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HeimEin riesiger Stadtverschmutzer? Gebäude. Hier ist eine überraschende Lösung.
Von Brad Plumer, 10. März 2023
Ein riesiger Stadtverschmutzer? Gebäude. Hier ist eine überraschende Lösung.
Die Kohlenstoffabscheidung funktioniert möglicherweise nicht für alle Gebäude. Aber einige versuchen es.
Von Brad Plumer | Fotografien von Hiroko Masuike
10. März 2023
Es beginnt mit einem Gebäude
in Manhattan.
1.
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Es beginnt mit
ein Gebäude in
Manhattan.
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Es beginnt mit
ein Gebäude in
Manhattan.
Es beginnt mit einem Gebäude
in Manhattan.
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Es beginnt mit einem Gebäude
in Manhattan.
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An kalten Morgen in New York City werden in den Kellern Tausender Gebäude Heizkessel eingeschaltet, die Erdgas oder Öl verbrennen, um die Menschen im Obergeschoss mit Wärme zu versorgen. Kohlendioxid aus diesen Kesseln strömt durch Schornsteine in die Luft, eine der größten Quellen der Stadt für Treibhausgasemissionen.
Aber es gibt eine Ausnahme.
Im Grand Tier, einem 30-stöckigen Wohnturm in Manhattans Upper West Side, wird das Kohlendioxid aus zwei riesigen Gaskesseln aufgefangen, zu einer Flüssigkeit abgekühlt und dann per Lastwagen zu einer Betonfabrik in Brooklyn transportiert. Dort wird der Kohlenstoff mit Zement vermischt und in Betonblöcken eingeschlossen, wo er die Atmosphäre nicht erhitzen kann.
„Dies ist das erste CO2-Abscheidungssystem in einem Gebäude, das uns weltweit bekannt ist“, sagte Brian Asparro, der Chief Operating Officer von CarbonQuest, dem Unternehmen hinter dem System. „Und wir gehen davon aus, dass es nicht das letzte Mal sein wird.“
Der Kessel löst aus
Kohlendioxid.
2.
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Der Kessel
setzt Kohlenstoff frei
Dioxid.
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Der Kessel
setzt Kohlenstoff frei
Dioxid.
Der Kessel löst aus
Kohlendioxid.
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Der Kessel löst aus
Kohlendioxid.
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Der Eigentümer des Gebäudes, Glenwood Management, hat die Technologie nicht nur aus Sorge um den Planeten installiert. Ein umfassendes neues Klimagesetz in New York City zielt darauf ab, die Treibhausgasemissionen großer Gebäude bis 2030 um 40 Prozent und bis 2050 um 80 Prozent zu senken. Ab dem nächsten Jahr müssen Gebäude, die die Emissionsgrenzwerte überschreiten, mit stetig steigenden Geldstrafen rechnen.
Das Gesetz sollte Gebäude dazu bewegen, Gas und Öl durch sauberere Elektroheizungen zu ersetzen. Doch die Kosten und die Logistik dieser Umstellung können äußerst herausfordernd sein. Und das hat New York City in eine Art Labor verwandelt, das Veränderungen und Innovationen erzwingt, während Immobilienbesitzer darum kämpfen, hohe Strafen zu vermeiden.
Als nächstes kommt eine komplizierte
Prozess mit
viele Rohre.
3.
Kohlendioxid wird eingefangen,
verflüssigt und gelagert.
3.
Als nächstes folgt ein komplizierter Prozess
mit vielen Rohren.
Kohlendioxid wird eingefangen,
verflüssigt und gelagert.
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Als nächstes folgt ein komplizierter Prozess
mit vielen Rohren.
Kohlendioxid wird eingefangen,
verflüssigt und gelagert.
Als nächstes kommt eine komplizierte
Prozess mit
viele Rohre.
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Kohlendioxid wird eingefangen,
verflüssigt und gelagert.
Als nächstes folgt ein komplizierter Prozess
mit vielen Rohren.
3.
Kohlendioxid wird eingefangen,
verflüssigt und gelagert.
Die neuartige Lösung im Keller unter der Marmorlobby des Grand Tier ist leicht zu übersehen. An einem kürzlichen Morgen erwachten in einem dampfenden Raum neben dem Parkhaus zwei Industriekessel zum Leben, als sie Erdgas zur Wärmeerzeugung verbrannten, so wie sie es seit der Eröffnung des Gebäudes im Jahr 2004 getan haben.
Aber die heißen Abgase dieser Kessel wurden durch einen Kanal in einen kleinen, makellosen Raum voller Rohre, rumpelnder Kompressoren und Metalltanks geleitet. In mehreren dieser Tanks befanden sich trockene absorbierende Materialien, die wie Linsen aussehen und Kohlendioxid binden, sodass die Maschinen andere Gase wie Stickstoff und Sauerstoff herausfiltern können. Das verbleibende Kohlendioxid wurde dann auf minus 10 Grad Fahrenheit abgekühlt und verflüssigt.
