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Klimaschutz:So könnten Treibhausgase aus der Luft geholt werden

Energiewald

Energiewald in Bayern: Manche Baumarten können wegen ihres rasanten Wachstums in kurzer Zeit große Mengen CO₂ binden.

(Foto: dpa)
  • Um die Erderwärmung zu stoppen, muss die Menschheit nicht nur die Freisetzung von Kohlenstoff vermeiden, sondern sollte auch versuchen, der Atmosphäre diesen zu entziehen und zurück unter die Oberfläche zu bringen.
  • Eine Methode dafür heißt BECCS - das bezeichnet die Nutzung von Bioenergie mit anschließender Speicherung von Treibhausgasen.
  • Als Lagerstätten kommen ehemalige Salzwasserdepots oder alte Lagerstätten für Erdgas und Erdöl in Frage, doch das Verfahren ist umstritten.
  • Zudem müssten Energiepflanzen auf einer gewaltigen Fläche angebaut werden, was mit ökologischen Problemen verbunden ist.

Jahrhundertelang hat die Menschheit nur genommen, jetzt wird es Zeit, etwas zurückzugeben. Die Rede ist von den Kohlenstoffdepots in den Tiefen der Erde, aus denen Kohle, Erdgas und Erdöl gefördert und verbrannt worden sind. Das entstandene Treibhausgas CO₂ hat sich in der Atmosphäre angereichert, die daher bereits ein Grad Celsius wärmer geworden ist - im Juli 2019 waren es womöglich sogar schon 1,2 Grad. Um die Erhitzung zu stoppen, genügt es nicht mehr, auf Brennstoffe aus der Tiefe zu verzichten: Die Menschheit muss beginnen, der Atmosphäre Kohlenstoff zu entziehen und zurück unter die Oberfläche zu bringen.

Viele Wissenschaftler bezeichnen eine solche Strategie inzwischen als unvermeidbar. Praktisch alle Szenarien, wie die Menschheit ihr selbst gewähltes Ziel erreichen kann, die globale Erwärmung bei 1,5 bis 2,0 Grad zu stoppen, setzen intensiv auf CO₂-Entnahme. Die in den Berichten des Weltklimarats IPCC am meisten diskutierte Methode heißt BECCS; die Abkürzung steht für "Bioenergy with Carbon Capture and Sequestration", also die Nutzung von Bioenergie mit anschließendem Auffangen und unterirdischem Verpressen des Treibhausgases. Das Verfahren dürfte auch im Sonderbericht des IPCC zur Landnutzung eine große Rolle spielen, der am kommenden Donnerstag in Genf veröffentlicht werden soll: Die darin ausgewerteten, bereits veröffentlichten Studien zeigen, dass BECCS die Dimensionen der bisherigen Landwirtschaft erreicht und ihren Wasserbedarf übertrifft.

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Ein Berichtsentwurf des IPCC beschreibt, wie sich die Klimakrise an Land auswirkt. Dort hat sich die Erde bereits um 1,5 Grad erwärmt.   Von Marlene Weiß

Der BECCS-Prozess beginnt damit, dass Pflanzen bei der Fotosynthese Kohlendioxid aus der Luft in Stärke und Fett verwandeln. Nach der Ernte lassen sich daraus Kraftstoffe wie Ethanol oder Biodiesel herstellen, oder die Biomasse wird verbrannt, um Strom zu erzeugen. Im ersten Fall kann die Produktionsanlage einen Teil, im zweiten das Kraftwerk fast den gesamten Kohlenstoff in Form von CO₂ wieder auffangen.

Das konzentrierte Treibhausgas wird dann unter die Erde in geeignete Lagerstätten gepresst. Dafür kommen sogenannte saline Aquifere infrage, also ehemalige Salzwasserdepots unter einer Glocke aus undurchdringlichem Gestein, oder alte Lagerstätten für Erdgas und Erdöl. Ohne diese unterirdische Speicherung ist das BECCS-Verfahren nicht denkbar. Um Kohlekraftwerke länger und "sauberer" zu betreiben, ist CCS vor einigen Jahren kontrovers diskutiert worden; in Deutschland gilt es als politisch tot. Dennoch haben Bundeskanzlerin Angela Merkel (CDU) und Umweltministerin Svenja Schulze (SPD) das Verfahren kürzlich wieder in die Diskussion gebracht. Es ist ungewiss, ob sich die öffentliche Meinung ändert, wenn es jetzt um das Entziehen von CO₂ aus der Atmosphäre geht.

