Die Luft reinigen: Wie erfassen und speichern wir CO2?

Von California Institute of Technology (Caltech), 24. April 2023

Kohlendioxid (CO2)-Emissionen, die 81 % aller Treibhausgase ausmachen, stellen eine erhebliche Herausforderung für das Erdklima dar. Da natürliche Methoden den steigenden Mengen an vom Menschen verursachten Emissionen nicht vollständig entgegenwirken können, erforschen Wissenschaftler und politische Entscheidungsträger Techniken zur Kohlenstoffabscheidung, -nutzung und -speicherung (CCUS), um das atmosphärische CO2 zu reduzieren. Zu diesen Methoden gehören die Verbesserung der Meeresalkalität, die direkte Luftabscheidung, Kohlenstoffausgleich, Kohlenstofflandwirtschaft, Wiederaufforstung und Aufforstung. Auch neuere Strategien wie beschleunigte Kalksteinverwitterung, geologische Sequestrierung und solare Brennstoffe werden erforscht. Der weltweite Vorstoß zur Kohlenstoffreduzierung wird teilweise durch das Pariser Klimaabkommen vorangetrieben, das darauf abzielt, den Anstieg der durchschnittlichen globalen Oberflächentemperaturen der Erde bis 2050 auf nicht mehr als 2 Grad Celsius zu begrenzen. Bildnachweis: Caltech

Scientists and policymakers are pursuing carbon capture techniques like CCUS, direct air capture, and reforestation to mitigate the harmful effects of CO2 emissions, driven by the Paris Climate Agreement's goal to limit global temperature increases to no more than 2 degrees CelsiusThe Celsius scale, also known as the centigrade scale, is a temperature scale named after the Swedish astronomer Anders Celsius. In the Celsius scale, 0 °C is the freezing point of water and 100 °C is the boiling point of water at 1 atm pressure." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">Celsius bis 2050.

Kohlendioxid (CO2) ist ein Treibhausgas, das Wärme speichert und den Planeten erwärmt. Durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe ist der CO2-Gehalt in der Erdatmosphäre so hoch wie seit mindestens einer Million Jahren nicht mehr.

Andere Gase tragen zum Klimawandel bei, doch CO2 stellt die größte Herausforderung dar: Es ist für 81 Prozent aller Treibhausgasemissionen verantwortlich und kann Tausende von Jahren in der Atmosphäre verbleiben. Im Vergleich dazu hat Methan eine Lebensdauer von einem Jahrzehnt.

Nature mitigates carbon and reduces some of the effects of climate change: Plants, trees, and algae in the ocean turn CO2 into oxygen through photosynthesisPhotosynthesis is how plants and some microorganisms use sunlight to synthesize carbohydrates from carbon dioxide and water." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> Photosynthese, und der Ozean absorbiert und speichert CO2 in Ozeansenken. Allerdings kann die Natur den steigenden, vom Menschen verursachten Emissionen nicht standhalten. Infolgedessen haben die Erde und die Menschen auf ihr die Auswirkungen des Klimawandels, wie etwa häufigere und intensivere Wetterereignisse, zu spüren bekommen.

Aus diesem Grund verfolgen Wissenschaftler, Ingenieure und politische Entscheidungsträger zusätzlich zu den Bemühungen, die Emissionen durch einen geringeren Einsatz fossiler Brennstoffe zu reduzieren, Techniken zur Verringerung des CO2, das in die Atmosphäre und die Ozeane gelangt und dort verbleibt.

Derzeit werden jedes Jahr 40 Millionen Tonnen CO2 aus Energie- und Industrieanlagen abgeschieden. Die Internationale Energievereinigung schätzt jedoch, dass der Bedarf um mehr als das Hundertfache steigt, um die energiebezogenen Ziele der Vereinten Nationen für eine nachhaltige Entwicklung zu erreichen. Einige Wissenschaftler sind davon überzeugt, dass die Umsetzung dieser Techniken praktikabler sein könnte als die Dekarbonisierung bestimmter Branchen, etwa des Ferntransports und der Luftfahrtindustrie.

Bei der CO2-Abscheidung, -Nutzung und -Speicherung (CCUS) wird CO2 aus Emissionsquellen wie Kohlekraftwerken gesammelt und in andere Produkte umgewandelt, gespeichert oder vergraben. Meeresbasierte Lösungen, wie z. B. die Verbesserung der Alkalität der Ozeane, erhöhen die natürliche Fähigkeit des Ozeans, CO2 zu entfernen und zu speichern. Die direkte Luftabscheidung entzieht der Atmosphäre auf physikalische und chemische Weise vorhandenes CO2 und gibt es in weniger schädlichen Formen wie Sauerstoff oder kohlenstoffarmen synthetischen Kraftstoffen an das Ökosystem zurück.

Politische Entscheidungsträger versuchen, die CO2-Emissionen durch die Förderung von CO2-Kompensationen zu reduzieren, die es Unternehmen ermöglichen, das von ihnen emittierte CO2 zu kompensieren, indem sie ein anderes Unternehmen dafür bezahlen, CO2 an anderer Stelle zu entfernen.

Methoden zur Abscheidung, Bindung und Entfernung von CO2 gewinnen heute zunehmend an Bedeutung, unter anderem aufgrund des Pariser Klimaabkommens, das vorsieht, den Anstieg der durchschnittlichen globalen Oberflächentemperaturen der Erde bis 2050 auf nicht mehr als 2 Grad Celsius zu begrenzen.