Sleipner-Projekt (Norwegen): Seit 1996 wird hier Kohlendioxid aus dem Erdgasstrom der Sleipner-Gasfelder in der Nordsee entnommen und in eine tiefe unterirdische Formation injiziert. Dadurch wird das CO₂ aus der Atmosphäre ferngehalten.
Boundary Dam CCS Project (Kanada): Die CCS-Anlage scheidet einen Teil des Kohlendioxids und speichert es in unterirdischen Formationen. Es ist eines der weltweit ersten kommerziellen CCS-Projekte für Kohlekraftwerke.
Petra Nova-Projekt (USA): Die CCS-Anlage scheidet jährlich Millionen Tonnen Kohlendioxid ab und speichert es in einem Ölfeld in der Nähe. Es ist das größte CCS-Projekt in den USA.
Gorgon-Projekt (Australien): Das Gorgon-Gasprojekt in Australien enthält eine CCS-Anlage, die einen Teil des bei der Gasförderung anfallenden Kohlendioxids abscheidet und in einer tiefen unterirdischen Formation speichert.
Carbon Capture Utilisation and Storage (CCUS) - Potenzial zur Erreichung der Klimaneutralität?
Um Klimaneutralität bis 2040 zu erreichen, hat die Bundesregierung Anfang Februar 2024 die Arbeit an einer neuen Carbon Management Strategie aufgenommen. Dabei ist die Rede von CCS, CCU und CDR. Aber was verbirgt sich hinter den Abkürzungen und haben die Carbon Management Strategien wirklich Potenzial Österreich in die Klimaneutralität zu bringen?
Was ist Carbon Capture Utilisation and Storage (CCUS)?
CCUS ist ein Verfahren, das es ermöglicht, Kohlendioxid-Emissionen aus großen Punktquellen abzuscheiden oder vorhandenes CO₂ aus der Atmosphäre zu entfernen. Punktquellen können Kraftwerke, Raffinerien und anderen Industrieanlagen sein. Das passiert anhand von Abscheidung von CO₂ und (meist) durch Speicherung des CO₂ unter der Erdoberfläche.
Wenn das Kohlendioxid nicht vor Ort verwendet wird, wird es komprimiert und per Pipeline, Schiff, Bahn oder Lkw transportiert. Anschließend kann es in einer Reihe von Anwendungen eingesetzt werden. Alternativ kann es in tiefe geologische Formationen wie erschöpfte Öl- und Gasreservoirs oder salzhaltige Aquifere eingeleitet werden.
CCUS werden wie folgt unterschieden:
- Carbon Capture and Storage (CCS)
- Carbon Capture and Utilization (CCU)
- Carbon Dioxide Removal (CDR, durch natürliche und technische Senken)
Carbon Capture and Storage (CCS)
Die Einlagerung von Kohlendioxid in unterirdischen Speichernexternal link, opens in a new tab, sei es an Land oder unter dem Meeresgrund, soll CO₂ von der Atmosphäre fernhalten. Es sind gesetzliche Vorgaben notwendig, um sicherzustellen, dass das Kohlendioxid vollständig und dauerhaft im Untergrund verbleibt. Im Falle von Lecks können jedoch schädliche Auswirkungen auf das Grundwasser und den Boden auftreten. Bisher wird CO₂ jedoch nicht vollständig abgeschieden und es führt zu hohem Energieverbrauch. Deshalb ist CCS selbst keine klimaneutrale Technologie.
Nutzungskonflikte - der Boden eine wertvolle Ressource
Wenn CO₂ im Boden gespeichert wird, können dabei Probleme entstehen. Nutzungskonflikte mit Geothermie oder der Speicherung von Wasserstoff sind unter anderem möglich. Deshalb ist es wichtig, dass wir in Österreich eine Strategie für die Nutzung des Bodens haben. So können wir mögliche Probleme erkennen und lösen, bevor sie auftreten. Die Vermeidung von Treibhausgasemissionen muss auch im Fall von Nutzungskonflikten Priorität vor der Deponierung von CO₂ haben.
