Kohlendioxid einfach wegsaugen – kann CCS in Deutschland funktionieren?

Die Hellisheiði wirkt auf den ersten Blick unwirtlich. Die Hochebene zwischen der isländischen Hauptstadt Reykjavík und Hveragerði in Südwestisland ist wohl zu allen Zeiten Durchzugsgebiet für Menschen gewesen, nie Heimat.

Manche Klimaforscher und Ingenieure sehen auf dem noch vulkanisch aktiven Boden nicht nur die Zukunft des technologischen Klimaschutzes wachsen. Sie glauben auch, dass sich damit gutes Geld verdienen lässt.

Bereits seit 2006 arbeitet hier, etwa 30 Kilometer südöstlich von Reykjavik, eines der größten geothermalen Kraftwerke, das neben 300 Megawatt (MW) thermischer Energie auch etwa 400 MW sauberen Strom erzeugen kann.

In der Nachbarschaft nahm die Schweizer Firma Climeworks 2021 eine eigenartig aussehende Anlage in Betrieb. Eine Blechhalle steht hier in der Graslandschaft, daran angedockt wie riesige Klimaanlagen aussehende Türme. Darin arbeiten Dutzende Ventilatoren ununterbrochen und unter unüberhörbarem Getöse. Sie saugen Luft an und fangen damit – nun ja – das darin enthaltene Kohlendioxid auf.

Orca heißt die Anlage, und die Technologie ist kein Hexenwerk. Die angesaugte Luft wird durch einen Filter geleitet, der durch Wärme aus dem vulkanischen Untergrund vom darin enthaltenen CO2 befreit wird. Das abgespaltene Treibhausgas wird später mit Wasser gemixt und Hunderte Meter tief ins Basaltgestein gepresst. Dort verbindet es sich dann mit diesem.

Climeworks, übrigens ein ausgegründetes Unternehmen der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich, spricht selbstbewusst von einem &bdquo;Meilenstein im Kampf gegen den Klimawandel“. Dabei entfernt Orca jährlich maximal 4.000 Tonnen CO2 aus der Luft. Zum Vergleich: 2021 stieß allein Deutschland 762 Megatonnen CO2-Äquivalente aus. Der weltweite Jahresausstoß beträgt im Moment etwa 40 Gigatonnen, also 40.000 Megatonnen. Nehmen die Schweizer also den Mund etwas zu voll?

Wo unvermeidbare Emissionen entstehen Jein. Die Technologie wird mit Sicherheit Teil der Lösung eines Problems sein, das die bis 2045 in Deutschland angestrebte Klimaneutralität infrage stellt. Denn Bauern müssen weiter ihre Äcker mit Stickstoff düngen, wobei Lachgas entsteht, das ebenfalls einen Treibhauseffekt hat. Auch in der Industrieproduktion, etwa bei der Zementherstellung, entstehen durch chemische Prozesse unvermeidbare Emissionen.

Jessica Strefler vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) geht davon aus, dass sich 5 bis 10 Prozent des globalen Ausstoßes von Treibhausgasen auch durch die ambitionierteste Klimapolitik nicht vermeiden lassen und ausgeglichen werden müssen, um Klimaneutralität zu erreichen. Dabei geht es in Deutschland um 62 bis 127 Millionen Tonnen CO2. &bdquo;Um diese Mengen zu erreichen“, so die Leiterin des Carbon-Management-Teams am PIK, &bdquo;ist es notwendig, alle Möglichkeiten zu nutzen – von Wiederaufforstung bis zur CO2-Abscheidung aus der Luft und Speicherung.“

Doch es gibt ein Problem: In Deutschland ist das kurz CCS (Carbon Capture and Storage, also Kohlenstoffabscheidung und -speicherung) genannte Verfahren praktisch seit 2012 durch das Kohlendioxid-Speicherungsgesetz tot. Allerdings dreht sich gerade der Wind, da selbst der Weltklimarat schon länger davon ausgeht, dass das 1,5-Grad-Ziel ohne CCS nicht mehr zu erreichen ist. Er geht in seinem aktuellen Bericht sogar davon aus, dass dafür bis 2100 etwa 700 Milliarden Tonnen CO2 eingelagert werden müssen.

