranche. Durch Effizienzsteigerungen und Sparmaßnahmen können Verantwortliche dieser Branche die Prozessemissionen zwar etwa um 20-40 % senken, das reicht allerdings nicht aus, um Deutschlands Klimaziele für 2050 zu erreichen. In der Industrie kann CCS deshalb eine wichtige Rolle einnehmen, da es hier kaum andere Alternativen zur Vermeidung von CO2 als Abfallprodukt gibt. In Hochöfen der Stahlproduktion und in Zementwerken, die insgesamt ca. 80 % der CO2-Prozessemmissionen verursachen, ist die CO2-Abspaltung und -Speicherung besonders sinnvoll.
Weniger sinnvoll ist CCS beispielsweise in Kohlekraftwerken. Die Kosten für den Energieverbrauch für CCS sind hier deutlich höher als in der Industrie.
Risiken der CO2-Speicherung
CCS befindet sich momentan noch in der Entwicklung und auch die Speicherung von CO2 ist wenig erprobt. Die ganze Sache birgt deshalb einige Risiken.
Energieaufwand
Um CO2 in der Energieerzeugung, beispielsweise im Kraftwerk, vom Rauchgasgemisch abzutrennen, es zu transportieren und zu speichern, ist ein enormer Energieaufwand notwendig – wiederum unter Einsatz fossiler Rohstoffe. Der Verbrauch der begrenzt verfügbaren Rohstoffe kann sich durch Sequestrierung laut Wissenschaftlern um bis zu 40 % erhöhen. Bei Prozessemissionen in der Industrie ist der Energieaufwand geringer.
Gesundheitsrisiko?
Normalerweise sollte die Speicherung von CO2 keine negativen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit haben. Sollte das CO2 allerdings aus dem Boden entweichen, kann eine zu hohe Konzentration in der Luft schädliche Folgen für den Menschen haben.
Lecks
Bisher ist noch nicht ausreichend erforscht, welche möglichen Schadstoffe CO2 im Untergrund möglicherweise freisetzen kann und ob und in welcher Form diese an die Oberfläche gelangen können. Ein weiteres Risiko ist die Verdrängung von salzigen Grundwässern auf tiefen Aquiferen. Es besteht die Gefahr, dass diese in erdoberflächennahe süße Grundwässer und an die Erdoberfläche gelangen. Hier können sie zu Versalzungen des Grundwassers, von Böden und Oberflächengewässern führen. Daraus ergeben sich nicht nur Probleme für die Landwirtschaft, sondern auch für Fauna und Flora in und um Gewässer, die in Salzwasser nicht überleben können.
Um diese Risiken zu vermeiden, ist ein effektives Monitoring eine zwingende Voraussetzung für die CCS-Technologie.
CCS kann nur dann einen effektiven Beitrag zur Bekämpfung des Klimawandels leisten, wenn das eingelagerte CO2 dauerhaft und vollständig in den Speichern verbleibt. Dafür müssen die unterirdischen Speicher für die Lagerung geeignet sein.
Welche Nutzenkonflikte gibt es?
Nutzen wir weite Teile des tiefen Untergrundes, um CO2 dauerhaft zu speichern, schränken wir damit möglicherweise andere Nutzungen ein. Nutzenkonflikte zur Geothermie, zur Speicherung von Erdgas oder regenerativ erzeugtem Methan sind möglich. Um diese Konflikte zu vermeiden, ist eine unterirdische Raumordnung erforderlich, die die Nutzung und Aufteilung unterirdischer Ressourcen regelt.
Gibt es Alternativen zu CCS?
Angesichts der Risiken für Umwelt und Gesundheit sollte CCS nur in einigen Bereichen der Industrie eingesetzt werden, in denen es kaum Alternativen gibt. Im Rahmen der Energiegewinnung ist es sinnvoller, nachhaltiger und günstiger, sich auf erneuerbare Energien zu fokussieren. Hier müssen vor allem Speichermöglichkeiten für überschüssige Energie gefunden werden, die in Zeiten wetterbedingter geringer Energieproduktion genutzt werden können.