Es wäre eine Technologie mit negativen Emissionen

Im Januar 2019 hat das Grantham Institute am Imperial College London festgestellt, dass mit dem BECCS-Prozess die Hälfte (im Fall der Stromerzeugung) oder ein Viertel (wenn künstliche Kraftstoffe produziert werden) des ursprünglich von den Pflanzen aufgenommenen CO₂ der Atmosphäre entzogen bleibt - BECCS wäre somit eine Technologie mit effektiv negativen Emissionen (NET). Diese Quoten sind niedriger als in vereinfachenden Beschreibungen, die oft den Aufwand für Anbau und Transport der Biomasse sowie Pipelines für Kohlendioxid ignorieren. Bei der Kraftstoffproduktion kommt hinzu, dass Ethanol oder Biodiesel hinterher irgendwo im Verkehr verbrannt werden, wo sich das CO₂ kaum auffangen lässt.

Die Komponenten dieses Verfahrens sind technologisch ausgereift, erklärt der Thinktank Global CCS Institute (GCCSI) in Melbourne. Ein halbes Dutzend Anlagen betreiben BECCS bereits kommerziell; die größte ist eine Fabrik in Decatur im US-Bundesstaat Illinois, die Mais zu Ethanol verarbeitet. Sie verpresst das aufgefangene CO₂ unter der Erde. Andere Anlagen pumpen es in alternde Ölfelder, um deren Ertrag zu steigern. Bei Letzterem ist die klimaschonende Wirkung zweifelhaft, weil das zusätzlich geförderte Öl später auch verbrannt wird. Dennoch subventioniert die US-Regierung das Verfahren mit 35 bis 50 Dollar pro entsorgter Tonne CO₂.

Die Anlage in Decatur verpresst zurzeit knapp eine Million Tonnen CO₂ pro Jahr. In den Zukunftsszenarien für den IPCC wird der Bedarf für negative Emissionen in der zweiten Hälfte dieses Jahrhunderts aber auf 12 bis 16 Milliarden Tonnen pro Jahr geschätzt. Das ließe sich nach mehreren Schätzungen mit BECCS nur dann erfüllen, wenn 300 bis 800 Millionen Hektar Landfläche für Energiepflanzen reserviert würden. Das entspricht der einfachen bis doppelten Größe Indiens oder - laut UN-Ernährungsorganisation FAO - einem Fünftel bis mehr als der Hälfte aller heutigen Anbauflächen weltweit.

Der Wasserbedarf der Landwirtschaft könnte sich laut GCCSI verdoppeln, Felder und Plantagen bräuchten 20-mal so viele Nährstoffe wie heute. Viele naturnahe Wälder würden durch wirtschaftlich genutzte Anbauflächen ersetzt. Nicht nur deswegen kritisieren Umweltschützer die Strategie: Sie beklagen, dass womöglich die Nahrungsproduktion unter Stress gerät und Wege zu einer radikalen Wende in der Wirtschaftsweise nicht mehr erkundet werden. Sie könnte die Notwendigkeit der CO₂-Entnahme relativieren.

Energiepflanzen könnten jährlich fünf Milliarden Tonnen CO₂ aus der Atmosphäre holen

Nur mit BECCS wird es ohnehin nicht gehen, ist Sabine Fuss vom Mercator-Institut für globale Gemeinschaftsaufgaben und Klimawandel in Berlin überzeugt. Sie war beim IPCC-Sonderbericht zur 1,5-Grad-Grenze im vergangenen Herbst Leitautorin und hatte mit Kollegen eine Serie von Überblicksartikeln über NET geschrieben. Darin bescheinigen die Wissenschaftler dem BECCS-Verfahren, nachhaltig bis zu fünf Milliarden Tonnen CO₂ pro Jahr aus der Atmosphäre entnehmen zu können.

Um den restlichen Bedarf an negativen Emissionen zu decken, müsste ein Portfolio anderer Maßnahmen genutzt werden: Infrage kommen noch Aufforstung, das Zermahlen und Verteilen von Mineralien, die Kohlendioxid binden, die direkte Aufnahme des Treibhausgases aus der Luft, gefolgt von CCS und Veränderungen in der Landwirtschaft.

Billig wird das nicht: BECCS kostet zwischen 30 und 400 Dollar pro Tonne CO₂, hat das Team um Sabine Fuss berechnet. Dabei liegt die Ethanol-Produktion eher am unteren Ende und der Betrieb von Biomassekraftwerken am oberen Ende der Spanne. Richtig in Schwung dürften die Verfahren daher erst kommen, wenn die Preise auf den Ausstoß von CO₂ in die gleiche Höhe klettern.