CO2-Abscheidung: Japan legt vor

Anfang März hat die EU ihren «Green Deal» vorgestellt. Der Gesetzesentwurf sieht CO₂-Neutralität bis 2050 vor. Sehr konkret ist er nicht, was seinen Grund hat: Fast alle Prognosen gehen davon aus, dass es nur schwer möglich ist, Europa bis in 30 Jahren auf «null CO₂» zu bringen, drastische Einschränkungen vorbehalten. Es sei denn, CO₂ liesse sich sozusagen aus der Luft radieren.

Auch andere Länder hoffen auf eine Zukunfts-Technologie, die so noch gar nicht einsetzbar ist. CO₂ soll mithilfe geeigneter Methoden eingefangen, weiterverwertet oder gespeichert werden. Ein aktueller Schwerpunkt ist die Abscheidung und dauerhafte Lagerung von CO₂ im Boden.

Japan hat es in einem Pilotversuch nun erstmals geschafft, grössere Mengen Kohlendioxid zu wirtschaftlichen Bedingungen im Meeresboden zu lagern, berichtete der «Deutschlandfunk».

Sieht aus wie viele andere Industrieanlagen auch: die CO₂-Falle im japanischen Tomakomai. (Japan CCS)

«Japan CCS», ein Zusammenschluss von Unternehmen der japanischen Öl- und Gasindustrie, pumpt in der Nähe der Industriestadt Tomakomai Kohlendioxid aus Abgasen in den Meeresboden.

Sehr grün oder nachhaltig sieht das nicht aus, die Anlage wirkt wie jeder andere Industriekomplex auch: Gebäude, Tanks, Rohre. Das aus Abgasen abgefangene CO₂ wird durch drei Kompressoren verdichtet und durch kilometerlange Rohre mehrere tausend Meter tief unter den Meeresboden vor der japanischen Küste gedrückt. In dreieinhalb Jahren hat die 260 Millionen Euro teure, staatlich finanzierte Anlage bereits 300’000 Tonnen CO₂ abgeschieden – zu einem Preis von 30 Dollar pro Tonne Kohlendioxid.

Von Aufforstung bis Biosprit

Andere Ansätze zur Entfernung von Kohlendioxid aus der Luft reichen von «Bio-Massnahmen» wie Aufforstung bis zur Verwandlung von CO₂ in Treibstoff mittels Katalyse. Bisher sind sie nur bedingt skalierbar oder aber zu teuer. An «CCS», «CDR» und «DAC» wird jedoch weltweit intensiv geforscht.

«CCS» steht für «Carbon Capture and Storage», zu Deutsch: die Abscheidung und Lagerung von CO₂, meist aus Abgasen von Industrieanlagen oder direkt aus der Luft mittels «Direct Air Capture» (DAC).

«CDR» ist die Abkürzung von «Carbon Dioxide Removal». CO₂ wird damit aus dem System entfernt, chemisch umgewandelt und zum Beispiel in Pflanzen gespeichert.

Eine Möglichkeit, CO₂ aus der Atmosphäre zu entfernen, ist die Bindung des Gases in Biomasse. (Kew Gardens in London, CC)

Wunschziel: mehr CO₂ entfernen, als produziert wird

Im besten Fall führt das dazu, dass der Luft mehr Kohlendioxid entzogen wird, als durch menschliche Aktivitäten dazukommt, unter dem Strich also negative Emissionen entstehen. Wenn man von Aufforstung absieht, ist vor allem der hohe Energiebedarf der Anlagen problematisch. Um nicht neue Emissionen zu erzeugen, muss er aus erneuerbaren Quellen gedeckt werden.

In der Schweiz bewegen sich laut einer Publikation des Bundesamtes für Umwelt von 2019 sowohl «Capture» wie «Removal» auf «kleinindustrieller Ebene». In der Forschung ist die Schweiz vorne dabei. Das Schweizer Unternehmen und ETH-Spin-off «Climeworks» betreibt derzeit eine Anlage in Hinwil, die 900 Tonnen CO₂ jährlich abscheiden kann (siehe auch Infosperber «Sprit aus Luft oder auch Klimagas im ‚Blöterliwasser‘»).

