Das Verfahren der (technischen) Abscheidung und Speicherung von CO2 wird meist als Carbon capture and storage – kurz CCS – bezeichnet. Die öffentliche Debatte um die Nutzung dieser Technologie in Deutschland hat gerade erst begonnen. Dabei werden häufig Halbwissen und Vorurteile mit real existierenden teschnischen, politischen und rechtlichen Problemstellungen vermischt. Dabei wäre eine sachliche, faktenbasierte und zielorientierte Diskussion wichtiger denn je, da CCS eine Schlüsselrolle bei der Erreichung der Klimaschutzziele einnnimmt [1,2].
Die rechtlichen Rahmenbedingungen für Kohlenstoffspeicherung wurden in Deutschland durch das Kohlenstoff-Speicher Gesetz (KSpG) geschaffen. Darin sind auch grundlegende Begrifflichkeiten definiert. Wesentlich aufschlussreicher sind jedoch die gemäß dem Gesetz alle vier Jahre erscheinenden Evaluierungsberichte (zuletzt erschienen im Jahr 2022 [7]). Darin werden der aktuelle Wissensstand zur CO2-Entnahme abgebildet, sowie Begrifflichkeiten für die Verwendung in Deutschland vereinheitlicht. Der erste Teil der Reihe befasst sich mit den unterschiedlichen Begrifflichkeiten auf nationaler und internationaler Ebene und deren Bedeutung sowie Verwendung. Eine genauere Betrachtung der rechtlichen Rahmenbedingungen in Deutschland und auf internationaler Ebene folgt in Teil zwei der Reihe Kohlenstoffabscheidung und -speicherung.
Warum ist das wichtig?
In der internationalen Klimaforschung verdichten sich die Erkenntnisse, dass eine Erreichung der Klimaziele bis zum Jahr 2045/2050 nach dem Pariser Abkommen, also eine Begrenzung des Temperaturanstieges der Jahresmitteltemperatur auf maximal 1,5°C, nur mit einer technischen Abscheidung und langfristigen Speicherung von CO2 im großen Maßstab (Abscheidungen im Bereich von Gigatonnen notwendig vergl. [1] u. [2]) erreicht werden kann. Dies wird beispielsweise im 6. Sachstandsbericht des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) [1], im „Net Zero“-Szenario der internationalen Energieagentur (IEA) [2] und weiteren Studien der letzten Jahre festgehalten [3,4]. Die RESCUE-Studie des Umweltbundesamtes (UBA) zeigt zwar Wege auf, wie eine Erreichung der Klimaschutzziele in Deutschland auch ohne Einsatz von CCS-Technologie möglich wäre, allerdings betonen die Autor*innen, dass dies ein sofortiges politisches Handeln mit massiven Veränderungen zugunsten des Klimaschutzes erfordern würde und bisherige Maßnahmen nicht ausreichend seien [5].
Da die Befürchtungen wachsen, dass Deutschland seine Klimaschutzziele nicht einhalten kann, nehmen auch hierzulande die Diskussion über technische Möglichkeiten CO2 zu speichern zu [11].
Was genau ist CCS?
Die Terminologie CCS ist wissenschaftlich oder politisch bisher nicht einheitlich definiert und wird nicht immer konsistent genutzt. Daher existieren zahlreiche unterschiedliche Bezeichnungen, die teilweise als Synonym verwendet werden, jedoch nicht immer das gleiche meinen [6].
Grundsätzlich…
… beschreibt der Begriff CCS technische Verfahren zur Abscheidung und langfristigen Speicherung von CO2, wodurch Treibhausgasemissionen vermieden oder zumindest gemindert werden. Damit besteht eine klare Abgrenzung zu natürlichen oder sonstigen Maßnahmen der Kohlenstoffspeicherung (beispielsweise Vernässung von Mooren oder der Einsatz von natürlichen Baustoffen wie Holz, bei denen ebenfalls eine langfristige Kohlenstoffspeicherung erfolgt).