Deutschland hat gute Speicherkapazitäten Im vom Grünen-Politiker Robert Habeck geführten Wirtschafts- und Klimaschutzministerium heißt es inzwischen, dass Maßnahmen wie CCS flankierend zur Erreichung der deutschen Klimaschutzziele notwendig seien. Noch dieses Jahr soll eine entsprechende Carbon-Management-Strategie für den Aufbau der benötigten Infrastruktur beschlossen werden, heißt es in Berlin.

Länder wie Norwegen oder Dänemark bieten großzügig ihre Dienste für die Einlagerung überschüssigen Kohlendioxids in ausgebeuteten Erdöl- oder Erdgasfeldern unter dem Meeresboden an. CCS spielt auch eine große Rolle bei den britischen Plänen, bis 2050 klimaneutral zu werden. Mittelfristig sollen allein vor der schottischen Küste zwischen 20 und 30 Millionen Tonnen Kohlendioxid pro Jahr gespeichert werden. Erst am Montag reiste Premierminister Rishi Sunak extra nach Aberdeen, um die Unterstützung der Regierung für das Projekt zu verkünden.

Die in Hannover ansässige Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) beziffert die Speicherkapazität erschöpfter Erdgasfelder in Deutschland mit etwa 2,75 Milliarden Tonnen und die erschöpfter Erdöllagerstätten mit etwa 130 Millionen Tonnen. Am bedeutendsten sind aber Sedimentbecken mit salinaren Aquiferen, das sind tiefe Salzwasser führende Grundwasserleiter. Hier liegt das Speicherpotenzial laut BGR bei 6,3 bis 12,8 Milliarden Tonnen CO2.

Kohlendioxid schon lange in Ketzin gespeichert Wie CCS in Deutschland geht, ist ausgiebig im 2.300 Kilometer Luftlinie vom isländischen Hellisheiði entfernten brandenburgischen Ketzin vom Potsdamer Geoforschungszentrum (GFZ) erkundet worden. Hier, 25 Kilometer vor den Toren Berlins, hat das GFZ von 2008 bis 2013 genau 67.271 Tonnen Kohlenstoffdioxid aus verschiedenen Quellen in 630 bis 650 Meter Tiefe in poröse Sandsteinschichten gepresst. Die können das CO2 wie ein Schwamm in ihren Poren aufnehmen.

Die Menge des eingelagerten Gases entspricht etwa der, die 25.000 Pkw im Jahr ausstoßen. Was ist nach zehn Jahren aus dem Kohlendioxid geworden?

Professor Michael Kühn hat das Ketziner Projekt für das GFZ geleitet. Er sagt, das Treibhausgas werde sich hauptsächlich in Wasser gelöst haben, Teile hätten sich in Kalkstein gewandelt oder würden gasförmig unter einer Deckschicht zurückgehalten. &bdquo;Es gibt keine technischen oder wissenschaftlichen Gründe, die gegen dieses Verfahren sprechen. Es ist sicher und verlässlich. Wir können an geologisch geeigneten Stellen anfangen.“

Skeptiker warnen vor Mikrobeben und Haarrissen Klima- und Umweltschützer, die nicht grundsätzlich gegen CCS sind, halten solche Aussagen nach wenigen Jahren für gewagt. Schließlich sollen diese Depots, manche sprechen von Endlagern, noch in 10.000 Jahren halten. Sie warnen vor durch Druckveränderungen ausgelösten Mikrobeben oder Haarrissen, durch die verdrängtes Salzwasser austreten und Trinkwasser kontaminieren könne.

Geochemiker Kühn hält diese Risiken nach allen Messungen und Berechnungen für gering. Problematischer sei da der zusätzliche Energieverbrauch der oberirdischen Abscheidungsanlagen für das CO2 selbst und die Kosten der Technik. &bdquo;Es ist jedoch bis heute viel passiert, um diese Kosten zu reduzieren. Und dass wir investieren müssen, um die Klimaziele zu erreichen, sollte jedem klar sein.“

Das größte Problem von CCS ist aber die Akzeptanz. Nirgendwo in Deutschland ist es bislang gelungen, einen von laut BGR rund 400 möglichen Standorten festzulegen, um CO2-Speicherung im größeren Umfang als in Ketzin umzusetzen.

