RWTH-Forschende veröffentlichen zu negativen Emissionen und anderen Umweltwirkungen durch eine direkte Abscheidung von Kohlendioxid aus der Luft in „Nature Energy“. Dabei zeigt sich: Selbst unter idealen Bedingungen kann die Technologie nur in eher geringem Maß zur Erreichung der Klimaziele beitragen.
Die Erreichung der Klimaziele erfordert sogenannte negative Emissionen, also die Entnahme von Kohlendioxid (CO2) aus der Atmosphäre. Eine vielversprechende Technologie hierfür ist die direkte Abscheidung von Kohlendioxid aus der Luft, englisch Direct Air Capture oder kurz DAC. Gleichzeitig werden allerdings Energie und Materialien benötigt, deren Erzeugung und Produktion zu indirekten CO2-Emissionen und anderen Umweltauswirkungen führen. Der Gesamtnutzen von DAC für die Umwelt ist daher unklar.
Negative Emissionen sind bereits Realität
Bei ihren Forschungsarbeiten im Rahmen des Kopernikus-Projektes „Power-to-X“ haben die RWTH-Wissenschaftlerin Sarah Deutz vom Lehrstuhl für Technische Thermodynamik und Professor André Bardow, ehemals RWTH und nun ETH Zürich, gezeigt, dass die ersten kommerziellen DAC-Anlagen in Hinwil (Schweiz) und Hellisheiði (Island) bereits heute negative Emissionen bereitstellen können. Dabei können hohe Effizienzen von 85,4 % und 93,1 % für die Kohlenstoffabscheidung erreicht werden. Diese Ergebnisse veröffentlichten sie unter dem Titel „Life-cycle as-sessment of an industrial direct air capture process based on temperature-vacuum swing adsorption“ im Journal „Nature Energy“.
Energiequelle entscheidet
Deutz und Bardow stellten fest, dass der Klimanutzen von DAC stark von der Energiequelle abhängt. Das verwendete Adsorptionsmittel und die Konstruktion der Anlage tragen dagegen nur 45 beziehungsweise 15 g CO2 pro kg zum CO2-Fußabdruck der Abscheidung bei. Erst bei der Verwendung kohlenstoffarmer Energie, wie der geothermalen in Hellisheiði, ist dieser Anteil der Emissionen signifikant. Der groß-technische Einsatz von DAC zur Abscheidung von einem Prozent der jährlichen CO2-Emissionen weltweit wäre voraussichtlich nicht durch die Verfügbarkeit von Material und Energie begrenzt und könnte ein möglicher Schritt zur Erreichung der Klimaziele sein. Andere Umweltauswirkungen würden sich um weniger als 0,3 % erhöhen. Das abgeschiedene Kohlendioxid könnte gespeichert werden, um negative Emissionen bereitzustellen, oder auch als alternativer Kohlenstoffbaustein zum Beispiel für synthetische Kraftstoffe dienen. Schlüssel für die Umweltfreundlichkeit dieser Anwendungen sind die verwendeten Energiequellen und die Energieeffizienz.
Bild oben: Mit Geothermie als Energiequelle kann der Entzug von CO2 aus der Atmosphäre bereits heute ökologisch sinnvoll sein. Foto: Pixabay/neanet