Die Ausrüstung ähnelt der Kohlenstoffabscheidungsmaschinerie, die in größeren Ethanol- oder Erdgasverarbeitungsanlagen verwendet wird. Die wichtigste Innovation von CarbonQuest bestand darin, das System für ein Wohngebäude zu verkleinern und es so zu gestalten, dass es automatisch und ohne ständige menschliche Aufsicht läuft.
Das verflüssigte CO2 ist
nach draußen gepumpt
Gebäude.
4.
Arbeiter laden es in einen LKW,
bereit für eine Reise.
4.
Das verflüssigte CO2 wird gepumpt
außerhalb des Gebäudes.
Arbeiter laden es in einen LKW,
bereit für eine Reise.
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Das verflüssigte CO2 wird gepumpt
außerhalb des Gebäudes.
Arbeiter laden es in einen LKW,
bereit für eine Reise.
Das verflüssigte CO2 ist
nach draußen gepumpt
Gebäude.
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Arbeiter laden es in einen LKW,
bereit für eine Reise.
Das verflüssigte CO2 wird gepumpt
außerhalb des Gebäudes.
4.
Arbeiter laden es in einen LKW,
bereit für eine Reise.
„Wir wollen es so harmlos und langweilig wie möglich machen“, sagte Herr Asparro.
Das System fängt derzeit etwa 60 Prozent des von den Kesseln des Grand Tier ausgestoßenen Kohlendioxids ein, sagte Herr Asparro. Dadurch werden die Gesamtemissionen des Gebäudes um etwa ein Viertel reduziert, was ausreicht, um die Grenzwerte des neuen Klimagesetzes einzuhalten. (Der Rest der Emissionen des Grand Tier stammt aus dem Stromverbrauch, der tatsächlich moderat anstieg, um die Kompressoren und Kühlsysteme von CarbonQuest anzutreiben.)
Bleibt aber noch die Frage, was mit dem verflüssigten Kohlendioxid geschehen soll. Für die Grand Tier ist die Antwort konkret.
Ungefähr jede Woche fährt ein kleiner Tankwagen vor den Grand Tier und Arbeiter schließen einen Schlauch an der Seite des Gebäudes an, der mit einem lauten Zischen den flüssigen Kohlenstoff absaugt.
Sie transportieren es zu Glenwood Mason Supply, einem Betonhersteller in der Nähe eines Wohnviertels in East Flatbush, Brooklyn. (Keine Beziehung zu Glenwood Management, dem die Grand Tier gehört.)
5.
Nächster Halt: ein Beton
Werk in Brooklyn.
5.
Nächster Halt: ein Betonwerk in Brooklyn.
5.
Nächster Halt: ein Betonwerk in Brooklyn.
5.
Nächster Halt: ein Beton
Werk in Brooklyn.
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Nächster Halt: ein Beton
Werk in Brooklyn.
In einem höhlenartigen, klappernden Lagerhaus, das früher eine Brauerei war, stellt Glenwood Mason täglich Tausende von Betonblöcken her, die für Bauarbeiten in der ganzen Stadt verwendet werden. Ein hoher Blockstapel draußen war für ein Amazon-Lagerhaus in Queens markiert.
An diesem Tag holten die Arbeiter des Werks den flüssigen Kohlenstoff aus dem Grand Tier, wandelten die Flüssigkeit mithilfe einer neuen Technik in ein Pulver um, das Trockeneis ähnelte, und schütteten es zusammen mit Zement, Sand und Zuschlagstoffen in riesige Mischer. Der Zement reagierte mit dem Kohlendioxid und wandelte ihn in ein Mineral, Kalziumkarbonat, um, das dann in Beton versiegelt wurde, der zu Blöcken geformt wurde. Selbst wenn die Blöcke später zertrümmert werden, kann das Kohlendioxid nicht entweichen.
CO2 wird übertragen von
den LKW zu diesem Tank.
Ja, mehr Rohre.
6.
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CO2 wird übertragen
vom LKW zum
dieser Panzer. Ja,
mehr Rohre.
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CO2 wird übertragen
vom LKW zum
dieser Panzer. Ja,
mehr Rohre.
CO2 wird übertragen von
den LKW zu diesem Tank.
Ja, mehr Rohre.
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CO2 wird vom LKW übertragen
zu diesem Panzer. Ja, mehr Rohre.