«Climeworks»-Technologie wird auch in einer Anlage in Italien eingesetzt, in der Kohlendioxid und Wasserstoff zu Methangas umgewandelt werden. Im Rahmen des EU-Programms «Horizon 2020» ist das Unternehmen zudem an einer Anlage in Island beteiligt, die Kohlendioxid aus der Luft mineralisiert und als Calcit im Boden lagert. Die Energie dafür stammt aus einem Erdwärmekraftwerk.

Bisher gilt das Augenmerk eher begleitender Technologie

Forschungsanlagen sind derzeit noch wenig wirtschaftlich orientiert und dienen vor allem dazu, die begleitenden Technologien wie Bohrungen, Verdichtung, Lagerung und Überwachung zu erforschen. Die unterirdische Lagerung von CO₂ in Salzstöcken wird derzeit auch in der Schweiz geprüft. Dabei geht es zuerst um die Ermittlung eines geeigneten Standorts. Wem das aus der Atommüll-Endlagersuche bekannt vorkommt, liegt nicht ganz falsch, die Suche verläuft ähnlich. Gesucht wird eine Gesteinsschicht, aus der das Gas nicht mehr entweichen kann.

Schemazeichnung der Tomakomai Faciliy – Kohlendioxid wird komprimiert und weit unter dem Meeresboden ins Gestein gepumpt. (Japan CCS)

Als alleinige Klima-Massnahme ist CO₂-Abscheidung nicht geeignet. Kritiker sehen ihre Förderung sogar als kontraproduktiv an, weil sie ein «Weiter-So» begünstige. Andere sehen sie als Brückentechnologie und Anreiz, zur Abschwächung der Klimakrise beizutragen. Sobald nachhaltige Energieerzeugung günstiger wird, lässt er nach. Als «magische Grenze» für die Machbarkeit von CCS gilt momentan der Preis von 100 Dollar pro Tonne CO₂. «Climeworks» liegt weit darüber.

Japan erwägt, sein Verfahren auszubauen. Experten schätzen die Kapazität des Küstenbodens vor Tomakomai auf 300 Millionen Tonnen, das ganze Land könnte 146 Milliarden Tonnen abscheiden. Das wäre nicht nur vorteilhaft für die Klimabilanz des Landes. Stiegen die Abgaben auf Kohlendioxid höher als 30 Dollar pro Tonne, wäre das Verfahren für Japan sogar profitabel.

Kritiker warnen vor noch wenig bekannten Risiken

Über die Risiken der Zukunftstechnologie weiss man allerdings noch wenig. Der japanische Seismologe Akira Ishii beispielsweise warnt vor Erdbeben, die sich an anderen CSS-Versuchsanlagen schon ereignet hätten. Das zur Flüssigkeit verdichtete und in den Meeresboden gepumpte CO₂ verhält sich nach seinen Worten wie eine Scheibe unter der nächsten undurchlässigen Bodenschicht. Meerwasser, das aus den Gesteinsporen verdrängt werde, baue dabei Druck auf, der sich entladen könne – eine «Nebenwirkung», die so ähnlich aus Geothermie-Versuchen bekannt ist.

Weitere Risiken umfassen Lecks und die Verschmutzung von Grundwasser durch verdrängte Flüssigkeit, listet beispielsweise das deutsche Bundesamt für Umwelt auf. Eine CO₂-Lagerstätte muss ständig überwacht werden, um sicherzustellen, dass kein Gas austritt. Das gilt nicht nur für den Meeresboden, sondern auch für Lagerstätten an Land. Es besteht sogar die Möglichkeit, dass die geologische Formation undicht wird und das gespeicherte CO₂ schlagartig entweicht.