Carbon Capture Storage
Der Begriff der Speicherung kann dabei irreführend sein, da ein Speicher i.d.R. gefüllt und wieder geleert wird. Dies ist bei der Kohlenstoffspeicherung jedoch nicht beabsichtigt. Hierbei soll ein dauerhafter Verbleib erfolgen. Dauerhaft meint in diesem Kontext Zeiträume in geologischen Maßstäben (>> 10.000 Jahre), da Dauerhaftigkeit im Sinne von Ewigkeit technisch nicht erreichbar ist. Um diese Permanenz zu unterstreichen, wurde auch die Verwendung der Begriffe „Endlager“ und „Deponie“ diskutiert [7]. Aufgrund der negativen Konnotation dieser Bezeichnungen und weil CO2 auch als Rohstoff für die Weiterverwendung in anderen Prozessen fungieren kann, wird in Deutschland seitens der Politik der Begriff Speicher verwendet [7].
Als Speicher werden aktuell hauptsächlich geologische Speicher in Betracht gezogen, z.B. Gaskavernen, saline Aquifere (poröse salzwasserführende Gesteinsschichten) oder geologische Schichten unterhalb des Meeresbodens. Der Begriff CCS wird in Deutschland und international hauptsächlich für die geologische Speicherung verwendet [6,7].
Carbon Capture and Utilization
Eine Alternative zur Speicherung stellt die Weiternutzung des CO2 in industriellen Prozessen dar. Diese Verfahren werden als Carbon Capture and Utilization (CCU) bezeichnet. Die Nutzungsmöglichkeiten von CO2 als Rohstoff sind bisher jedoch noch begrenzt. Auch die genutzten Mengen, z.B. zur Herstellung von Karbon-Nanoröhren6, sind bisher gering.
Die Termini CCS und CCU werden teilweise auch zusammen verwendet (Carbon Capture and Utilization/Storage – CCUS oder CCU/S. Seltener tauchen die Begriffe Carbon Capture and Conversion oder Carbon Capture and Recycling auf, welche ebenfalls eine Weiterverwendung des CO2 beschreiben [6].
Entnahmemethoden
Im Kontext von CO2-Entnahmemethoden wird häufig auch der Begriff CO2-Senke verwendet. Der IPCC definiert diese jedoch als natürliche Reservoire in Abgrenzung vom anthropogen induzierten Prozess der CO2-Entnahme und –Speicherung [8]. In Deutschland werden CO2-Entnahmemethoden daher nicht mit CO2-Senken gleichgesetzt [7].
Die Abscheidung des CO2 kann aus der Atmosphäre (Direct Air Captur – DAC bzw. DACCCU/S) oder direkt an der Quelle der Emissionen (z.B. einem industriellen Prozess) erfolgen. Prozesse, bei denen fossile Energieträger eingesetzt werden, können durch die Abscheidung damit im besten Fall klimaneutral werden. Dies jedoch auch nur, wenn die für die Abscheidung benötigte Energie ebenfalls CO2-neutral ist. Bei einigen Prozessen, z.B. der Zement-, Kalk- und Glasherstellung wird CO2 aufgrund der stattfindenden chemischen Umwandlungsprozesse frei. Diese nicht-energetischen Prozessemissionen sind technisch nicht (vollständig) vermeidbar. Klimaneutralität wäre in diesem Kontext nur über CCS oder CCU erreichbar.
Prozesse, bei denen biogene Rohstoffe zum Einsatz kommen (Bioenergy with Carbon Capture and Utilization / Storage – BECCU/S), können (theoretisch) hingegen sogar klimapositiv werden, also über die gesamte Prozesskette mehr CO2 abscheiden, als sie verursachen. Dazu sind i.d.R. jedoch noch zusätzlich Maßnahmen des natürlichen Klimaschutzes (z.B. nachhaltige Forstwirtschaft) notwendig. Prozesse, die tatsächliche Negativemissionen generieren, werden auch als Carbon Dioxid Removel (CDR) bezeichnet. Aufgrund einer Vielzahl von zu erwartenden Problemen in Bezug auf Flächenverbrauch, Landnutzungsänderungen, Landdegradation, Biodiversität usw. ist in der Forschung umstritten, ob und inwiefern BECCU/S-Anlagen tatsächlich in der Lage sein werden, große Mengen negativer Emissionen zu realisieren [8]. Dies kann über eine Lebenszyklusanalyse (Life Cycle Analysis – LCA) ermittelt werden [8].
