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CO2-Filter: Ein Kescher fürs Treibhausgas

Von Ralph Diermann

Pilotanlage in der Schweiz: Der Luft 900 Tonnen Kohlendioxid im Jahr entziehen Zur Großansicht
Climeworks AG

Pilotanlage in der Schweiz: Der Luft 900 Tonnen Kohlendioxid im Jahr entziehen

Was tun, wenn die Menschheit weiter viel zu viel CO2 in die Atmosphäre pustet? Um einen extremen Klimawandel zu verhindern, könnte man das Treibhausgas direkt aus der Luft filtern. Die Technik dafür wird gerade entwickelt.

Es wird immer mehr. Im vergangenen Jahr ist die Kohlendioxidkonzentration in der Luft auf den Rekordwert von 398 ppm (parts per million) gestiegen. Bis zu einer Grenze von 450 ppm stehen die Chancen gut, dass die Erderwärmung auf zwei Grad gegenüber der vorindustriellen Zeit beschränkt bleibt. Fällt diese Marke, droht der Klimawandel außer Kontrolle zu geraten.

Windräder und Solaranlagen, mehr Energieeffizienz, strengere Abgasnormen - das und mehr soll den Anstieg der CO2-Konzentration verlangsamen. Doch wenn das nicht genügt? Schaut man sich die vor dem Pariser Klimagipfel abgegebenen Selbstverpflichtungen der Länder an, dann könnten die Emissionen weltweit bis zum Jahr 2030 weiter steigen - eine Trendwende ist nicht in Sicht. Wie soll dann erst das in Paris beschlossene Ziel von 1,5 Grad erreicht werden?

Womöglich schlägt schon bald die Stunde von Unternehmen wie Climeworks. Das Spin-off der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich hat eine Art Kescher entwickelt, mit dem sich CO2 aus der Atmosphäre fischen lässt. Herzstück der Anlage ist ein Filter, durch den große Mengen an Luft gesaugt werden. "Der Filter ähnelt einem Schwamm mit einer Trägerstruktur aus Zellulose", sagt Dominique Kronenberg von Climeworks. Der Filter enthalte spezielle Moleküle, an die CO2-Moleküle aus der Luft andocken könnten, erläutert Kronenberg von Climework.

Die Hintergründe der Erderwärmung
Ist der Filter gesättigt, wird er mit der Abwärme einer benachbarten Müllverbrennungsanlage auf 95 Grad erhitzt. Das Treibhausgas löst sich und wird aufgefangen. Der Filter kann anschließend wiederverwendet werden. Derzeit baut Climeworks bei Zürich eine Pilotanlage, die der Luft 900 Tonnen Kohlendioxid im Jahr entziehen kann. Sie soll im kommenden Sommer in Betrieb gehen.

Auch in den USA und Kanada arbeiten Unternehmen und Forschungsinstitute an solchen, Air Capture genannten Verfahren. Das kanadische Start-up Carbon Engineering zum Beispiel hat im Oktober eine Forschungsanlage in Betrieb genommen, die täglich eine Tonne CO2 aus der Luft extrahiert. Schon vor Jahren hatte Klaus Lackner von der University of Columbia in New York das Konzept künstlicher Bäume propagiert.

Emissionen mindern, Treibhausgase entfernen

Falls sich die Technologie in der Praxis bewährt - besteht dann nicht die Gefahr, dass die Staaten den Klimaschutz auf die lange Bank schieben werden? Warum auf Kohlekraftwerke oder Verbrennungsmotoren verzichten, wenn sich das CO2 einfach wieder aus der Luft entfernen lässt?

"Das CO2-Budget, das uns im Rahmen des Zwei-Grad-Ziels noch zur Verfügung steht, ist gering. Wir brauchen daher beides: eine aggressive Minderung der Emissionen sowie die Option, Kohlendioxid nachträglich aus der Atmosphäre zu entfernen", erklärt Elmar Kriegler vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung. Die CO2-Tilgung könne die Reduktion der Treibhausgasemissionen auf keinen Fall ersetzen, betont der Wissenschaftler. "Je länger wir warten würden, den CO2-Ausstoß im nötigen Maße zu senken, desto stärker müssten wir uns auf derzeit noch spekulative Technologien wie Direct Air Capture verlassen", sagt Kriegler.

CO2-Zertifikate zu billig

Sinnvoll ist die Entwicklung von Verfahren zur CO2-Entnahme nach Meinung Krieglers aber auf jeden Fall - auch, weil sich damit Emissionen der Vergangenheit aus der Atmosphäre entfernen lassen. In großem Stil eingesetzt, könnten sie den Kohlendioxidgehalt der Luft eines Tages vielleicht sogar reduzieren.