Climeworks expandiert – vor allem in den USA Dort ist heute übrigens nichts mehr von der CO2-Einspeisung zu sehen außer mehreren Gullydeckeln auf einer Fläche, die jetzt Teil einer erweiterten Biogasanlage sind. Darunter liegen die ehemaligen Bohrungen, 800 Meter tief, rückgebaut und aufgefüllt mit Beton.

Im isländischen Hellisheiði baut Climeworks derweil bereits an einer zehnmal größeren Anlage als dem Luftsauger von Orca. Sie heißt folgerichtig &bdquo;Mammoth“. Die Schweizer konnten inzwischen mehrjährige Verträge über die Beseitigung von Kohlendioxid mit mehr als 160 Unternehmen schließen, darunter solche Hochkaräter wie UBS, Microsoft und die Boston Consulting Group.

&bdquo;Solche langfristigen Verpflichtungen sind für unsere Wachstumsplanung von zentraler Bedeutung und ermöglichen es uns, zu expandieren“, sagt Climeworks-Co-CEO Christoph Gebald. Er und die Strategen der Firma sehen vor allem die USA als starken Treiber für innovative Techniken. Chief Climate Policy Officer Christoph Beuttler meint, &bdquo;politische Impulse“ seien unerlässlich, um eine Industrie zur Beseitigung von Kohlendioxid in dem Tempo zu schaffen, das zur Erreichung der globalen Klimaziele erforderlich ist.

Kleinkariertes politisches Tauziehen Vor diesem Hintergrund wirkt das Tauziehen der Berliner Ampel um kleinste politische Lösungen im Kampf gegen den Klimawandel mitunter kleinkariert. Die Forschungen an allen möglichen Technologien gehen – mit deutscher Beteiligung – dennoch munter weiter.

Geomar, das Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung in Kiel, erforscht zum Beispiel, wie die Ozeane mehr CO2 aufnehmen können, indem Silikat oder Kalk direkt ins Oberflächenwasser eingeleitet wird. Positiver Nebeneffekt wäre, der Ozeanversauerung entgegenzuwirken.

Für diese chemische Neutralisation wird pro Tonne CO2 mehr als eine Tonne Gestein, das noch zermahlen und aufbereitet werden muss, benötigt. Für einen globalen Effekt, so die Forschenden, müsste für die benötigte Menge an Mineralien Bergbau und industrielle Fertigung in großer Dimension aufgebaut werden.

Karlsruher Institut will festen Kohlenstoff einlagern Im Karlsruher Institut für Technologie (KIT) wird in einem weltweit einzigartigen Verfahren fester Kohlenstoff aus dem aus der Luft abgeschiedenen Kohlendioxid hergestellt. Man könnte ihn statt Sand bei der Zementherstellung einsetzen und somit langfristig in Gebäuden speichern. Allerdings benötigt dieses Verfahren sehr viel Energie.

Jessica Strefler vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung fordert daher, beides &bdquo;sehr konsequent“ zu denken und umzusetzen – mit höchster Priorität die Reduktion von Emissionen, die etwa 90 bis 95 Prozent der Anstrengungen ausmache, aber auch technische und natürliche Möglichkeiten zur Kohlendioxidentnahme aus der Atmosphäre für schwer vermeidbare Emissionen. &bdquo;Um Klimarisiken zu begrenzen, geht jedoch kein Weg an der Vermeidung von Emissionen vorbei“, so die Physikerin.

Am Ende ginge es auch – wegen des Zeitdrucks – um eine Risikoabwägung beim Einsatz gegen die Erderwärmung. &bdquo;Den Risiken des Einsatzes von CCS und CO2-Entnahme-Technologien stehen die Risiken des Nichteinsatzes gegenüber, durch vom fortschreitenden Klimawandel verursachte Schäden.“

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