Rund 650 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente stößt Deutschland aktuell im Jahr aus. Gemäß dem 2019 in Kraft getretenen Klimaschutzgesetz soll Deutschland bis zum Jahr 2045 treibhausgasneutral werden. Doch selbst bei ambitionierten Programmen zur Reduktion der CO2-Emissionen werden Schätzungen zufolge 2045 noch immer 60 bis 130 Millionen Tonnen Restemissionen verbleiben, unter anderem aus Landwirtschaft, Industrie und Abfallwirtschaft.
Emissionen mindern, Kohlenstoff speichern
„Um diese Restemissionen auszugleichen, braucht es Verfahren, die CO2 aktiv aus der Atmosphäre entziehen und dauerhaft speichern“, erklärt das Forschungskonsortium CDRterra. In dem vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) geförderten Projekt haben mehr als 100 Forschende vier Jahre lang verschiedene Möglichkeiten untersucht, CO2 aus der Atmosphäre zu entfernen. Auf Englisch werden diese Verfahren als Carbon Dioxide Removal bezeichnet, kurz CDR.
Einen wichtigen, aber begrenzten Baustein stellen den Forschenden zufolge biologische Methoden wie die Aufforstung und der Schutz der Wälder dar. Bis 2018 waren die Wälder in Deutschland eine bedeutende CO2-Senke, die jedes Jahr etwa 50 Millionen Tonnen des Treibhausgases aufgenommen hat. Doch durch Dürren, Waldbrände und Borkenkäferbefall setzen die deutschen Wälder inzwischen mehr CO2 frei als sie aufnehmen. „Wir müssen die Waldsenke wiederherstellen“, sagt CDRterra-Sprecherin Julia Pongratz von der Ludwig-Maximilians-Universität München. „Wir müssen aber auch das Portfolio erweitern und alles hochskalieren.“
Kombination verschiedener Verfahren
Eine der bei CDRterra untersuchten Maßnahmen besteht darin, beim Neubau von Gebäuden CO2-bindende Materialien wie das Tiefengestein Gabbro einzusetzen. Dieses reagiert bei seiner Verwitterung mit dem CO2 und bindet es dauerhaft in mineralischer Form. Zusätzlich könnten innovative Baustoffe wie biobasierte Kohlenstofffasern und Pflanzenkohleschichten zum Einsatz kommen. Sie könnten helfen, Zement einzusparen, das bei seiner Herstellung große Mengen CO2 freisetzt. Damit könnte der traditionell sehr emissionsintensive Bausektor neue CO2-Senken schaffen und technische Ansätze zur CO2-Abscheidung aus der Luft ergänzen.
Auch in der Landwirtschaft könnte eine Kombination aus Pflanzenkohle und zermahlenem Gestein dafür sorgen, dass die Böden mehr CO2 speichern. Zugleich würde dieses Verfahren die Nährstoffverfügbarkeit für Pflanzen verbessern, die wiederum bei ihrem Wachstum CO2 in ihre Biomasse einbauen. Ergänzend kann auch künstliche Photosynthese zum Einsatz kommen. In Laborversuchen ist es Forschenden gelungen, CO2 mit Hilfe von Sonnenenergie in Kohleflocken umzuwandeln – sogar effizienter als bei der natürlichen Photosynthese. „Das Verfahren könnte künftig Flächen- und Wasserverbrauch im Vergleich zu Energiepflanzen senken“, berichtet das CDRterra-Konsortium.
Herausforderung in der Umsetzung
Die größte Herausforderung liegt aber aus Sicht der Forschenden nicht in den Techniken, sondern in der Umsetzung. So verschärfen viele der naturbasierten Verfahren die Konkurrenz um Flächen. Hier sind sorgfältige Abwägungen sowie eine enge Kommunikation mit allen Beteiligten erforderlich, um tragfähige Lösungen zu finden. „Ein funktionierendes Portfolio kombiniert Verfahren, um Klimanutzen, Biodiversität und Landnutzung in Einklang zu bringen und Risiken zu minimieren“, schreibt das Forschungsteam. Im Idealfall kann die CO2-Entnahme sogar die Landwirtschaft widerstandsfähiger und ertragssicherer machen.
Für technische Methoden der CO2-Abscheidung fehlt dem Bericht zufolge bislang eine geeignete Transport- und Speicherinfrastruktur. „Kurz gesagt: Die Methoden sind da – die Strukturen oft noch nicht“, so die Forschenden. Um bis 2045 treibhausgasneutral zu werden, müssen solche Strukturen so schnell wie möglich etabliert werden. Wichtig sei zudem, einheitliche Verfahren zu entwickeln, um zu messen, wie viel CO2 eine Technologie der Atmosphäre tatsächlich entzieht und wie dauerhaft der Effekt ist.
Das Forschungsteam betont, dass die CO2-Entnahme kein Freibrief für ungebremste Emissionen ist. „Sie ergänzt, aber ersetzt keine Emissionsminderung.“ Nur wenn der Ausstoß von Treibhausgasen drastisch sinkt und zugleich auf biologische, geochemische und technische Weise CO2 aus der Atmosphäre entfernt wird, besteht die Chance, das Netto-Null-Ziel bis 2045 zu erreichen. „Ohne ehrgeizige Emissionsminderungen und CO2-Entnahme verfehlen wir unsere Klimaziele“, sagt Pongratz. „Für den Hochlauf von CDR braucht es klare Regeln, den Ausbau neuer Methoden, den Schutz natürlicher Senken – und den Dialog mit der Gesellschaft.“
Quelle: CDRterra, Synthesefactsheet 2021-2025
