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Enerige & Management > Klimaschutz - Direct Air Capture hat das Zeug zum Großeinsatz
Hightech vor Alpenpanorama: DAC-Anlage von Climeworks in Hinwil, Quelle: Climeworks/Dunlop
KLIMASCHUTZ:
Direct Air Capture hat das Zeug zum Großeinsatz
Die Entfernung einer Tonne CO2 direkt aus der Atmosphäre verbraucht 1.000 kWh Strom. Klingt nach viel, ist aber kein schlechter Deal, so eine Studie.
 
Eine neue Studie des "Mercator Research Institute on Global Commons and Climate Change" (MCC) liefert erstmals eine komplette Lebenszyklus-Analyse zum Ressourcenverbrauch des Verfahrens Direct Air Capture (DAC) zur Abscheidung von CO2 aus der Luft.

In dem Zehntausend-Seelen-Dorf Hinwil bei Zürich betreibt die Firma Climeworks seit 2017 eine DAC-Pilotanlage und holt mit chemischen Filtern jährlich 900 Tonnen CO2 aus der Atmosphäre. Dass dieses Verfahren auch in großem Umfang sinnvoll sein könnte, belegt jetzt eine neue Studie unter Mitwirkung des Berliner Klimaforschungsinstituts MCC. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Nature Energy    veröffentlicht.

Die Studie zeigt erstmals den Ressourcenverbrauch über den gesamten Lebenszyklus solcher Filter-Anlagen. Mit im Blick sind auch die für den Filterbetrieb nötige Chemikalie ("Sorptionsmittel") sowie der Abtransport und die Speicherung des entnommenen CO2. Betrachtet werden die Ressourcen Energie, Materialien, Landfläche und Wasser sowie die vor allem beim Bau und schlussendlichen Abriss der Anlagen freigesetzten Feinstaub-Emissionen.

Viel Klimaschutz auf wenig Platz

Die Analyse basiert auf Daten von Climeworks für die sogenannte TSA-Filtertechnologie sowie von der kanadischen Firma Carbon Engineering für das konkurrierende HAT-Aq-Verfahren. Die Studie untersucht auch die Folgen veränderter technischer Rahmenbedingungen, etwa eines „grüneren“ Energiemixes oder einer CO2-ärmeren Wertschöpfungskette für das Sorptionsmittel.

"Unser systematischer Ansatz ermöglicht es, die Luftfilter-Anlagen wirklich vergleichbar zu machen mit allen anderen Klimaschutz-Optionen", erklärt Felix Creutzig, Leiter der MCC-Arbeitsgruppe Landnutzung, Infrastruktur und Transport und Co-Autor. In der Studie wird bereits die CO2-Entnahme über Bioenergie-Plantagen nach dem gleichen Schema klassifiziert, ebenso die Emissionsminderung durch Elektroautos statt Verbrenner sowie durch Wärmepumpen statt Gasthermen.

"Die Luftfilter schaffen viel Klimaschutz auf besonders wenig Platz, das ist angesichts der weltweit knappen Ressource Land ein großer Pluspunkt", sagt Creutzig. "Auf kurze Sicht ist es kosteneffektiver, durch Elektrifizierung des Endverbrauchs CO2-Ausstoß zu vermeiden – doch in ein oder zwei Jahrzehnten, mit fortschreitender Dekarbonisierung der Wirtschaft, kann auch diese Option in großem Stil einen effizienten Beitrag für den Klimaschutz leisten."



So funktioniert DAC

Für eine CO2-Abscheidung aus der Atmosphäre wird zunächst Luft mithilfe von Ventilatoren über ein Absorptionsmittel geleitet. Dieses bindet das in der Luft enthaltene CO2 so lange, bis seine Kapazität zur Aufnahme des Klimagases erschöpft ist. Dann wird im zweiten, sogenannten Desorptions-Schritt, das CO2 wieder von dem Absorptionsmittel gelöst und gespeichert. Je nach Absorptionsmittel geschieht das bei vergleichsweise hohen Temperaturen von bis zu 900 Grad Celsius oder bei eher niedrigen Temperaturen von etwa 100 Grad Celsius.

Mit dem von Climeworks verwendeten TSA-Verfahren eine Tonne CO2 aus der Luft zu filtern, erfordert unter heutigen Rahmenbedingungen 1.000 kWh grüner Energie – das ist viel, aber bei der Verkehrs- und Wärmewende liegt der zusätzliche Grünstrom-Bedarf in der gleichen Größenordnung. Außerdem benötigt man 36 Kilogramm Material, 7 Tonnen Sorbtionsmittel, 3 m3 Wasser sowie ein Jahr lang 11.000 m2 Platz; zudem werden anteilig 180 Gramm Feinstaub emittiert.

Die Studie gewichtet den Ressourcenverbrauch auch nach seiner Klimawirkung. Demnach sind konventionell mit Energie aus Erdgas betriebene Luftfilter derzeit CO2-ineffizient: Unter dem Strich werden für eine Tonne herausgefiltertes CO2 früher oder später 300 Kilogramm CO2-Äquivalente emittiert. Das von der Firma Carbon Engineering verwendete HAT-Aq-Verfahren schneidet mit 580 Kilogramm im Vergleich noch schlechter ab. Dagegen liegen diese Werte in einem Szenario mit CO2-armer Wärme- und Stromversorgung deutlich niedriger, nämlich bei 150 und 260 Kilogramm.

Die Gefahr ist groß, dass die Technologie der Luftfilter noch nicht in ausreichender Größenordnung einsatzbereit ist, wenn sie in ein oder zwei Jahrzehnten gebraucht wird", sagt Kavya Mahdu, Doktorandin an der Universität Freiburg und Leitautorin der Studie. "Denn die bisherige Unsicherheit über den genauen technischen Aufwand führt dazu, dass sich auch keine klaren Vorstellungen über Geschäftsmodelle und eine sachgerechte staatliche Förderung herausbilden können." Dem wolle man mit der Studie begegnen.
 

Peter Koller
Redakteur
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Freitag, 29.10.2021, 13:00 Uhr

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