CO2-Entsorgung: Klimakiller ab in den Untergrund

Von Astrid Dähn

Um das Weltklima zu retten, wollen Wissenschaftler das Treibhausgas CO2 in der Erde begraben. Das Gas soll schon bei der Entstehung in Kraftwerken abgefangen und dann in unterirdische Depots gepresst werden. Erste Pilotanlagen arbeiten bereits erfolgreich.

Kohlekraftwerk in Brandenburg: Klimakiller einfach fangen und wegschließen
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Kohlekraftwerk in Brandenburg: Klimakiller einfach fangen und wegschließen

Die Hügellandschaft südlich von Kattowitz in Polen gehört zu den größten Kohlereservoiren Europas. Wer hier das Erdreich aufgräbt, hat gewöhnlich nur ein Ziel: dem Boden seine Schätze zu entreißen. Seit kurzem jedoch testet ein internationales Forscherteam auf dem rohstoffreichen Grund genau das Gegenteil. Anstatt Kohle aus der Tiefe nach oben zu befördern, wollen die Forscher durch den Bohrkanal in den kommenden Monaten mehr als 40 Tonnen CO2 in den Untergrund pressen, etwa 1200 Meter tief, bis zu einer Steinkohleschicht, in deren feinen Poren sich das Gas festsetzen soll.

Auf der ganzen Welt laufen zurzeit umfangreiche Experimente zur "Sequestrierung", wie diese neue Form der Schutzhaft für Kohlendioxid im Fachjargon heißt. Allein die US-Regierung investiert inzwischen jährlich knapp 50 Millionen Dollar, um mögliche Speicherkonzepte für CO2 zu erproben - von der Lagerung in unterirdischen Gesteinsschichten bis zum Versenken im Meer. Die EU-Kommission hat gerade erst mehr als 30 Millionen Euro für fünf neue Sequestrierprojekte freigegeben.

Den Klimakiller einfach fangen und wegschließen - die Idee klingt bestechend. Aber lässt sie sich auch umsetzen? Wird da nicht ein gigantisches Geoexperiment in Gang gesetzt, das am Ende womöglich zusätzliche Umweltprobleme schafft oder lediglich als Imagepolitur dient, um den angeschlagenen ökologischen Ruf der fossilen Brennstoffe aufzubessern? Lohnt sich der Aufwand überhaupt?

Die Klimafakten sprechen dafür. Kohlendioxid spielt der gängigen wissenschaftlichen Lehrmeinung zufolge eine entscheidende Rolle beim Wandel des irdischen Klimasystems. Dabei ist das Gas eigentlich kein Umweltzerstörer, denn Pflanzen benötigen CO2 für ihren Stoffwechsel. Die Gas-Moleküle fungieren aber auch als Wärmespeicher: Sie schlucken vom Erdboden reflektierte Sonnenstrahlung und heizen so die Lufthülle auf.

Um zu verhindern, dass das Wetter Kapriolen schlägt und die Erde immer häufiger von Hitzewellen, Wirbelstürmen oder monsunartigen Regenfällen heimgesucht wird, darf die globale Erwärmung nach Ansicht der IPCC-Mitglieder (Intergovernmental Panel on Climate Change) zwei Grad nicht überschreiten. Dieser Grenzwert ist wahrscheinlich nur mit drastischen Emissionsbeschränkungen für CO2 einzuhalten- wesentlich drastischeren, als etwa im Kyoto-Protokoll festgelegt. Die weltweiten CO2-Emissionen müssten bis zur Jahrhundertmitte um ein Drittel, die der Industrieländer sogar um 80 Prozent reduziert werden.

Der Anteil von Sonne, Wind und Wasserkraft am weltweiten Energiemix wird allerdings nur langsam wachsen. Im Business-as-usual-Szenario der Internationale Energieagentur IEA liegt er 2030 erst bei sechs Prozent; nicht zuletzt, weil Schwellenländer wie China und Indien über riesige Kohlevorräte verfügen und den Abbau der Rohstoffe massiv fördern, um ihren Wirtschaftsaufschwung zu beschleunigen.

Bleibt die Sequestrierung. In seinem jüngsten "Fahrplan für eine Energiewende zur Nachhaltigkeit" geht Wissenschaftliche Beirat der Bundesregierung für globale Umweltveränderungen davon aus, dass in den kommenden hundert Jahren bis zu 1000 Milliarden Tonnen CO2 in der Erdkruste gespeichert werden.

Drei grundsätzlich verschiedene Abfangtricks haben Ingenieure für Großverschmutzer wie Kraftwerke entwickelt. Am besten erprobt sind Verfahren, bei denen das Kohlendioxid nach der Verbrennung von Erdgas oder Kohle aus dem Rauch herausgefischt wird. Ein chemisches Reinigungsmittel, zumeist ein Amin, ein Ammoniak-Derivat, wird von oben in das Rauchgas geschüttet. Die Kohlendioxid-Moleküle verbinden sich mit der Waschsubstanz und sinken nach unten, während das übrige Abgas aufwärts steigt und abzieht. In der chemischen Industrie sind Amin-Wäschen längst Standard, etwa in Düngemittelfabriken, die das abgetrennte CO2 an Kunststoffhersteller oder Getränkefabriken weiterverkaufen.

Wesentlich bequemer lässt sich das Kohlendioxid abfangen, wenn man das Brennmaterial im Kraftwerk nicht, wie üblich, mit Luft, sondern mit reinem Sauerstoff verfeuert. Das Abgas besteht dann überwiegend aus zwei Komponenten - CO2 und Wasserdampf -, die durch Kühlen trennbar sind: Der Dampf kondensiert zu Wasser, das Kohlendioxid bleibt übrig. Der Haken an diesem "Oxyfuel-Verfahren": Üblicherweise gewinnt man reinen Sauerstoff, indem man ihn bei minus 200 Grad aus flüssiger Luft abdestilliert, ein Prozess, der ebenfalls sehr energieaufwendig ist.

Bei der dritten Methode wird das CO2 noch vor dem Verfeuern aus dem Brenngas geholt. Der Vorteil: Das Brenngas ist in der Regel komprimiert, sein Volumen klein und seine Kohlendioxid-Konzentration hoch, sodass es relativ einfach ist, das Treibhausgas abzutrennen. Weil das natürlich nur bei gasförmigem Brennmaterial funktioniert, erfordert die frühe Reinigung in Kohlekraftwerken aber einen zusätzlichen Arbeitsschritt: Die festen Kohlebrocken müssen vor der Feuerung in ein Synthesegas umgewandelt werden - keine ganz neue Technik.

Kraftwerke mit integrierter Kohlevergasung (IGCC) hielten bereits in den achtziger Jahren Einzug in die Energielandschaft, allerdings ohne sich dauerhaft auf dem Markt durchzusetzen. Jetzt könnte die Sequestrierung dem verschmähten Kraftwerksmodell zu neuer Beliebtheit verhelfen. Denn in einer IGCC-Anlage lässt sich das CO2 nicht nur besonders leicht einfangen. Das Kraftwerk bleibt trotz des Abfangsystems auch vergleichsweise effizient, da man in einem IGCC Gasturbinen und Dampfturbinen hintereinander schalten kann.

Lesen Sie im zweiten Teil:

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