Klimaschutz: Wie lässt sich CO2 aus der Atmosphäre entfernen? | Wissen & Umwelt | DW | 28.09.2020
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Klimaschutz

Klimaschutz: Wie lässt sich CO2 aus der Atmosphäre entfernen?

Die Erderhitzung soll gestoppt werden. Kohle, Öl und Gas müssen deshalb im Boden bleiben. Experten fordern zusätzlich die Entfernung von CO2 aus der Atmosphäre. Was sind die Optionen und Dimensionen?

Heute ist es auf der Welt im Durchschnitt 1,1 Grad wärmer als 1850 und bei einem weiter so wie bisher wird es laut Weltklimarat noch mal 2-3 Grad heißer bis zum Ende dieses Jahrhunderts. 

Hauptverantwortlich für den Temperaturanstieg ist die Zunahme von CO2 in der Atmosphäre, da es die Abstrahlung der Wärme von der Erde ins Weltall bremst. Seit 1850 stieg der CO2-Anteil in der Luft von 0,029 auf 0,041 Prozent (288 ppm auf 414 ppm).

Infografik: 2 Kurven von CO2 und globaler Temperatur zwischen 1850-2020 fast parallel gehen die Kurven nach oben.

Klima durch Verbrennung von Kohle, Öl und Gas gestört

Beim Verbrennen von Kohle, Öl und Gas entsteht CO2, zudem durch Brandrodungen und industrialisierte Landwirtschaft. In den letzten 50 Jahren wurden so weltweit über 1200 Milliarden Tonnen CO2 in die Atmosphäre emittiert, 2018 waren es 36,6 Milliarden Tonnen. Dadurch stieg in nur einem halben Jahrhundert die globale Durchschnittstemperatur um 0,8 Grad.  

Kohle, Öl und Gas sind in Jahrmillionen aus Wäldern, Plankton und Pflanzen entstanden. Die Pflanzen hatten damals CO2 aus der Atmosphäre gebunden. Mit der Verbrennung wird das CO2 wieder freigesetzt. 

Infografik Wer belastet die Atmosphäre mit CO2? Hauptverursacher sind unter Einbeziehung der historischen Emissionen die USA (25%), EU (22%) und China (13%) durch die Verbrennung von Kohle, Öl und Gas. Auch die veränderte Landnutzung hat einen großen Einfluss.

Nur sehr wenig CO2 darf noch in die Atmosphäre 

2015 vereinbarte die Welt mit dem Pariser Klimaabkommen den Stopp der Erderhitzung auf deutlich unter zwei, möglichst 1,5 Grad. 

Durch das Abkommen ist die CO2-Menge sehr begrenzt, die noch in die Atmosphäre gelangen darf. Laut Weltklimarat sollten möglichst nur noch rund 300 Milliarden Tonnen CO2 emittiert werden. Mit einer Wahrscheinlichkeit von 50 Prozent würde dann der Temperaturanstieg auf 1,5 Grad begrenzt. Bei gleichbleibendem CO2-Ausstoß wie bisher, ist dieses CO2-Budget in sieben Jahren aufgebraucht.

Der Weltklimarat geht deshalb in seinem Sonderbericht zum 1,5-Grad Ziel  davon aus, dass zur Erreichung der Klimaziele auch negative Emissionen nötig sind.

Infografik: Wie viel CO2 darf noch in die Atmosphäre?

CO2-Entfernung mit Aufforstung 

Eine Maßnahme zur Bindung von CO2 ist die planmäßige Aufforstung von Wäldern. Während der Wachstumsphase könnte laut Studien 3,6 Milliarden Tonnen CO2 pro Jahr gebunden werden, rund 10 Prozent der derzeitigen CO2 Emissionen. Dafür würden sehr große Flächen gebraucht wie die Fläche der gesamten USA, betonen Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule ETH Zürich in einer Studie

Mit mehr Humus im Boden CO2 binden 

In Humus ist viel Kohlenstoff. Durch die Industrialisierung der Landwirtschaft ging jedoch viel Humus im Boden verloren und aus dem Kohlenstoff wurde CO2. Mit Zwischenfruchtanbau, tiefwurzelnden Pflanzen, Einarbeiten von Ernteresten und Verzicht von tiefem Umpflügen lässt sich der Humusgehalt im Boden wieder deutlich steigern. Laut aktueller Studie von Stiftung Wissenschaft und Politik (SWP) zur gezielten CO2-Entnahme als Ansatz der EU-Klimapolitik, könnte mit einem weltweiten Humusaufbau zwischen zwei und fünf Milliarden Tonnen CO2 pro Jahr gebunden werden.