Erneuerbare Energien sind zwar relativ teuer zu nutzen, denn sie verursachen in etwa die gleichen Kosten wie die Nutzung von CCS. Allerdings stehen diese unbegrenzt zur Verfügung und verursachen kein zusätzliches CO2. Die Sonneneinstrahlung beträgt jährlich das 10.000-fache des Energieverbrauchs der ganzen Welt – die Energie muss sich nur speichern lassen, um eine stabile Energieversorgung trotz schwankender Energieerzeugung sicherzustellen.
Zudem ist durch sparsames, vorausschauendes Verhalten in Haushalten und Unternehmen eine Reduzierung des spezifischen Energiebedarfs um durchschnittlich 35-50 % möglich.
Fazit
In der Industrie entstehen größtenteils Prozessemissionen, die bei chemischen Prozessen freigesetzt werden. Es gibt nur begrenzte Möglichkeiten, diese zu vermeiden. Hier kann Sequestrierung und die Speicherung von Kohlenstoffdioxid im Untergrund dazu beitragen, die CO2-Emissionen aus der Atmosphäre fernzuhalten und so die deutschen Klimaziele zu erreichen. In anderen Bereichen, beispielsweise in Kohlekraftwerken, ist die Verwendung von CCS wenig sinnvoll, da der hierfür zusätzliche Energieaufwand nicht zu rechtfertigen ist. An dieser Stelle sollte stattdessen vermehrt auf erneuerbare Energien gesetzt werden.
CCS befindet sich bisher noch im Entwicklungsstadium. Die Technologie sollte erst dann eingesetzt werden, wenn größere Risiken ausgeschlossen werden können und nur dort, wo es keine Alternativen zur Senkung des Emissionsausstoßes gibt.
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FAQ
Was ist CO2-Sequestrierung?
CO2-Sequestrierung oder auch Sequestrierung genannt, ist ein neues Konzept zu Deponierung von Kohlendioxid, das als Abfallprodukt bei Verbrennungs- oder chemischen Prozessen entstanden ist. Ziel der CCS-Technologie ist es, zu CO2-armen Prozessen in der Stromerzeugung und der Industrie beizutragen.
Wie funktioniert die CO2-Sequestrierung?
Für die „saubere“ Rohstoffnutzung soll das Treibhausgas CO2 vom Rauchgas oder anderen Stoffen abgetrennt werden. Via Pipeline soll das Kohlendioxid dann in nahegelegene langfristige Lagerungsstätten ohne Kontakt zur Atmosphäre transportiert werden.
Welche Chancen bietet die CO2-Sequestrierung?
Sequestrierung kann vor allem für die Prozessemissionen relevant sein. Prozessemissionen entstehen nicht bei der Verbrennung von Rohstoffen, sondern bei der Reaktion zwischen Stoffen oder durch deren Umwandlung. Da es in der Industrie kaum Alternativen zur Vermeidung von CO2 als Abfallprodukt gib, kann CCS eine wichtige Rolle einnehmen.
Welche Risiken gibt es bei der CO2-Speicherung?
CCS befindet sich momentan noch in der Entwicklung und ist dementsprechend wenig erprobt, deshalb birgt die Technologie auch noch folgende Risiken:
- Energieaufwand
- Gesundheitsrisiko
- Lecks
Gibt es Alternativen zur CO2-Sequestrierung?
Da die Technologie noch ein hohes Risiko für die Gesundheit und die Umwelt darstellt, sollte die Industrie diese Technologie nur in Bereichen einsetzen, in denen es keine Alternativen gibt. Im Rahmen der Energiegewinnung ist es sinnvoller, nachhaltiger und günstiger, sich auf erneuerbare Energien zu fokussieren.
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