Wie lässt sich CO2 aus der Atmosphäre entfernen?

Heute ist es auf der Welt im Durchschnitt mehr als 1,1 Grad wärmer als 1850, Tendenz steigend. Bis Ende des Jahrhunderts könnten es nach Berechnungen des Weltklimarats sogar bis zu drei Grad sein. 

Hauptverantwortlich für den Temperaturanstieg ist die Zunahme von CO2 in der Atmosphäre. Das Treibhausgas bremst die Abstrahlung von Wärme ins Weltall, darum erwärmt sich die Erde. Der CO2-Anteil in der Luft stieg in den letzten 170 Jahren von 0,029 auf 0,041 Prozent (288 ppm auf 414 ppm).

Infografik: 2 Kurven von CO2 und globaler Temperatur zwischen 1850-2020 fast parallel gehen die Kurven nach oben.

Verbrennen von Kohle, Öl und Gas setzt große Mengen CO2 frei

Viel CO2 entsteht beim Verbrennen von Kohle, Öl und Gas, ebenso wie etwa bei Brandrodungen und in der industrialisierte Landwirtschaft. In den letzten 50 Jahren wurden so weltweit über 1200 Milliarden Tonnen CO2 in die Atmosphäre emittiert. Allein im Jahr 2018 waren es 36,6 Milliarden Tonnen. Dadurch stieg in nur einem halben Jahrhundert die globale Durchschnittstemperatur um 0,8 Grad.  

Kohle, Öl und Gas sind über Millionen Jahre aus Wäldern, Plankton und anderen Pflanzen entstanden. Diese hatten CO2 aus der Atmosphäre gebunden als sie vor Jahrmillionen wuchsen. Mit der Verbrennung heute wird dieses CO2 wieder freigesetzt. 

Infografik Wer belastet die Atmosphäre mit CO2? Hauptverursacher sind unter Einbeziehung der historischen Emissionen die USA (25%), EU (22%) und China (13%) durch die Verbrennung von Kohle, Öl und Gas. Auch die veränderte Landnutzung hat einen großen Einfluss.

CO2 Emissionen in die Atmosphäre müssen stark gemindert werden

2015 vereinbarte die Welt mit dem Pariser Klimaabkommen den Stopp der Erderwärumung auf möglichst 1,5 Grad und deutlich unter zwei Grad.

Um dieses Ziel zu erreichen, darf nur noch wenig zusätzliches CO2 in die Luft gelangen. Laut Weltklimarat sollten weltweit höchstens noch rund 300 Milliarden Tonnen CO2 emittiert werden. Doch wenn der globale Ausstoß so hoch bleibt wie bisher, wird dieses CO2-Budget schon in weniger als sieben Jahren aufgebraucht.

Klimawissenschaftler davon aus, dass zur Erreichung der Klimaziele auch negative Emissionen nötig sind. Dafür gibt es verschiedene Möglichkeiten. 

Infografik: Wie viel CO2 darf noch in die Atmosphäre?

CO2-Entfernung durch weltweite Aufforstung 

Eine Maßnahme zur Bindung von CO2 ist die planmäßige Aufforstung von Wäldern. Während junge Bäume wachsen, könnte damit laut Studien weltweit etwa 3,6 Milliarden Tonnen CO2 pro Jahr gebunden werden, rund 10 Prozent der derzeitigen CO2 Emissionen. Dafür würden sehr große Flächen gebraucht – insgesamt soviel wie das Gebiet der gesamten USA, so eine Studie Studieder Eidgenössischen Technischen Hochschule ETH Zürich

Mit mehr Humus im Boden CO2 binden 

In Humus ist viel Kohlenstoff enthalten. Durch die Industrialisierung der Landwirtschaft ging in den letzten Jahren jedoch viel Humus im Boden verloren, und aus dem Kohlenstoff wurde CO2. Es dauert, bis sich neuer Humus bildet, doch mit Zwischenfruchtanbau, tiefwurzelnden Pflanzen, Einarbeiten von Ernteresten und Verzicht von tiefem Umpflügen lässt sich der Humusgehalt im Boden wieder deutlich steigern. Laut einer Studie der Stiftung Wissenschaft und Politik (SWP) könnte mit einem weltweiten Humusaufbau zwischen zwei und fünf Milliarden Tonnen CO2 pro Jahr gebunden werden.

Zwei Hände halten Humus, in dem viel Kohlenstoff enthalten ist.