Carbon Management
Der Begriff Carbon Management stellt einen Oberbegriff dar, der allgemein den Umgang mit Kohlenstoff im Kontext einer Dekarbonisierung beschreibt. Er wird teils unterschiedlich genutzt, beschreibt i.d.R. jedoch eine Oberkategorie, die ungeachtet der Klimawirkung (CO2-Vermeidung vs. CO2-Entnahme) oder der Prozessart (technologisch oder natürlich) verwendet werden kann.
Das Problem mit der Terminologie
Die zahlreichen unterschiedlichen oder überlappend genutzten Terminologien erschweren die Schaffung einheitlicher (technischer) Regelungen und gesetzlicher Rahmenbedingungen, speziell auf internationaler Ebene [6]. Auch erschwert sie die Schaffung von Regulationsmechanismen [6]. Zudem verursachen sie in fachlichen und öffentlichen Diskussionen eine Unschärfe, die dazu beitragen kann, den faktenbasierten Austausch zu unterminieren.
Verwendete Literatur und weitere Empfehlungen:
[1] IPCC, 2018: „Summary for Policymakers. In: Global Warming of 1.5 °C.“, An IPCC Special Report on the impacts of global warming of 1.5 °C above preindustrial levels and related global greenhouse gas emission pathways, in the context of strengthening the global response to the threat of climate change, sustainable development, and efforts to eradicate poverty [V. Masson-Delmotte, P. Zhai, H. O. Pörtner, D. Roberts, J. Skea, P. R. Shukla,A. Pirani, W. Moufouma-Okia, C. Péan, R. Pidcock, S. Connors, J. B. R. Matthews, Y. Chen, X. Zhou, M. I. Gomis, E. Lonnoy, T. Maycock, M. Tignor, T. Waterfield (eds.)]. World Meteorological Organization, Geneva, Switzerland, 32 pp.
[2] International Energy Agency, 2021: „Net Zero by 2050“, IEA Publications
[3] Deutsche Energie-Agentur GmbH (Hrsg.) (dena, 2021). „dena-Leitstudie Aufbruch Klimaneutralität“
[4] Prognos, Öko-Institut, Wuppertal-Institut (2021): „Klimaneutrales Deutschland 2045. Wie Deutschland seine Klimaziele schon vor 2050 erreichen kann“, Langfassung im Auftrag von Stiftung Klimaneutralität, Agora Energiewende und Agora Verkehrswende
[5] Adlunger et al., 2021: „Wege in eine ressourcenschonende Treibhausgasneutralität“, Umweltbundesamt, 2019, SSN 1862-4359
[6] Olfe-Kräutlein B, Armstrong K, Mutchek M, Cremonese L and Sick V (2022): „Why Terminology Matters for Successful Rollout of Carbon Dioxide Utilization Technologies.“ Front. Clim. 4:830660. doi: 10.3389/fclim.2022.830660
[7] Die Bundesregierung, 2022: „Evaluierungsbericht der Bundesregierung zum Kohlendioxid-Speichergesetz (KSpG)“, Die Bundesregierung
[8] IPCC, 2018: „Glossary. Special Report: Global Warming of 1.5 °C.“, URL: https://www.ipcc.ch/sr15/chapter/glossary/, Abgerufen am 03.08.2023
[9] Anderson and Peters, 2016: „The trouble with negative emissions“, in Sience Vol 354, Issue 6309 pp. 182-183, DOI: 10.1126/science.aah4567
[10] Bundes-Klimaschutzgesetz vom 12. Dezember 2019 (BGBl. I S. 2513), das durch Artikel 1 des Gesetzes vom 18. August 2021 (BGBl. I S. 3905) geändert worden ist.
[11] Siehe dazu z.B. Berichte des Norddeutschen Rundfunks: Zimmermann, Jan, 2022: „Habeck will CO2-Speicherung ermöglichen“, tagesschau 21.12.2022., URL: https://www.tagesschau.de/inland/gesellschaft/habeck-gasspeicherung-101.html [Abruf. 01.08.2023]
