So funktioniert Carbon Capture and Storage (CCS)

CCS bzw. Carbon Capture and Storage bezeichnet die Abscheidung von CO₂ an der Quelle mit direkter oder zeitversetzter Speicherung. Dafür gibt es viele verschiedene Verfahren, aber meist dreht es sich bei CCS um die Speicherung von CO₂ im Boden oder unter dem Ozean.

Carbon Capture and Storage bietet vor allem Industriezweigen mit schwer oder nicht vermeidbaren Emissionen die Möglichkeit, ihre CO₂-Emissionen zu verringern. Dies ist zum Beispiel bei der Zementproduktion oder der Müllverbrennung der Fall.

Zudem kann mit CCS aus Bioenergieanlagen (BEC) und Verbrennung organischer CO₂-neutraler Müllanteile sogar eine negative CO₂-Bilanz erreicht werden – sogenannte Negativ-Emissionen. Dadurch wird ein positiver Effekt für das Klima erzielt, sofern die Speicherung des CO₂ richtig vollzogen und überwacht wird.

Denn das Ziel von Carbon Capture and Storage ist es, Kohlenstoffdioxid dem natürlichen Kohlenstoffkreislauf der Erde durch die unterirdische oder untermeerische Speicherung so lange wie möglich der Atmosphäre zu entziehen.

1. Pre-Combustion Capture

Bei der Pre-Combustion wird der Brennstoff in ein wasserstoffreiches Synthesegas umgewandelt. Durch eine sogenannte „Wassergas-Shift-Reaktion“ wandelt sich dieses primär zu CO₂ und H2 – also Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff. Das CO₂ wird dann abgeschieden, während der Wasserstoff verbrannt wird.

2. Post-Combustion Capture

Nachdem der Brennstoff im Kraftwerk verbrannt wurde, wird bei diesem Verfahren das CO₂ aus den Abgasen herausgeschieden. Dafür wird es mithilfe von Aminen aus den Abgasen herausgewaschen. Alternativ kann das CO₂ mithilfe eines chemischen Absorptionsverfahren (Carbonate Looping) in fester Form an beispielsweise Kalziumoxid gebunden werden.

3. Oxyfuel Combustion Capture

Bei diesem Prozess werden kohlenwasserstoffbasierte Energieträger mit reinem Sauerstoff verbrannt. Dadurch liegt der Anteil an Kohlenstoffdioxid bei rund 80 Prozent. Anschließend wird durch das Herunterkühlen der Wasserdampf auskondensiert und die anderen Gase wie Stickstoff, Sauerstoff und Argon abgeschieden, sodass nur noch das CO₂ zurückbleibt.

Übrigens: Neben diesen drei Verfahren gibt es noch weitere – zum Beispiel Direct Air Capture (DAC), wo CO₂ aus der Luft angesaugt, gebunden und abgeschieden wird, und Bio Energy Capture (BEC), bei dem CO₂ aus industriell verwendeter Biomasse abgeschieden wird.

1. Alte Erdgas-/Erdölspeicher

Durch die Förderung von Erdöl und Erdgas gibt es mittlerweile viele alte Erdöl- bzw. Erdgasspeicher. In diesen alten, leeren Gas- oder Ölfeldern ließe sich das komprimierte und flüssige CO₂ verschließen. Die Speicher können entweder unterirdisch an Land (on-shore) oder unter dem Meer (off-shore) sein.

2. Salzhaltige Aquifere

Die sogenannten „Salinen Aquifere“ sind poröse Gesteinsschichten, die Salzwasser führen. Sie sind durch dichte Gesteinsschichten abgetrennt und befinden sich unterirdisch (on-shore) sowie untermeerisch (off-shore) – zum Beispiel in der Nordsee. Dieses CO₂-Speicherungsverfahren unterteilt sich nochmal in drei weitere, die den Einschluss, die Auflösung im Wasser und die Umwandlung von CO₂ in Karbonate enthalten.

3. Kohleflözen

CO₂ kann in tiefliegende oder stillgelegte Kohleflözen eingelagert werden. Kohleflözen sind unterirdische Gesteinsschichten, die noch große Mengen an Kohle enthalten oder mal enthalten haben. Auch hier gibt es mehrere Untermöglichkeiten. Eine davon ist die Adsorption: Dabei haftet sich das CO₂ an die Kohleoberfläche, wodurch Methan frei wird, was im Rahmen von CCU genutzt werden kann.

CCU bedeutet Carbon Capture and Utilization bzw. Carbon Capture and Usage. Das aufbereitete CO₂ kann nicht nur gespeichert und eingelagert werden, wie es bei Carbon Capture and Storage der Fall ist. Es kann alternativ auch für verschiedenste Dinge nutzbar gemacht werden.

So wird bei CCU das abgeschiedene CO₂ für Dinge wie zum Beispiel für Feuerlöscher oder als Kohlensäure für Getränke genutzt. Neben dieser direkten Nutzung von Kohlenstoffdioxid kann es auch indirekt für Chemikalien genutzt oder via Power to Gas/Liquid/Solid weiterverwertet werden.

Carbon Capture and Storage ist ein zukunftsweisendes und sehr komplexes Thema, das keine einfache Lösung bietet. Die Speicherung von Emissionen im Boden oder im Meeresgrund können Vorteile für das Klima bringen – sofern sie richtig durchgeführt und überwacht werden.

Auch die neue Bundesregierung hat im Koalitionsvertrag zugesichert, zeitnah die politischen Rahmenbedingungen für CCS in Deutschland zu schaffen. Der Fokus soll dabei auf schwer und nicht vermeidbaren Emissionen liegen. Primär wird die Speicherung off-shore erfolgen, kann unter Umständen aber auch on-shore passieren. Meeresschutzgebiete wie das Wattenmeer sind von der Speicherung ausgenommen. Was für Deutschland noch Neuland ist, ist für andere europäische Staaten teilweise schon gang und gäbe.

Denn tatsächlich nutzen einige Öl- und Gasunternehmen die CCS-Technologie schon länger. Länder wie Norwegen und Dänemark betreiben bereits Felder unter der Nordsee, in denen CO₂ eingespeichert wird. Das abgetrennte CO₂ wird in geologisch geeigneten Tiefenspeichern, die über lange Zeiträume stabil sind, gespeichert. Sicherheitsstandards und umfassende wissenschaftliche Untersuchungen gewährleisten eine sichere Lagerung.

Tipp: Weitere Informationen zur gesetzlichen Lage von CCS finden Sie im Kohlendioxidspeicherungsgesetz.