Klimaschutz: Warum negative Emissionstechnologien alternativlos sind

Der erforderliche Ausbau des CO₂-Abbaus ist mit beträchtlichen Herausforderungen teils aufsichtsrechtlicher, teils technischer Natur verbunden.

Die Mess-, Überprüfungs- und Berichterstattungsstandards müssen sich weiterentwickeln, um das Vertrauen in die Branche zu gewährleisten. Es müssen Fort- und Weiterbildungsangebote aufgebaut werden, um sicherzustellen, dass die erforderlichen Kompetenzen und Fähigkeiten vorhanden sind. Märkte für die Bewertung und den Handel entsprechender Lösungen müssen entstehen, damit Kapital in die Entwicklung und den Vertrieb zielführender Ansätze fließen kann. Das aus der Atmosphäre entfernte Kohlendioxid muss sicher und dauerhaft gelagert werden. Und es bedarf der Entwicklung völlig neuer Regulierungs- und Genehmigungsverfahren, um sicherzustellen, dass der CO₂-Abbau auf gerechte Weise erfolgt und den am stärksten vom Klimawandel betroffenen Orten und Bevölkerungsgruppen zugutekommt. Dabei liegt es in der Verantwortung der Politik, neue Parameter für Effizienz, Wirksamkeit, Zeitrahmen und mehr festzulegen. 

Die aktuell wohl dringlichste Herausforderung ist die Notwendigkeit zur Entstehung eines echten Markts – um weitere Investitionen anzulocken, muss die Branche eine starke Nachfrage nachweisen können. Sammelbestellungen von Kunden aus dem Privatsektor oder politische Veränderungen, die diese Technologie erfordern, könnten eine solide Grundlage für diesen entstehenden Markt bilden.

Vielversprechende Ansätze zum CO₂-Abbau

Positiv ist zu vermerken, dass es natürliche Systeme gibt, die CO₂ im Rahmen des natürlichen Kohlenstoffkreislaufs der Erde binden. Wissenschaftler und Unternehmer können von diesen Systemen lernen, um Lösungen auf den Weg zu bringen und zu erweitern, die diese natürlichen Prozesse entweder direkt nutzen oder völlig synthetische Entsprechungen entwickeln.

Aufforstung

Bäume und Pflanzen binden große Mengen an CO₂, und das Pflanzen von Bäumen wird seit langem als Mittel zur Bekämpfung des Klimawandels eingesetzt. (Zusätzlich könnte die Umstellung auf Holzwerkstoffbau die Nachfrage nach einem wirksamen Kohlenstoffspeicher ankurbeln.) Sobald diese Biomasse jedoch abstirbt, zerfällt sie und setzt den gebundenen Kohlenstoff wieder frei. 

Ein möglicher Ansatz zur Verhinderung dieser Freisetzung wäre die genetische Veränderung von Pflanzen: Forschende haben bereits Wege gefunden, Reispflanzen mithilfe von Künstlicher Intelligenz genetisch so zu verändern, dass ihre Wurzeln gerade nach unten wachsen, anstatt sich horizontal auszubreiten. Da diese Wurzeln tief in den Boden reichen, können sie sich nicht zersetzen und beim Verrotten Kohlenstoff in die Atmosphäre freisetzen.  

Biokohle

Biokohle wird aus einer Vielzahl biotischer Stoffe hergestellt, insbesondere aus Landwirtschaftsabfällen (Reisschalen, Nussschalen usw.), die bei Erhitzung auf hohe Temperaturen in einer sauerstoffarmen Umgebung ein kohlenstoffreiches, kohleähnliches Material bilden. Biokohle ist sehr stabil, sodass der Kohlenstoff für Hunderte oder Tausende von Jahren gespeichert werden kann. Wird sie unter der Erde vergraben oder um Pflanzen herum ausgestreut, hat das den doppelten Vorteil, dass CO₂ für Hunderte von Jahren gespeichert bleibt, was wiederum den Boden nährt und den Bedarf an Düngemitteln verringert. Biokohle wird bevorzugt aus Lebensmittelabfällen aus Haushalten oder Restaurants hergestellt, kann aber aus fast jedem biotischen Material gewonnen werden: Holz, Laub, sogar Tierdung.  Applied Carbon setzt KI-gestützte Roboter ein, um Biokohle in den Boden einzubringen.

