Wie speichert man CO2 und was passiert dabei damit?

Die Nordsee prägt seit langem den britischen Handel. Es war auch maßgeblich an der Energieversorgung des Landes beteiligt, da es in der Vergangenheit reichlich Öl und Erdgas lieferte. Allerdings könnte dieser kalte Rand des Nordatlantiks auch eine entscheidende Rolle bei der Dekarbonisierung der britischen Wirtschaft spielen – nicht wegen seiner vollen Öl- und Gasvorkommen, sondern dank seiner leeren.

Um die Menge an Kohlendioxid (CO2) in der Atmosphäre zu begrenzen oder zu reduzieren, streben Länder auf der ganzen Welt nach groß angelegten Projekten zur CO2-Abscheidung, -Nutzung und -Speicherung (CCUS). Dabei wird CO2 aus Quellen wie der Energieerzeugung und -herstellung abgeschieden oder direkt aus der Luft entfernt und wiederverwendet oder dauerhaft gespeichert – beispielsweise unter der Erde in stillgelegten Öl- und Gaslagerstätten oder anderen geeigneten geologischen Formationen.

Quelle: CCS Image Library, Global CCS Institute [Zum Anzeigen/Herunterladen klicken]

Es ist klar, dass die weltweite Kapazität für CCUS im kommenden Jahrzehnt rasch zunehmen muss, aber es wirft die Frage auf: Wo können diese Millionen Tonnen CO2 gespeichert werden und was passiert damit, wenn dies der Fall ist?

Der am weitesten entwickelte Ansatz zur Speicherung von CO2 besteht darin, es unter der Erde in natürlich vorkommende, poröse Gesteinsformationen wie ehemalige Erdgas- oder Öllagerstätten, nicht abbaubare Kohleflöze oder salzhaltige Grundwasserleiter zu injizieren. Hierbei handelt es sich um tiefe geologische Formationen mit Ablagerungen von sehr salzigem Wasser in den Poren des Gesteins, die am häufigsten unter dem Ozean zu finden sind. Die Nordsee und das Gebiet vor der US-amerikanischen Golfküste enthalten mehrere salzhaltige Grundwasserleiter.

Sobald CO2 mithilfe der CCUS-Technologie abgeschieden wurde, wird es unter Druck gesetzt und in eine flüssigkeitsähnliche Form umgewandelt, die als „überkritisches CO2“ bekannt ist. Von dort wird es per Pipeline transportiert und in die Gesteine ​​tief unter der Erdoberfläche injiziert. Dies ist ein Prozess, der als geologische Sequestrierung bezeichnet wird.

Quelle: CCS Image Library, Global CCS Institute [Zum Anzeigen/Herunterladen klicken]

Einfach ausgedrückt: Die einfachste Art und Weise, wie unterirdische Reservoire CO2 speichern, erfolgt über das feste, undurchlässige Gestein, das sie normalerweise umgibt. Sobald CO2 in ein Reservoir injiziert wird, bewegt es sich langsam durch das Reservoir nach oben, bis es auf diese undurchlässige Gesteinsschicht trifft, die wie ein Deckel wirkt, durch den das CO2 nicht hindurchdringen kann. Dies wird als „strukturelle Speicherung“ bezeichnet und ist derselbe Mechanismus, der Öl und Gas Millionen von Jahren lang unter der Erde aufbewahrt hat.

Weißer Kreidestein

Im Laufe der Zeit beginnt das in Reservoirs eingeschlossene CO2 häufig, chemisch mit den Mineralien des umgebenden Gesteins zu reagieren. Die Elemente verbinden sich zu festen, kalkhaltigen Mineralien und binden das CO2 in einem Prozess namens „Mineralspeicherung“ im Gestein.

Bei salzhaltigen Grundwasserleitern sowie strukturellen und mineralischen Speichern kann sich das CO2 in einem Prozess, der als „Auflösungsspeicherung“ bezeichnet wird, im Salzwasser auflösen. Dabei sinkt das gelöste CO2 langsam auf den Boden des Grundwasserleiters.

In jedem Reservoir dient jeder (oder alle) dieser Prozesse dazu, CO2 auf unbestimmte Zeit zu speichern. Auch wenn die Möglichkeit besteht, dass an einem Standort CO2 austritt, deuten Untersuchungen darauf hin, dass diese minimal sein wird. Eine in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichte Studie legt nahe, dass mehr als 98 % des injizierten CO2 über 10.000 Jahre lang gespeichert bleiben.

In den Vereinigten Staaten ist die Speicherung im industriellen Maßstab in Texas, Wyoming, Oklahoma und Illinois im Einsatz, und in den Vereinigten Arabischen Emiraten, Australien, Algerien und Kanada laufen Projekte. Es ist jedoch noch ein langer Weg, bis CCUS das Ausmaß erreicht, das zur Begrenzung der Auswirkungen des Klimawandels erforderlich ist.

Untersuchungen haben gezeigt, dass es weltweit eine Fülle von CO2-Speicherstandorten gibt, die eine weit verbreitete Einführung von CCUS unterstützen könnten. Ein von Forschern des Imperial College London und E4tech zusammengestellter und von Drax veröffentlichter Bericht beschreibt eine geschätzte Speicherkapazität von 70 Milliarden Tonnen allein im Vereinigten Königreich. Die USA hingegen verfügen über eine geschätzte Lagerkapazität von 10 Billionen Tonnen.

Es ist klar, dass die Speicherkapazität vorhanden ist. Es bleibt nun die Aufgabe von Regierungen und Unternehmen, CCUS-Projekte voranzutreiben, um die erforderliche Größenordnung zu erreichen.

Im Vereinigten Königreich führt das Kraftwerk Drax Pilotprojekte zur Kohlenstoffabscheidung und -speicherung aus Bioenergie (BECCS) durch, die es zum weltweit ersten Kraftwerk mit negativen Emissionen machen könnten. Im Rahmen der Zero Carbon Humber-Partnerschaft könnte es auch Teil des weltweit ersten CO2-freien Industriezentrums im Norden Großbritanniens werden.

Solche Projekte sind ein Beleg dafür, welche großen Ambitionen die CCUS-Technologie verwirklichen könnte – nicht nur die Dekarbonisierung einzelner Standorte, sondern die Abscheidung und Speicherung von CO2 aus ganzen Industrien und Regionen. Es ist noch ein langer Weg, um dieses Ziel zu erreichen, aber es ist klar, dass die Ressourcen und das Wissen, die dafür erforderlich sind, genutzt werden können.

Quelle: Zero Carbon Humber [Zum Anzeigen/Herunterladen klicken]