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„Es schafft diese Kreislaufwirtschaft“, sagte Jeff Hansen, Vizepräsident für Architekturvertrieb und Marketing bei Glenwood Mason. „Wir nehmen Kohlendioxid aus einem Gebäude in Manhattan, verwandeln es in einen Block in Brooklyn und schicken diesen Block dann hinaus, um weitere Gebäude in der Stadt zu bauen.“
Einige Befürworter der Injektion von Kohlendioxid in Beton werden behaupten, dass dadurch die Blöcke stabiler werden oder die benötigte Zementmenge reduziert werden kann, aber Unternehmensvertreter sagen, dass sie bisher keinen großen Unterschied bemerkt haben. Sie zahlen zwar für das Kohlendioxid, verlangen aber keine Prämie für ihre Blöcke.
Aber es gibt ein potenzielles Geschäftsmodell: Überall in der Stadt ist eine jüngere Generation von Architekten daran interessiert, „umweltfreundlichere“ Materialien für ihre Gebäude zu verwenden. New Jersey hat kürzlich ein Gesetz verabschiedet, das Anreize für kohlenstoffärmeren Beton bietet. Glenwood Mason, das mit einer Reihe von Techniken experimentiert hat, um die Klimaauswirkungen seiner Blöcke zu reduzieren, versucht, sich als Pionier für nachhaltigeren Beton zu positionieren.
CO2 wird in einen Feststoff umgewandelt
das sieht aus wie Trockeneis. Und
dann zu einer Zementmischung hinzugefügt.
7.
7.
CO2 wird in einen Feststoff umgewandelt, der wie Trockeneis aussieht.
Und dann zu einer Zementmischung hinzugefügt
7.
CO2 wird in einen Feststoff umgewandelt, der wie Trockeneis aussieht.
Und dann zu einer Zementmischung hinzugefügt
CO2 wird in einen Feststoff umgewandelt
das sieht aus wie Trockeneis. Und
dann zu einer Zementmischung hinzugefügt.
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CO2 wird in einen Feststoff umgewandelt
das sieht aus wie Trockeneis. Und
dann zu einer Zementmischung hinzugefügt.
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„Wir sind das nie als große Geldverdiener angegangen, es ging uns immer um Nachhaltigkeit“, sagte Connie Cincotta, die Eigentümerin von Glenwood Mason Supply. „Aber wir wollen diesen nachhaltigen Ansatz für möglichst viele Menschen attraktiv machen.“
Es bleibt die Frage offen, ob dieser aufwändige Kohlenstoffabscheidungsprozess als Strategie zur Bekämpfung des Klimawandels sinnvoll ist.
Für Glenwood Management, das fast 30 große Gebäude in der ganzen Stadt besitzt, war die Technologie ein Segen. Im Vorfeld des neuen Klimagesetzes hatte das Unternehmen alle einfachen Änderungen vorgenommen, um Energie zu sparen und Emissionen zu reduzieren: Es ersetzte Glühbirnen durch LEDs, modernisierte alte Lüftermotoren und verbesserte die Isolierung.
Doch damit nicht genug: Wegen der beiden riesigen, Kohlenstoff ausstoßenden Kessel im Keller sollten ab 2024 Bußgelder in Höhe von etwa 100.000 US-Dollar pro Jahr gegen das Grand Tier drohen, die im Jahr 2030 auf 400.000 US-Dollar pro Jahr ansteigen würden.
Wenn das CO2 mit reagiert
Zement, es verwandelt sich in ein
mineralisch, nicht mehr in der Lage
den Planeten erhitzen.
8.
Wenn das CO2 mit Zement reagiert, entsteht daraus ein
Mineral, das den Planeten nicht mehr erhitzen kann.
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Wenn das CO2 mit Zement reagiert, entsteht daraus ein
Mineral, das den Planeten nicht mehr erhitzen kann.
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Wenn das CO2 reagiert
mit Zement wird daraus
ein Mineral, nicht mehr in der Lage
um den Planeten zu erhitzen.
8.
Wenn das CO2 mit Zement reagiert, wird es
verwandelt sich in ein Mineral, nicht mehr fähig
um den Planeten zu erhitzen.
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Das Unternehmen prüfte den Ersatz der Heizkessel durch elektrische Wärmepumpen, eine von Umweltschützern favorisierte Lösung, die jedoch große Herausforderungen mit sich brachte, sagte Josh London, Senior Vice President bei Glenwood Management. Er war nervös wegen der erforderlichen Renovierungen und Neuverkabelungen im gesamten Gebäude und fragte sich, wie gut das ohnehin schon überlastete Stromnetz von New York City an den kältesten Wintertagen, wenn der Heizbedarf in die Höhe schnellte, standhalten würde.
Die Erfassung des Kohlenstoffs sähe viel einfacher aus, sagte er. Das Unternehmen musste lediglich sechs Plätze in der Tiefgarage freimachen, damit CarbonQuest seine Ausrüstung installieren konnte. Und die Kessel könnten weiterhin Gas verbrennen.