Bleibt die Frage: Wer soll das bezahlen? Die American Physical Society setzt für die Luftfilter Kosten von mindestens 600 US-Dollar pro Tonne CO2 an. Diese könnten mit Weiterentwicklung der Technologie allerdings noch deutlich sinken.

Um Kohlendioxid dauerhaft aus der Atmosphäre zu entfernen, muss es in den Untergrund, etwa in ehemalige Erdgaslagerstätten, gepresst werden. Dafür gibt es jedoch kein Geschäftsmodell. Zwar wäre es theoretisch möglich, Air Capture über den CO2-Emissionshandel zu finanzieren. Doch das wird auch auf lange Sicht nicht funktionieren, meint Kriegler. "Dafür wären Zertifikatspreise von über hundert US-Dollar pro Tonne nötig - ein Vielfaches der heutigen Preise", sagt der Forscher.

Kohlendioxid als Rohstoff

Für Climeworks steht die Minderung der CO2-Konzentration in der Atmosphäre daher derzeit auch gar nicht im Vordergrund. "Unsere Technologie zielt in erster Linie darauf, unabhängig vom Standort reines Kohlendioxid zur Verfügung zu stellen. CO2 ist nämlich ein gefragter Rohstoff, etwa für die Getränkeindustrie", sagt Kronenberg. Das Kohlendioxid aus dem Schweizer Pilotprojekt wird zu einer benachbarten Gärtnerei geleitet, wo es das Wachstum von Gewächshausgemüse anregt.

Am sinnvollsten ist es nach Meinung Kronenbergs jedoch, mit dem Kohlendioxid klimaneutrale Treibstoffe zu produzieren - so, wie es etwa in der Versuchsanlage eines Partnerunternehmens in Dresden geschieht. Dort wird Wasser unter Strom gesetzt, sodass sich der Sauerstoff und der Wasserstoff voneinander trennen. Aus Wasserstoff und Kohlendioxid lassen sich dann Benzin, Diesel oder Kerosin und andere Energieträger herstellen.

Ablauf der CO2-Gewinnung: Filter binden das Treibhausgas, Wärme setzt es frei Zur Großansicht
Climeworks AG

Ablauf der CO2-Gewinnung: Filter binden das Treibhausgas, Wärme setzt es frei

Langfristig bietet das durchaus eine interessante Perspektive, meint Peter Viebahn vom Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie. Wenn Strom und Wärme eines Tages komplett aus erneuerbaren Energien gewonnen werden, fallen Kraftwerke und Industrie als mögliche Kohlendioxidquellen weg. "Für die Produktion von Kraftstoffen sowie synthetischem Erdgas und Industriegrundstoffen mittels Methanisierung von Wasserstoff - der wiederum aus Wind- oder Fotovoltaikstrom gewonnen würde - wird jedoch CO2 benötigt. Das könnte dann mit Direct Air Capture aus der Luft entnommen werden", sagt Viebahn.