Carbon Capture and Usage (CCU)
CCU steht für "Carbon Capture and Utilization" und bezieht sich auf die Abscheidung, den Transport und die anschließende Verwendung von Kohlenstoff. In Diskussionen über den Klimaschutz werden immer öfter CCU-Maßnahmen vorgeschlagen.
Vertagen der Problematik auf einen späteren Zeitpunkt
CCU ist ebenfalls keine klimaneutrale Technologie, sondern bedeutet im Wesentlichen eine Verschiebung der Treibhausgasemissionenexternal link, opens in a new tab auf einen späteren Zeitpunkt durch eine weitere Nutzung. Wenn das CO₂ zum Beispiel in Produkten verwendet wird, die lange halten, kann diese Verschiebung wichtig sein.
Aber es ist schwer zu sagen, wie lange diese Produkte wirklich benutzt werden. Außerdem ist CCU nicht klimaneutralexternal link, opens in a new tab, solange wir den Kohlenstoffkreislauf nicht vollständig schließen können. Momentan schaffen wir das nicht und das ist auch in Zukunft nicht zu erwarten. Da CCU nur in bestimmten Bereichen angewendet werden kann, ist das Potenzial zur Emissionsreduzierung sehr begrenzt. Daher ist CCU derzeit keine Hauptpriorität für sofortiges Handeln. Es macht jedoch Sinn, weitere Forschung auf diesem Gebiet zu betreiben.
CO₂-Nutzung in der Bauindustrie: CO₂ kann in Baustoffen wie Beton oder Zement eingefangen und verwendet werden. Durch die Verwendung von CO₂ in Bauprodukten kann der Kohlenstoff dauerhaft gebunden und so der Atmosphäre entzogen werden.
CO₂-Nutzung in der Chemieindustrie: CO₂ kann als Rohstoff in verschiedenen chemischen Prozessen verwendet werden, um Produkte wie Kunststoffe, Polymere oder Treibstoffe herzustellen. Dies kann dazu beitragen, fossile Rohstoffe zu ersetzen und die Abhängigkeit von nicht-erneuerbaren Ressourcen zu verringern.
Biologische CO₂-Nutzung: Mikroorganismen können CO₂ als Nährstoff verwenden und in Biomasse umwandeln. Diese Biomasse kann dann als Rohstoff für die Herstellung von Biokraftstoffen, Biochemikalien oder biobasierten Materialien verwendet werden.
CO₂-Nutzung in der Landwirtschaft: CO₂ kann durch Carbonisierung von Biomasse oder durch direkte CO₂-Düngung in landwirtschaftlichen Böden eingeführt werden. Dadurch kann die Bodenfruchtbarkeit verbessert und die CO₂-Speicherung im Boden gefördert werden.
Carbon Dioxide Removal (CDR) über Direct Air Capture (DAC)
CDR (Carbon Dioxide Removal)-Technologien haben das Ziel, Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu entfernen und es langfristig zu speichern. Dadurch wird der Gehalt an Treibhausgasen verringert. Im Gegensatz zur Carbon Capture and Storage-Technologie, die darauf abzielt, CO₂-Emissionen direkt an der Quelle abzufangen, zielen CDR-Technologienexternal link, opens in a new tab darauf ab, bereits vorhandenes CO₂ aus der Atmosphäre zu entfernen.
Energieaufwendig und teuer
Carbon Dioxide Removal-Technologien wie Direct Air Capture (DAC) sind sehr energieaufwendig. Außerdem gehören sie zu den teuersten Technologien, um Klimaschutz zu betreiben. Da CO₂ ein Spurengas ist und es in der Atmosphäre in einer Konzentration von etwa 0,04 % vorkommt, müssen große Mengen Luft gefiltert werden. Erst dadurch ist eine nennenswerte Abscheidung erreichbar. Aufgrund ihrer hohen Kosten und des hohen Energieverbrauchs ist diese Technologie auch in Zukunft nicht als Priorität für die österreichische Klimapolitik anzusehen.