In den Händen ist Humus. In Humus ist Kohlenstoff gebunden. Dies ist wichtig für das Klima

Humus mit abgestorbenen Pflanzen und Bodenlebewesen: Durch industrielle Landwirtschaft geht Humus derzeit verloren.

Pflanzenkohle bindet zusätzlich CO2 

Als vielversprechende Technik der CO2-Bindung sehen einige Wissenschaftler Pflanzenkohle. Organisches Material wird mit Hilfe von Hitze, Druck und Ausschluss von Sauerstoff verkohlt. In pulverisierter Form wird die Biokohle anschließend auf Ackerböden gestreut. Dort wirkt sie als Dünger und erhöht ebenfalls den Kohlenstoffgehalt im Boden. Laut SWP-Studie könnten bei einer globalen Anwendung mit dieser Technik pro Jahr zwischen 0,5 und zwei Milliarden Tonnen CO2 gebunden werden.  

CO2 aus der Luft filtern und in der Tiefe lagern 

Das Speichern von CO2 tief in der Erde ist bekannt und wird zum Beispiel in Norwegens Ölfeldern praktiziert. Das Verfahren ist aber auch umstritten, weil das CO2 im Untergrund zu Erdbeben führen undlangfristig entweichen kann. Eine andere Methode wird derzeit in Island praktiziert. CO2 wird dort mit Basalt gebunden und zu Stein umgewandelt. Die Verbindung ist stabil. Bei beiden Verfahren gibt es noch Forschungsbedarf.  

Das CO2 für den Untergrund kann aus der Umgebungsluft mittels chemischer Prozesse gewonnen werden. Einige Anlagen (Direct Air Capture) gibt es bereits in Europa. Das Potential dieser Anlagen ist groß, eine Mengenbegrenzung gibt es nicht. Der Nachteil sind aktuell die Kosten von rund 550 Euro je Tonne CO2. Einige Wissenschaftler glauben, dass mit einer Massenfertigung der Anlagen die Preise bis 2050 auf 50 Euro pro Tonne sinken könnten.

 Die Technik gilt als eine Schlüsseltechnologie für den Klimaschutz. 

Schweiz Firma Climeworks bindet CO2 mit Filtertechnik aus der Atmosphäre

Technologie mit Potential: Hier (Schweiz) wird aus der Luft CO2 gefiltert und im Gewächshaus verwendet (hinten).

Eine andere Möglichkeit der CO2 Gewinnung aus der Luft geht über den Weg der Biomasse. Pflanzen werden angebaut und im Kraftwerk verfeuert, um Strom zu produzieren. Aus dem Abgas des Kraftwerks wird dann CO2 entzogen und tief in der Erde eingelagert. 

Das große Problem dieser Technik (BECCS) ist der immense Flächenbedarf. Aus diesem Grund sehen viele Experten diese Technik kritisch. Unter den CO2-Entfernungstechnologien wird sie laut Felix Creutzig vom Mercator Research Institute on global Commons and Climate Change (MCC) in Berlin deshalb nur "eine kleine Rolle" einnehmen. 

Mineralien im Gestein können CO2 binden

Bei diesem Verfahren werden Karbonat- und Silikatgesteine abgebaut, gemahlen und auf landwirtschaftlich genutzten Flächen oder im Oberflächenwasser der Ozeane ausgebracht. Im Laufe der Jahre bindet sich daran CO2. Das CO2-Bindungspotential aus der Atmosphäre liegt laut Forschern bei zwei bis vier Milliarden Tonnen pro Jahr zur Jahrhundertmitte. Die große Herausforderung sind vor allem die Mengen von gemahlenem Stein und die dafür notwendige Infrastruktur. Konkrete Verfahren sind bisher nicht erforscht. 

Keine Option: Meeresdüngung mit Eisen

Die Idee: Durch Düngung der Ozeane mit Eisen wird der Nährstoffgehalt im Ozean erhöht. Auf diese Weise könnte Plankton stärker wachsen und so CO2 gebunden werden. Das Verfahren und das mögliche Potential sind jedoch sehr umstritten. Zudem hätte dieser Eingriff zahlreiche und kaum abschätzbare Nebenwirkungen. "In der Forschung wird dies inzwischen kaum noch als ernsthafte Option behandelt", lautet das Fazit der Studienautoren Oliver Geden und Felix Schenuit von SWP. 

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Wertvoller Rohstoff CO2

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