Carbon Capture and Utilisation (CCU) als Lösung
Die Produktion von Chemikalien ist bisher noch in hohem Maß von der Nutzung fossilen Kohlenstoffs abhängig. Industrielle Prozesse benötigen Kohlenwasserstoffe zur Bereitstellung von Prozessenergie (Strom und Wärme) für vielfältige Prozesse und zur Bereitstellung von eingebettetem Kohlenstoff (d. h. in der Molekularstruktur gebundenem Kohlenstoff) als Ausgangsmaterial für verschiedene Stoffe, Bausteine, Zwischenprodukte und Folgeprodukte wie Polymere oder Waschmittel. Eine Studie dreier Institute konstatiert einer Medienmitteilung vom 04.05.2022 folgend „hohes Potenzial zur Klimagas-Reduktion in der chemischen Industrie durch abgeschiedenes und verwertetes CO2 (CCU) anstelle fossiler Energieträger“. Das geht aus einer von Renewable Carbon Initiative (RCI), CO2 Value Europe (CVE) und nova-Institut veröffentlichten eine Studie, die das CO2-Reduktionspotenzial der chemischen Industrie durch CCU aufzeigt.
CO2-Emissionen runter! – Fotomontage © Solarify
Die Studie „CO2-Reduktionspotenzial der chemischen Industrie durch CCU“ untersucht in einem Sondierungsszenario, welche Treibhausgasreduktionen in der globalen Chemie- und Grundstoffindustrie erreicht werden können, wenn der gesamte Bedarf an eingebettetem Kohlenstoff einzig und allein über CO2 statt aus fossilen Quellen gedeckt wird. Zur Transparenz und Verständlichkeit des Themas werden starke Vereinfachungen vorgenommen. Methanol (CH3OH) wird als repräsentativer Pfad für erneuerbaren Kohlenstoff betrachtet, um den Bedarf an Kohlenwasserstoffen für Chemikalien und Folgeprodukte unter den verschiedenen chemischen Zwischenprodukten zu decken. Es ist ein plausibles Szenario, Methanol eine zentrale Rolle bei der Versorgung der chemischen Industrie der Zukunft zuzuweisen.
Die untersuchte CCU-basierte Produktionsroute umfasst die CO2-Abscheidung als eine Mischung aus direkter Luftabscheidung (DAC) und Abscheidung aus verschiedenen Punktquellen, die Wasserstoffversorgung und die Hydrierungsreaktion für die Methanolsynthese. Die THG-Emissionen im Zusammenhang mit der CCU-basierten Methanolsynthese hängen von den Emissionen der erneuerbaren Energieerzeugung ab. Die Emissionen von Methanol auf CCU-Basis könnten im Vergleich zu den Emissionen, die durch die Freisetzung von eingebettetem Kohlenstoff aus fossilen Brennstoffen entstehen, um 67 bis 77 % niedriger sein, wenn die derzeitige Energieversorgung auf der Grundlage von Photovoltaik genutzt wird. Mit Verbesserungen bei der Energieerzeugung aus erneuerbaren Energieträgern könnte die Verringerung auf 96 bis 100 % ansteigen.
Der jährliche weltweite Bedarf an Kohlenstoff, der in Chemikalien und daraus hergestellten Materialien enthalten ist, könnte von heute 450 Millionen Tonnen Kohlenstoff (Mt C) auf 1.000 Mt C im Jahr 2050 steigen. Die Deckung dieses Bedarfs mit Methanol auf CCU-Basis würde einen immensen Bedarf von 29,1 PWh/Jahr an erneuerbarer Energie verursachen. Es müssten enorme Anstrengungen unternommen werden, um genügend erneuerbare
Energie. Wird die Wüsten-Photovoltaik zur Herstellung des Wasserstoffs genutzt, wären theoretisch 1,3 % der Sahara-Fläche erforderlich, um den gesamten Bedarf zu decken.
Bei einer vollständig dekarbonisierten Energieversorgung können jedoch 3,7 Gt CO2/Jahr eingespart werden. Diese Einsparungen an Treibhausgasemissionen sind beträchtlich – selbst im Vergleich zu den heutigen weltweiten Emissionen von 55,6 Gt CO2eq/Jahr. Das Ergebnis zeigt, dass CCU eine vielversprechende Technologie zur Verringerung der THG-Emissionen im Zusammenhang mit der eingebetteten Kohlenstoffversorgung ist – sofern ausreichend erneuerbare Energie zur Verfügung steht. CCU-basierter Kohlenstoff wird ein wichtiger Pfeiler einer Zukunft sein, die auf erneuerbarem Kohlenstoff aufbaut und Kohlenstoff aus Recycling und Biomasse ergänzt. Damit CCU zu einer klimafreundlichen Versorgung der chemischen Industrie mit Rohstoffen beitragen kann, müssen die weltweiten PV- und Windkapazitäten rasch ausgebaut werden.
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