Orca: Das Orca-Projekt in Island, das von Climeworks und CarbFix durchgeführt wird, ist ein Beispiel für ein DAC-Projekt. Es zielt darauf ab, CO₂ aus der Luft zu absorbieren und es in Basaltgestein zu injizieren. Dort wird es dauerhaft mineralisiert.
DAC-Entwicklungsprojekt des DOE: Das US-amerikanische Energieministerium (DOE) finanziert mehrere Forschungsprojekte zur Entwicklung von DAC-Technologien. Diese Projekte umfassen die Erforschung verschiedener Absorptionsmaterialien und -verfahren sowie die Skalierung von DAC-Anlagen.
Swiss-DAC: Das Schweizer DAC-Projekt, das von Climeworks durchgeführt wird, zielt darauf ab, CO₂ aus der Luft zu entfernen und es für die Herstellung von synthetischen Kraftstoffen zu verwenden.
CO2KO: Das CO2KO-Projekt in Kalifornien ist ein Beispiel für ein DAC-Projekt, das darauf abzielt, CO₂ aus der Luft zu entfernen und es für die Herstellung von Baustoffen zu verwenden.
6 Gründe warum CCUS kein Allheilmittel ist
Die Bereitstellung von Pipelines und industrieller Abscheide- und Einlagerinfrastruktur ist mit hohem Energiebedarf verbunden und damit auch CO₂-Emissionen. Weiters erfordert der Abscheidevorgang einen hohen Energiebedarf. Das deutsche Umweltbundesamt beziffert den Mehraufwand an fossiler Energie auf bis zu 40 %. Derzeit liegt der Anteil erneuerbarer Energie in Österreich bei 36,4 % (2021). Der Einsatz dieser Technologie ohne die ausreichende Verfügbarkeit erneuerbarer Energien würde daher unweigerlich zu zusätzlichen fossilen Energiebedarf führen. In Folge führt dies auch zu hohen CO₂-Emissionen.
Üblicherweise wird CO₂ aufgrund des hohen technischen Aufwands nicht vollständig abgeschieden, sondern nur ein Teil der emittierten Menge. Meist wird von etwa 90 % als Zielwert gesprochen. Gleichzeitig kann es beim Transport, der Lagerung oder bei Unfällen zu Leckagen kommen. Wissenschaftlichen Analysen gehen deshalb davon aus, dass nur etwa 65 bis 80 % des CO₂ dauerhaft aus der Atmosphäre ferngehalten werden kann. Dass die Technologie diese Werte in der Praxis in großem Stil erreicht, gilt es allerdings erst zu beweisen. Es zeigt sich also, dass CCS selbst unter optimistischen Annahmen nicht klimaneutral ist. In der Carbon Management Strategie ist diese Technologie also bestenfalls als Minderungsmaßnahme einzustufen, aber nicht als eine klimaneutrale Technologie oder eine technische Senke zu bezeichnen.
Problematisch ist weiters die Sicherstellung einer dauerhaften Speicherung von CO₂. Leckagen können in den Lagerstätten zum Beispiel durch Erdbeben entstehen, beim Transport durch Unfälle und auch bei der Abscheidung. Weiters wird in Untersuchungen auf die Gefahr hingewiesen, dass es etwa durch die Einlagerung von CO₂ unter hohem Druck in salinaren Aquiferen zu Verdrängungsprozessen kommen kann. Das wiederum kann zur Verunreinigung des Grundwassers führen.
Die Errichtung der Infrastruktur wiederum kann natürliche Systeme durch Bauarbeiten, Flächenverbrauch oder Verunreinigungen beeinträchtigen. Beim Transport und der Lagerung kann es zudem im Fall von Unfällen zu unkontrolliertem CO₂-Ausstoß kommen. Dieser birgt Gefahren für Mensch und Tier. Der Einsatz von CCS, auch für Forschungs- und Demonstrationszwecke, darf daher nur nach einer Umweltverträglichkeitsprüfung unter strengen Umwelt- und Sicherheitsauflagen erfolgen, für die ein dauerhaftes Monitoring einzurichten ist.
