Negative Emissionen sinnvoll

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CO2-Entnahme aus der Atmosphäre schon heute effizient möglich

Fast gleichzeitig mit Forschern aus San Diego, Kalifornien (siehe: solarify.eu/dac-auf-dem-pruefstand) veröffentlichten RWTH-Wissenschaftler in Nature Energy Ergebnisse Ihrer Untersuchungen negativer Emissionen und anderer Umweltwirkungen durch direkte Abscheidung von Kohlendioxid aus der Luft.

Eine vielversprechende Technologie für sogenannte negative Emissionen ist die direkte Abscheidung von Kohlendioxid aus der Luft, englisch Direct Air Capture (DAC), wie im isländischen Kraftwerk Hellisheiði praktiziert. Gleichzeitig werden allerdings Energie und Materialien benötigt, deren Erzeugung und Produktion zu indirekten CO2-Emissionen und anderen Umweltauswirkungen führen. Der Gesamtnutzen von DAC für die Umwelt ist daher unklar.

Am Geothermie-Kraftwerk Hellisheiði auf Island wird erstmals klimaschädliches Kohlendioxid aus der Luft gefiltert und in festes Karbonatgestein umgewandelt – Foto © Sigrg – Eig. Werk, CC BY-SA 4.0, commons.wikimedia.org

Bei ihren Forschungsarbeiten im Rahmen des Kopernikus-Projektes „Power-to-X“ haben die RWTH-Wissenschaftlerin Sarah Deutz vom Lehrstuhl für Technische Thermodynamik und Professor André Bardow, ehemals RWTH und nun ETH Zürich, gezeigt, dass die ersten kommerziellen DAC-Anlagen in Hinwil (Schweiz) und Hellisheiði (Island) bereits heute negative Emissionen bereitstellen können. Dabei können hohe Effizienzen von 85,4 Prozent und 93,1 Prozent für die Kohlenstoffabscheidung erreicht werden. Diese Ergebnisse veröffentlichten sie unter dem Titel „Life-cycle assessment of an industrial direct air capture process based on temperature-vacuum swing adsorption“ in Nature Energy.

Klimanutzen hängt von Energiequelle ab

Deutz und Bardow stellten fest, dass der Klimanutzen von DAC stark von der Energiequelle abhängt. Das verwendete Adsorptionsmittel und die Konstruktion der Anlage tragen dagegen nur 45 beziehungsweise 15 Gramm CO2 pro Kilogramm zum CO2-Fußabdruck der Abscheidung bei. Erst bei der Verwendung kohlenstoffarmer Energie, wie der geothermalen in Hellisheiði (s. solarify.eu/schweizer-unternehmen-will-jaehrlich-4-000-tonnen-co2-versteinern), ist dieser Anteil der Emissionen signifikant. Der großtechnische Einsatz von DAC zur Abscheidung von einem Prozent der jährlichen CO2-Emissionen weltweit wäre voraussichtlich nicht durch die Verfügbarkeit von Material und Energie begrenzt und könnte ein möglicher Schritt zur Erreichung der Klimaziele sein. Andere Umweltauswirkungen würden sich um weniger als 0,3 Prozent erhöhen. Das abgeschiedene Kohlendioxid könnte gespeichert werden, um negative Emissionen bereitzustellen, oder auch als alternativer Kohlenstoffbaustein zum Beispiel für synthetische Kraftstoffe dienen. Schlüssel für die Umweltfreundlichkeit dieser Anwendungen sind die verwendeten Energiequellen und die Energieeffizienz.

Aus dem Abstract des Nature-Artikels

„Hier zeigen wir anhand einer Lebenszyklusanalyse, dass die von Climeworks betriebenen kommerziellen Anlagen zur direkten Luftreinhaltung in Hinwil und Hellisheiði bereits heute negative Emissionen mit einem Wirkungsgrad der Kohlenstoffabscheidung von 85,4 % und 93,1 % erreichen können. Die Klimavorteile der direkten Luftabscheidung hängen jedoch stark von der Energiequelle ab. Bei der Verwendung kohlenstoffarmer Energie, wie in Hellisheiði, werden die Wahl des Adsorptionsmittels und die Konstruktion der Anlage wichtiger, da sie bis zu 45 bzw. 15 g CO2e pro Kilogramm abgeschiedenem CO2 verursachen. Der großtechnische Einsatz der direkten Luftabscheidung für 1 % der weltweiten jährlichen CO2-Emissionen wäre nicht durch die Verfügbarkeit von Material und Energie begrenzt. Allerdings müsste die derzeitige kleintechnische Produktion von Aminen für das Adsorptionsmittel um mehr als eine Größenordnung gesteigert werden. Andere Umweltauswirkungen würden bei der Verwendung von Windkraft um weniger als 0,057 % und bei dem für 2050 prognostizierten globalen Strommix um bis zu 0,30 % steigen. Energiequelle und Effizienz sind entscheidend für die direkte Lufterfassung, um sowohl negative Emissionen als auch kohlenstoffarme Brennstoffe zu ermöglichen.“

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