Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS) ist eine entscheidende Methode für Eindämmung der globalen Erwärmung durch Reduzierung der Kohlendioxidemissionen. Dieser Prozess umfasst drei Schritte: die Erfassung von Kohlendioxid-Emissionen aus der Stromerzeugung oder industriellen Prozessen wie der Stahl- und Zementherstellung, den Transport des erfassten CO2 und seine sichere unterirdische Lagerung.
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 Ziel des Pariser Abkommens zu erreichen, den Temperaturanstieg auf 1.5°C (2.7°F) zu begrenzen, IPCC betont die Notwendigkeit, nicht nur die Bemühungen zur Emissionsreduzierung zu intensivieren sondern auch durch den Einsatz von Technologien zur Kohlenstoffentnahme aus der Atmosphäre. CCS ist eine dieser Technologien und kann eine wichtige Rolle bei der Lösung die globale Erwärmung.
Wo werden Kohlenstoffemissionen bei CCS gespeichert?
Kohlenstoffemissionen können an verschiedenen Orten gespeichert werden, mit Häufige Standorte sind salzhaltige Grundwasserleiter oder erschöpfte Öl- und Gaslagerstätten, normalerweise in einer Tiefe von 0.62 km oder mehr unter der Erde gelegen.
So sieht zum Beispiel Großbritanniens Vorschlag Zero Carbon Humber-ProjektDie Kohlenstoffemissionen werden in einem salzhaltigen Grundwasserleiter namens Endurance gespeichert, der in der südlichen Nordsee etwa 1 km unter dem Meeresboden liegt und eine beträchtliche Speicherkapazität bietet.
Auch in den Vereinigten Staaten gibt es zahlreiche große Kohlenstoffspeicher, wie zum Beispiel die Citronelle-Projekt in Alabama, bei dem Kohlenstoff in ein Salzreservoir in einer Tiefe von etwa 1.8 km 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. Nachverbrennungsabscheidung: Der Schwerpunkt liegt auf den Rauchgasemissionen von Kohle- und Erdgaskraftwerken sowie von Industrieanlagen, die Materialien wie Beton und Stahl produzieren. Dabei werden Emissionen aus verschiedenen Quellen erfasst, darunter auch Ethanolfabriken im Mittleren Westen. Nachverbrennungstechnologien Verwenden Sie Chemikalien wie Amine, um Kohlendioxid zurückzugewinnen effizient aus Rauchgasen. Amine binden CO2 bei niedrigen Temperaturen und geben es beim Erhitzen frei, wodurch praktisch reines Kohlendioxid entsteht.
2. Direkte Lufterfassung: Oft konzipiert als massiver Luftfilter, ist es unbestreitbar kostspielig und energieintensiv, da es erhebliche Mengen Kohlendioxid absorbieren kann. Trotz der Finanzierung von Teststandorten durch die Gesetz über Infrastrukturinvestitionen und Arbeitsplätze, es gibt jedoch Einschränkungen hinsichtlich der Kosten und des Energieverbrauchs. Die Kohlenstoffabscheidung erweist sich als am effizientesten, wenn sie auf Quellen mit erhöhten Kohlendioxidkonzentrationen abzielt, wie etwa Emissionen aus der Ethanolproduktion oder der Zementherstellung.
3. Transport und Lagerung: Nach der Abscheidung wird isoliertes Kohlendioxid unter Druck in einen flüssigen Zustand gebracht und kann dann transportiert werden. über Pipelines zu Nutzungs- oder Speicherstandorten. Pipeline-Projekte versuchen, Kohlendioxid von Ethanolanlagen im Mittleren Westen nach North Dakota und Illinois zu transportieren. Dennoch bestehen weiterhin Bedenken hinsichtlich der Sicherheit und des Managements der Pipeline.
4. Nutzung und Sequestrierung: Kohlendioxid hat kommerzielle Anwendungen wie die Karbonisierung von Getränken und die Verbesserung der Rohölgewinnung durch Injektion in alternde ÖlquellenUmweltschützer stehen Technologien jedoch skeptisch gegenüber, bei denen gebundener Kohlenstoff zur Gewinnung weiterer fossiler Brennstoffe verwendet wird, da dies zu einem Anstieg der Kohlenstoffemissionen führen könnte.
Alternativ kann Kohlendioxid unterirdisch gelagert um dessen Freisetzung in die Atmosphäre zu verhindern. Dabei wird Kohlendioxid tief im Untergrund in geeignete Gesteinsformationen eingeleitet. Die langfristige Speicherung erfolgt durch poröse und durchlässige Formationen wie Sandstein oder Kalkstein. Darüber befindet sich eine Schicht aus dichtem Gestein, die das Austreten von Kohlendioxid an die Oberfläche verhindert.
Auch, ob Vor- und Nachteile der Kohlenstoffabscheidung
Wie unterscheidet sich Carbon Capture and Storage (CCS) von Carbon Capture, Utilisation and Storage (CCUS)?
Neben CCS gibt es ein verwandtes Konzept namens CCUS, die Abkürzung für Carbon Capture Utilisation and Storage. Im Gegensatz zu CCS konzentriert sich CCUS nicht nur auf die Kohlenstoffspeicherung, sondern auch untersucht das Potenzial der Wiederverwendung von abgeschiedenem Kohlenstoff in industriellen Anwendungen, etwa bei der Herstellung von Kunststoffen, Beton oder Biokraftstoff.
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