„Ich bin mir nicht sicher, ob es einer unserer Mieter überhaupt bemerkt hat, als wir das System zur CO2-Abscheidung installiert haben“, sagte Herr London. „Wenn wir hingegen das Gebäude neu verkabeln müssten, würden wir zwar viele störende Dinge tun, aber das würde den Kuchen kosten.“
Die resultierende Mischung ist
gegossen und geformt.
9.
9.
Das Ergebnis
Mischung wird gegossen
und geformt.
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Das Ergebnis
Mischung wird gegossen
und geformt.
Die resultierende Mischung ist
gegossen und geformt.
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Die resultierende Mischung ist
gegossen und geformt.
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Er sieht das ultimative Ziel in elektrifizierten Gebäuden, die mit sauberer Energie betrieben werden, aber die Kohlenstoffabscheidung könne vorerst eine „Brücke“ bieten, sagte er. Glenwood Management arbeitet daran, in mindestens fünf weiteren Gebäuden eine Kohlenstoffabscheidung zu installieren.
Herr London wollte nicht verraten, wie viel das Unternehmen für das Grand-Tier-System bezahlt hat, sagte aber, es sei billiger als die Elektrifizierung und werde sich innerhalb von sechs Jahren durch vermiedene Strafen sowie den Verkauf von Hunderten Tonnen Kohlendioxid an Glenwood Mason amortisieren. (Kohlendioxid kann für mehr als 300 US-Dollar pro Tonne verkauft werden.)
Die Verantwortlichen von CarbonQuest hoffen, aus den Unannehmlichkeiten bei der Elektrifizierung Kapital zu schlagen, wenn das neue Klimagesetz in Kraft tritt. „Wir wurden mit Anrufen von Leuten überschwemmt, die Elektrifizierungsstudien durchgeführt haben und sagten, das sei zu teuer, das sei zu schwierig“, sagte Anna Pavlova, Vizepräsidentin für Strategie und Marktentwicklung bei CarbonQuest.
10.
Und da haben Sie es.
Eine Kohlenstoffbindung
Betonblock ist geboren.
10.
Und da haben Sie es. Ein Kohlenstoff-
Der sequestrierende Betonblock ist geboren.
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Und da haben Sie es. Ein Kohlenstoff-
Der sequestrierende Betonblock ist geboren.
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Und da haben Sie es.
Eine Kohlenstoffbindung
Betonblock ist geboren.
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Und da haben Sie es. Ein Kohlenstoff-
Der sequestrierende Betonblock ist geboren.
Derzeit steht die Kohlenstoffabscheidung jedoch vor einer enormen Hürde: Sie wurde von der Stadt nicht als Lösung genehmigt, die dem lokalen Gesetz 97 entspricht, da die Technologie zum Zeitpunkt der Ausarbeitung des Gesetzes noch nicht existierte. Das für die Durchsetzung des Gesetzes zuständige Bauministerium sagte, es überprüfe das System von CarbonQuest, habe jedoch eine Reihe von Fragen, beispielsweise wie die von der Grand Tier geforderten Emissionsreduzierungen überprüft werden könnten.
„Solange wir nicht mehr darüber wissen, wie diese innovative Technologie tatsächlich funktioniert und insbesondere, wie und ob der Kohlenstoff tatsächlich dauerhaft gebunden wird, können wir nicht feststellen, ob dies mit der Absicht des Gesetzes vereinbar ist“, sagte Andrew Rudansky. ein Sprecher des Baudepartements.
Wenn CarbonQuest sein Geschäft ausweitet, muss es mehr konkrete Unternehmen davon überzeugen, das gesamte Kohlendioxid zu speichern. Glenwood Mason hat im Moment alles, was es braucht.
Experten und Umweltschützer weisen darauf hin, dass die Elektrifizierung immer noch erhebliche Vorteile bietet, etwa die Verringerung der Luftverschmutzung in Innenräumen und die Abschirmung vor Schwankungen der Gaspreise. Auch die Technologie verbessert sich rasant: Der Staat New York finanziert derzeit eine Reihe neuartiger Elektro-Wärmepumpen- und Effizienzprojekte, die als Vorbild für andere Gebäude dienen könnten.
„Der wichtigste Weg zur Dekarbonisierung besteht wahrscheinlich immer noch darin, alles in unserer Macht Stehende für die Energieeffizienz zu tun, die meisten Gebäude zu elektrifizieren und das Stromnetz umweltfreundlicher zu machen“, sagte John Mandyck, Geschäftsführer des Urban Green Council, einer Dachorganisation, zu der Immobilienentwickler und -entwickler gehören Umweltschützer. „Aber wir befinden uns noch im Anfangsstadium einer massiven Markttransformation“, fügte er hinzu. „Die erforderlichen Änderungen sind so groß, dass wir meiner Meinung nach noch keinen Ansatz ausschließen können.“