Die CO₂-Abscheidung und -Speicherung (CCS) ist eine entscheidende Methode zur Eindämmung der globalen Erwärmung durch die Reduzierung von CO₂-Emissionen. Dieser Prozess umfasst drei Schritte: die Abscheidung von Kohlendioxidemissionen aus der Stromerzeugung oder industriellen Prozessen wie der Stahl- und Zementherstellung, den Transport des abgeschiedenen CO₂ und dessen sichere unterirdische Speicherung.
Wie funktioniert CCS?
Der CCS-Prozess umfasst drei wichtige Schritte:
- Kohlendioxidabscheidung: Kohlendioxid (CO2) wird von anderen Gasen isoliert, die bei industriellen Prozessen entstehen, beispielsweise in Kohle- und Erdgaskraftwerken, Stahlwerken oder Zementfabriken.
- Transport: Das abgeschiedene CO2 wird komprimiert und über Pipelines, per Straßentransport oder Schiff zu einem dafür vorgesehenen Lagerort transportiert.
- Lagerung: Anschließend wird das CO2 zur langfristigen und sicheren Speicherung tief in Gesteinsformationen injiziert.
Siehe auch: Was ist Kohlenstoffbindung?
Wie trägt CCS zur Bekämpfung der globalen Erwärmung bei?
Um das im Pariser Abkommen festgelegte Ziel der Begrenzung des Temperaturanstiegs auf 1.5 °C zu erreichen, betont der IPCC die Notwendigkeit, nicht nur die Anstrengungen zur Emissionsreduzierung zu intensivieren , sondern auch Technologien zur Kohlenstoffabscheidung aus der Atmosphäre einzusetzen. CCS gehört zu diesen Technologien und kann eine wichtige Rolle im Kampf gegen die globale Erwärmung spielen.
Wo werden Kohlenstoffemissionen bei CCS gespeichert?
Kohlenstoffemissionen können an verschiedenen Orten gespeichert werden, häufige Speicherorte sind salzhaltige Grundwasserleiter oder erschöpfte Öl- und Gaslagerstätten , die sich typischerweise in einer Tiefe von 0.62 Meilen (1 km) oder mehr unter der Erde befinden.
Beim in Großbritannien vorgeschlagenen Projekt Zero Carbon Humber beispielsweise werden die Kohlenstoffemissionen in einem Salzwasser-Aquifer namens Endurance gespeichert, der sich in der südlichen Nordsee etwa 1 Meile (1.6 km) unter dem Meeresboden befindet und somit eine beträchtliche Speicherkapazität bietet.
Auch in den Vereinigten Staaten gibt es mehrere groß angelegte Kohlenstoffspeicheranlagen, wie beispielsweise das Citronelle-Projekt in Alabama , bei dem Kohlenstoff in ein Salzwasserreservoir in einer Tiefe von etwa 2.9 km (1.8 Meilen) injiziert wird.
Wie funktioniert die Kohlenstoffabscheidung?
Dabei handelt es sich um einen Prozess, der verhindert, dass Kohlenstoffemissionen in die Atmosphäre gelangen, indem sie entweder wiederverwendet oder unterirdisch an Orten wie stillgelegten Öl- und Gaslagerstätten, Minen oder durchlässigen Gesteinen wie Salzwasserleitern gespeichert werden.
Dieser Prozess nutzt verschiedene Methoden zur Reduzierung der Kohlendioxidemissionen, darunter natürliche Ökosysteme, die atmosphärischen Kohlenstoff in Biomasse umwandeln, insbesondere durch Baumpflanzungen. Er beinhaltet außerdem:
1. CO₂-Abscheidung nach der Verbrennung: Hierbei geht es um die Rauchgasemissionen von Kohle- und Gaskraftwerken sowie von Industrieanlagen, die Materialien wie Beton und Stahl herstellen. Die Emissionen stammen aus verschiedenen Quellen, darunter auch Ethanolwerke im Mittleren Westen der USA. Technologien zur CO₂-Abscheidung nach der Verbrennung nutzen Chemikalien wie Amine, um Kohlendioxid effizient aus dem Rauchgas zu gewinnen. Amine binden CO₂ bei niedrigen Temperaturen und setzen es beim Erhitzen wieder frei, wodurch nahezu reines Kohlendioxid entsteht.
2. Direkte CO₂-Abscheidung aus der Luft: Oft als riesiger Luftfilter konzipiert , ist sie aufgrund ihrer Fähigkeit, erhebliche Mengen an Kohlendioxid zu absorbieren, unbestreitbar kostspielig und energieintensiv. Trotz der Förderung von Teststandorten durch den Infrastructure Investment and Jobs Act bestehen weiterhin Einschränkungen hinsichtlich Kosten und Energieverbrauch. Die CO₂-Abscheidung erweist sich als am effizientesten, wenn sie auf Quellen mit erhöhten Kohlendioxidkonzentrationen abzielt, wie beispielsweise Emissionen aus der Ethanol- oder Zementproduktion.
3. Transport und Speicherung: Das abgeschiedene Kohlendioxid wird unter Druck verflüssigt und über Pipelines zu den jeweiligen Nutzungsorten oder Lagerstätten transportiert. Pipelineprojekte zielen darauf ab, Kohlendioxid von Ethanolwerken im Mittleren Westen nach North Dakota und Illinois zu transportieren. Dennoch bestehen weiterhin Bedenken hinsichtlich der Sicherheit und des Managements der Pipelines.
4. Nutzung und Speicherung: Kohlendioxid findet kommerzielle Anwendung, beispielsweise zur Kohlensäure in Getränken und zur Verbesserung der Rohölförderung durch Einleitung in erschöpfte Ölquellen . Umweltschützer stehen Technologien, die gebundenen Kohlenstoff zur Gewinnung weiterer fossiler Brennstoffe nutzen, jedoch skeptisch gegenüber, da dies zu erhöhten Kohlenstoffemissionen führen könnte.
Alternativ kann Kohlendioxid unterirdisch gespeichert werden , um seine Freisetzung in die Atmosphäre zu verhindern. Dabei wird Kohlendioxid tief unter die Erde in geeignete Gesteinsformationen injiziert. Durch die Verwendung poröser und durchlässiger Gesteinsschichten wie Sandstein oder Kalkstein wird eine langfristige Speicherung gewährleistet. Eine darüber liegende Schicht aus dichtem Gestein verhindert, dass Kohlendioxid wieder an die Oberfläche sickert.
Lesen Sie außerdem den Artikel über die Vor- und Nachteile der Kohlenstoffabscheidung.
Wie unterscheidet sich Carbon Capture and Storage (CCS) von Carbon Capture, Utilisation and Storage (CCUS)?
Neben CCS existiert das verwandte Konzept CCUS (Carbon Capture, Utilisation and Storage). Im Gegensatz zu CCS konzentriert sich CCUS nicht nur auf die Kohlenstoffspeicherung, sondern erforscht auch das Potenzial, den abgeschiedenen Kohlenstoff in industriellen Anwendungen wie der Herstellung von Kunststoffen, Beton oder Biokraftstoffen wiederzuverwenden .
Empfehlung: Kohlenstoffbindung vs. Kohlenstoffabscheidung: Was ist der Unterschied?