Humus mit abgestorbenen Pflanzen und Bodenlebewesen bindet viel CO2: Durch industrielle Landwirtschaft geht Humus derzeit verloren.

Pflanzenkohle bindet zusätzlich CO2 

Als vielversprechende Technik der CO2-Bindung sehen einige Wissenschaftler Pflanzenkohle. Dabei wird Organisches Material wird mit Hilfe von Hitze, Druck und Ausschluss von Sauerstoff künstlich verkohlt. In pulverisierter Form wird diese Biokohle anschließend auf Ackerböden gestreut. Dort wirkt sie als Dünger und erhöht ebenfalls den Kohlenstoffgehalt im Boden. Bei einer globalen Anwendung mit dieser Technik könnte zwischen 0,5 und zwei Milliarden Tonnen CO2 jährlich gebunden werden.  

CCS Technik: CO2 aus der Luft filtern und unterirdisch speichern  

Eine Methode, die deutlich mehr CO2 binden könnte, ist das unterirdische Speichern von CO2. Es wird zum Beispiel in Norwegens Ölfeldern praktiziert. Das Verfahren ist aber auch umstritten, weil das CO2 im Untergrund zu Erdbeben führen undlangfristig entweichen kann. Eine weitere Speicher-Methode wird derzeit in Island praktiziert. CO2 wird dort mit Basalt gebunden und zu Stein umgewandelt. Diese Verbindung ist stabil. Bei beiden Verfahren gibt es noch Forschungsbedarf.  

Vor dem Speichern muss das CO2 aus der Umgebungsluft mittels chemischer Prozesse gewonnen werden. Einige dafür Anlagen (Direct Air Capture) gibt es bereits in Europa. Das Potential ist groß, eine Mengenbegrenzung gibt es nicht.

Der Nachteil sind aktuell die Kosten. Das Weltressourcen- Institut (WRI) geht von Kosten zwischen 250 und 600 US Dollar pro Tonne CO2 aus, je nach verwendeter Technologie. Dagegen ist die Wiederaufforstung mit nur etwa 50 US Dollar pro eingelagerter Tonne CO2 finanziell vergleichsweise deutlich günstiger. 

Einige Forschende prognostizieren, dass mit einer Massenfertigung der Anlagen zur Kohlenstoff-Abscheidung (CCS – Carbon Capture and Storage) die Preise bis 2050 auf 50 Euro pro Tonne sinken könnten.

Die Technik gilt als eine Schlüsseltechnologie für den Klimaschutz. 

Filteranlage mit grossen Luftdüsen Schweiz Firma Climeworks bindet CO2 mit Filtertechnik aus der Atmosphäre

Technologie mit Potential: In dieser Anlage wird CO2 aus der Luft gefiltert und für das Pflanzenwachstum im Gewächshaus verwendet.

Mit Biomasse Strom erzeugen und CO2-Speichern

Eine andere Möglichkeit der CO2 Gewinnung aus der Luft geht über den Weg der Biomasse. Pflanzen werden angebaut und im Kraftwerk verfeuert, um Strom zu produzieren. Aus dem Abgas des Kraftwerks wird dann CO2 entzogen und tief in der Erde eingelagert. 

Das große Problem dieser Technik (BECCS) ist der immense Flächenbedarf. Aus diesem Grund sehen viele Experten diese Technik kritisch. Unter den CO2-Entfernungstechnologien wird sie laut Felix Creutzig vom Mercator Research Institute on global Commons and Climate Change (MCC) in Berlin deshalb nur „eine kleine Rolle“ einnehmen. 

Mineralien im Steinstaub könnten auf Äckern und im Meer CO2 binden

Bei diesem Verfahren werden Karbonat- und Silikatgesteine abgebaut, gemahlen und auf landwirtschaftliche Flächen oder ins Meer ausgebracht. Im Laufe der Jahre bindet sich durch natürliche Prozesse CO2 an diesen Steinstaub und wird eingelagert. Mit dieser Methode liegt das CO2-Bindungspotential aus der Atmosphäre bei zwei bis vier Milliarden Tonnen pro Jahr. Die große Herausforderung bei dieser Methode sind vor allem die nötigen großen Mengen von gemahlenem Stein und die dafür notwendige Infrastruktur. Konkrete Verfahren sind bisher noch nicht erforscht. 

Dieser Artikel wurde am 22.12.2022 aktualisiert.

Wertvoller Rohstoff CO2