Bereits heute werden Milliardengelder für die Entwicklung von CCUS zur Verfügung gestellt. Die Begründung ist, dass in einigen industriellen Anwendungen noch keine Vermeidungsoptionen für sogenannte „Restemissionen“, darunter versteht man meist prozessbedingte Emissionen, zur Verfügung stehen. Langfristig kann dies aber sehr wohl durch die Entwicklung von neuen Verfahrenstechniken oder den Einsatz von neuartigen Materialien geschehen. Beispielsweise werden für die Zementherstellung alternative Bindungsmittel erforscht. Auch die Substitution durch alternative Materialien kann eine Rolle spielen. Durch die Etablierung von Kreislaufwirtschaft, Recycling und Wiederverwendung kann der Materialverbrauch vermindert werden und damit auch die Notwendigkeit „Restemissionen“ auszugleichen.
Der Industrie wird mit durch öffentliche Mittel finanzierte CCUS-Technologie ein „einfacher Ausweg“ geboten, mit dem Business-as-usual weiter möglich ist. Dadurch wird der Anreiz vermindert neue Wege zu beschreiten, was Innovationen behindert. Die Finanzierung des Einsatzes von CCUS und das Monitoring muss daher nach dem Verursacherprinzip erfolgen und von der Industrie selbst finanziert werden. Dadurch bleibt der Anreiz erhalten, CO₂-Emissionen zu vermeiden und in die Entwicklung neuer Materialien und Verfahren zu investieren.
Geht man davon aus, dass öffentliche Mittel für die Finanzierung von Klimaschutzmaßnahmen begrenzt sind, dann ist eine Priorisierung erforderlich. Die öffentliche Hand soll dabei die Finanzierung von Maßnahmen zur Vermeidung von CO₂-Emissionen priorisieren, da wir noch weit entfernt von den erforderlichen Reduktionspfaden sind. Die Entwicklung von CCUS soll hingegen nach dem Verursacherprinzip von der Industrie finanziert werden. Der Umbau des Energie- und Mobilitätssystems auf 100 % erneuerbare Energie erfordert große finanzielle Mittel, die vielfach durch die öffentliche Hand zur Verfügung gestellt werden. Prioritär gilt es, diese große Transformation finanziell abzusichern.
Damit CCS eine Verminderung von CO₂-Emissionen in der Atmosphäre bewirken kann, muss CO₂ dauerhaft gespeichert werden. Das bedeutet, dass über Jahrhunderte geklärt werden muss, wer für das Monitoring aufkommt. Außerdem muss geklärt werden, wer für Schäden oder Unfälle auch im Sinne von Haftungsfragen verantwortlich ist. Es ist ein hohes Risiko, dass mittel- bis langfristig die Verantwortung von der öffentlichen Hand übernommen wird. Währenddessen profitieren die Verursacher von Treibhausgasemissionen kurzfristig von einem Weiter-wie-bisher.
Was sind die Alternativen?
Die Vermeidung von Treibhausgasemissionenexternal link, opens in a new tab muss die absolute Priorität sein. Derzeit ist das allerdings nicht erkennbar. Österreich würde mit bestehenden und geplanten Klimaschutzmaßnahmen sowohl die bestehenden EU-Klimaziele bis 2030 als auch das von der Bundesregierung festgelegte Ziel, bis 2040 klimaneutral zu werden, verfehlen.
Vermeidung von Treibhausgasemissionen muss Priorität sein
Selbst mit den bereits geplanten Maßnahmen würden wir bis 2030 nur eine Reduzierung um 27 % im Vergleich zu 2005 erreichen. Wenn wir zusätzliche Maßnahmen umsetzen würden, wie sie von der Bundesregierung im Regierungsprogramm oder im Entwurf des Nationalen Energie- und Klimaplans vorgeschlagen werden, könnten wir vielleicht eine Reduzierung um 35 % erreichen. Aber das EU-Ziel für Österreich erfordert eine Reduzierung um 48 % im Vergleich zu 2005. Das zeigt, dass wir noch viel mehr schaffen müssen, um unsere Ziele zu erreichen.