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Forum - Diskussion über diesen Artikel
insgesamt 361 Beiträge
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1. Es gibt schon sehr effektive CO2 Filter.
larsomat 10.01.2016
Es gibt schon sehr effektive CO2 Filter. Bäume.
2. Schlau :-)
ctwalt 10.01.2016
Die Anlage steht zufällig hinter einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor, dazu noch einem mit unwahr angegebenem CO2 Ausstoß ?
3. Ersetzt keine Photosynthese, löst das Problem nicht.
Hamberliner 10.01.2016
Leider wird nicht verraten, wie es mit dem CO2 weitergehen soll, nachdem es aus dem Filter wieder herausgelöst wurde. Es ist dann auch weiterhin vorhanden. Das Problem wird nicht gelöst. Demgegenüber wird das Problem von einem anderen Verfahren gelöst, das die Natur längst bereit hält: Photosynthese. CO2 und Licht 'rein, Kohlehydrate und Sauerstoff 'raus. Das leistet das hier beschriebene Verfahren eben nicht - vorausgesetzt der Artikel verschweigt nichts wesentliches.
4. Die Erde aggressiv aufforsten
obruni.ningo 10.01.2016
ist deutlich effektiver und erzeugt Nutzholz das in vielen Regionen bereits Mangelware ist.
5.
ditor 10.01.2016
Zitat von obruni.ningoist deutlich effektiver und erzeugt Nutzholz das in vielen Regionen bereits Mangelware ist.
In China wird im riesigen Ausmaß aufgeforstet.
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Wer will was beim Klimagipfel?
China
Der weltweit größte CO2-Emittent hat seinen Kurs geändert. Auf dem Klimagipfel 2009 in Kopenhagen galt China noch als großer Verweigerer. Nun erwarten Beobachter, dass sich das Land für einen erfolgreichen Klimagipfel einsetzen wird. Staatspräsident Xi Jinping und Frankreichs Präsident François Hollande haben Anfang November zugesagt, sich für regelmäßige Kontrollen der in Paris vereinbarten Ziele starkzumachen. Alle fünf Jahre soll eine komplette Überprüfung der erreichten Fortschritte stattfinden. Peking hatte im Juni angekündigt, seine bisherigen Klimaziele für den Gipfel zu erhöhen. Der Ausstoß von Kohlendioxid soll demnach möglichst vor 2030 den Höhepunkt im Land erreichen. 20 Prozent des Energiebedarfs sollen bis dahin aus nicht fossilen Quellen gedeckt werden. Zudem sollen die Emissionen gemessen an der Wirtschaftsleistung bis 2030 um 60 bis 65 Prozent gegenüber 2005 reduziert werden. Durch drastisches Einsparen von Kohle hofft China, auch die Smogprobleme in den Großstädten zu lösen. Das Problem: China stößt in der Realität laut neuen Auswertungen offenbar ein Sechstel mehr Treibhausgase aus als bisher bekannt.
USA
US-Präsident Barack Obama hat sich früh zum Klimagipfel in Paris bekannt und zeigt sich zuversichtlich. Die größte Volkswirtschaft der Welt hat angekündigt, die Treibhausgasemissionen bis 2020 um 17 Prozent im Vergleich zu 2005 zu reduzieren. Bis 2025 sollen sie um 26 bis 28 Prozent sinken und bis 2050 um 80 Prozent. Gegen teils erbitterten Widerstand der konservativen Republikaner hat Obama zuletzt Zeichen gesetzt. So verbot er den Weiterbau der umstrittenen Keystone-Pipeline, die Ölsand-Abbaugebiete in Kanada mit dem Golf von Mexiko verbinden sollte. Allerdings hatte Außenminister John Kerry in Europa Verärgerung ausgelöst, als er erklärte, eine Vereinbarung auf dem Klimagipfel werde definitiv nicht den Status eines Vertrages haben. Dies wird in den USA als innenpolitische Taktik gewertet - einen rechtlich verbindlichen Vertrag müsste Obama durch den von den Republikanern dominierten Senat boxen.
Europäische Union
Die EU hat sich im internationalen Vergleich vergleichsweise ehrgeizige Ziele gesetzt. So soll sich etwa der Ausstoß des Treibhausgases Kohlendioxid (CO2) bis 2030 um mindestens 40 Prozent gegenüber 1990 vermindern. Zudem macht sich der Staatenverbund dafür stark, dass der CO2-Ausstoß bis zum Ende des Jahrhunderts auf null sinkt. In Paris, so die Forderung, muss ein verbindliches Klimaschutzabkommen vereinbart werden. Zudem soll ein Mechanismus vereinbart werden, bei dem die weltweiten Anstrengungen alle fünf Jahre geprüft und falls nötig nachjustiert werden.
Entwicklungsländer (G77)
Diese heterogene Gruppe reicht von Bangladesch und anderen stark durch den Klimawandel gefährdeten Staaten bis Saudi Arabien. Viele der Länder haben zwar auch nationale Klimaschutzpläne vorgelegt, die Erfüllung der Ziele jedoch oftmals von finanzieller oder technischer Unterstützung durch die Industrienationen abhängig gemacht. Diese hatten unter bestimmten Bedingungen Klimahilfen zugesagt, die bis 2020 jährlich 100 Milliarden Dollar erreichen sollen. Nun pochen die Entwicklungsländer auf konkrete Vereinbarungen dazu.
Indien
Das aufstrebende Schwellenland will bis 2030 etwa ein Drittel weniger Treibhausgase im Vergleich zum Bruttoinlandsprodukt ausstoßen als 2005. Das soll vor allem durch den massiven Ausbau der Solarenergie sowie weniger Subventionen für fossile Brennstoffe und eine Kohlesteuer gelingen. Indiens Formel lautet: 175 Gigawatt aus erneuerbaren Energien schon bis 2022, das ist viermal so viel wie heute. Doch Neu Delhi macht auch klar: Dafür braucht es richtig viel Geld und Technologietransfer. Weil die Industrieländer historisch gesehen den Klimawandel fast allein verantworten, sollten sie nun auch zahlen.

Die Kurven zeigen den Mittelwert über verschiedene IPCC-Szenarien, bei denen die Temperatur bis 2100 mit einer Wahrscheinlichkeit von 66% um maximal zwei Grad steigt. Bei der roten Kurve beträgt die Chance dafür nur 50%.


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