Es sollte ein verbindlicher Plan zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen in einem Klimaschutzgesetz festgelegt werden. Diese müssen durch wirksame Maßnahmen unterstützt werden, um die Glaubwürdigkeit der Priorisierung der Emissionsvermeidung sicherzustellen.
Natürliche Senken für den Ausgleich von Restemissionen ausbauen
Der Einsatz von CCS, CCU und CDR wird damit begründet, dass auch nach dem Einsatz aller verfügbaren Vermeidungsoptionen noch sogenannte „Restemissionen“ verbleiben. Diese entstehen in der Landwirtschaft, der Abfallwirtschaft, durch F-Gase und in der Industrie durch prozessbedingte Emissionen. Das Umweltbundesamt schätzt, dass es im Jahr 2040 etwa 11 Millionen Tonnen dieser Restemissionen geben wird. Um CO₂ abzuscheiden, eignen sich nur Emissionen, die in der Industrie entstehen, weil dort die Menge an CO₂ hoch genug ist.
Für den Ausgleich von Restemissionen sollen natürliche Senken, wie Wälder, Moore, Feuchtwiesen und Humusaufbau in landwirtschaftlichen Böden priorisiert werden. Dafür müssen die notwendigen Rahmenbedingungen geschaffen werden. Die Technologie ist außerdem teuer, hat einen hohen Energieverbrauch und CCS ist damit auch nicht klimaneutral. CCS darf deshalb nur als letzte Option zur Treibhausgasminderung in jenen Bereichen in Betracht gezogen werden, für die keine andere Vermeidungsoption zur Verfügung steht.
Folgende Schritte für die Ausarbeitung einer Carbon Management-Strategie sind notwendig:
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Vermeidung von Treibhausgasemissionen als erste Priorität. Dies soll durch den Beschluss eines Klimaschutzgesetzes mit verbindlichen Reduktionspfaden sichergestellt werden. CCUS darf nur in jenen Bereichen in Betracht gezogen werden, wo keine Vermeidungsoptionen zur Verfügung stehen.
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Ausgleich von Restemissionen durch natürliche Senken. Dafür sollen öffentliche Mittel verwendet und insgesamt förderliche Rahmenbedingungen geschaffen werden.
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Verursacherprinzip konsequent anwenden. Weitere Forschung in CCS ist notwendig. Sie und potenziell alle folgenden Anwendungsschritte sollen durch Verursacher finanziert werden. Analog dazu sollen Verursacher auch für langfristige Haftungsfragen und Monitoring zur Verantwortung gezogen werden.
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Anwendung auch von Demonstrationsprojekten nur unter strengen Auflagen nach einer Umweltverträglichkeitsprüfung.
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Bei Nutzungskonflikten sollen Optionen Vorrang bekommen, die Treibhausgasemissionen vermeiden. Eine Raumordnungsstrategie für die Nutzung des Untergrunds soll dies festlegen.
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CCUS und CDR über Direct Air Capture sind nicht klimaneutral und sollen deshalb auch nicht so bezeichnet werden. CCUS darf nur für eng begrenzte Bereiche in Betracht gezogen werden, in denen derzeit keine andere Vermeidungsoption vorhanden ist. Das hat auf eine Art und Weise zu erfolgen, die zukünftige Innovationen nicht behindert.
Fazit
Die Erarbeitung der Strategie erfordert ein klares Bekenntnis zum Ziel Klimaneutralität bis 2040 und dafür ist eine konsequente, auf CO₂-Vermeidung basierende Strategie erforderlich. Im Zuge der Erarbeitung der Carbon Management Strategie ist aus unserer Sicht zwingend festzuhalten, dass alle Schritte unternommen werden sollen, die CO₂-Emissionen erst gar nicht entstehen lassen.
Dazu gehört:
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ein Umbau des Energie- und Mobilitätssystems in Richtung 100 % erneuerbarer Energien
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die Umstellung von landwirtschaftlichen Produktionsmustern
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die Transformation der Industrie in Richtung Nullemissionstechnologien.
Unsere Erde braucht uns – dringend.
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