Direct Air Capture (DAC)

DAC-Anlagen leiten Luft durch kohlenstoffabscheidende Stoffe. Die Orca-Anlage von Climeworks, deren Pilotprojekt mit geothermischer Energie in Island betrieben wird, ist die erste kommerziell erhältliche DAC-Anlage. Ventilatoren saugen Luft an und leiten sie über einen porösen Stoff, der CO₂ an seiner Oberfläche bindet. Um den Kohlenstoff zu extrahieren, wird die Anlage auf 100 °C erhitzt, und der konzentrierte Kohlenstoff wird durch Mineralisierung unterirdisch gelagert, wo er mit Wasser vermischt wird und sich mit Basaltgestein verbindet und zu Stein wird. Eine Anlage kann der Luft täglich 10 Tonnen CO₂ entziehen. 

Heirloom betreibt die erste DAC-Anlage in den USA im kalifornischen Tracy mit einer Methode, die den natürlichen Prozess der Bindung von CO₂ aus der Luft in Kalksteingestein von Jahren auf Tage beschleunigt. Dabei wird zerkleinerter Kalkstein in einem Brennofen erhitzt und in Kohlendioxid und Kalziumoxidpulver aufgespalten. Das Kohlendioxid wird extrahiert, gespeichert und in Beton gebunden, der von CarbonCure Technologies hergestellt wird. Anschließend wird das Kalziumoxidpulver mit Wasser gemischt, um Kalziumhydroxid zu bilden. Dieses Pulver wird auf Schalen gestreut, die drei Tage lang Kohlendioxid aus der Luft aufnehmen und wieder zu Kalkstein werden. Der Zyklus wird dann wiederholt. Heirloom geht davon aus, dass die Kosten für diese Methode bis 2035 auf weniger als 100 US-Dollar pro Tonne gesenkt werden können. 

Vesta will sich das natürliche Mineral Olivin zunutze machen, um die Kapazität der Kohlenstoffsenken an den Küsten zu erhöhen. Das Unternehmen plant, die natürliche chemische Verwitterung von Olivin zu beschleunigen, indem es große Mengen des Minerals zu Sand mahlt und an Küsten ausbringt, wo es sich im Wasser auflöst und die CO₂-Bindung beschleunigt. Als alkalischer Stoff kann Olivin auch dazu beitragen, der durch den Klimawandel verursachten Versauerung der Meere entgegenzuwirken. Ähnlich wie Olivin kann auch Basalt zum CO₂-Abbau durch Mineralisierung eingesetzt werden: Wissenschaftliche Studien haben nachgewiesen, dass die Behandlung mit gemahlenem, in Basalt gebundenem CO₂ den Ertrag von Agrarflächen steigert.

BiCRS (Biomass Carbon Removal and Storage)

Der Reiz von Bioöl liegt auf der Hand: Es birgt das Potenzial, CO₂ freisetzendes Öl wieder in den Boden zu bringen, aus dem es stammt. Charm Industrial verwendet landwirtschaftliche Nebenprodukte aus Maisernten, die bereits CO₂ gebunden haben, und wandelt sie in stabiles, nicht brennbares, dickflüssiges Bioöl um. Ähnlich wie bei Biokohle wird dieses Öl durch schnelles Erhitzen von Biomasse auf 500 °C hergestellt. Das Öl wird dann in den Untergrund gepumpt, oft in dieselben Bohrlöcher, aus denen es entnommen wurde. Es ist sehr stabil und verfestigt sich innerhalb von Tagen oder Wochen nach der Injektion zu einem Gestein. Dank einer schlanken Infrastruktur kann Charm Industrial in unmittelbarer Nähe von landwirtschaftlichen Feldern arbeiten und so die transportbedingten Emissionen reduzieren.

Elektrochemische Entfernung von Kohlendioxid aus dem Meer  

Der Ozean enthält mehr Kohlendioxid als jeder andere Teil der Biosphäre. Ein innovativer Ansatz nutzt die Elektrochemie zum CO₂-Abbau. Bei dieser Methode wird Meerwasser durch eine elektrochemische Anlage gepumpt, die Wasser- und Salzmoleküle in saure und basische (alkalische) Lösungen umwandelt. Die basische Lösung wird ins Meer zurückgeführt, wodurch die Alkalinität des Meerwassers erhöht wird – und damit auch seine Fähigkeit zur Absorption von CO₂ aus der Atmosphäre. Die saure Lösung kann auch verwendet werden, um CO₂ aus dem Meerwasser zu ziehen. 

Wie können Unternehmen das Wachstum der Branche zum CO₂-Abbau fördern?

Wer die Welt verändern will, muss bei sich selbst anfangen – das gilt in ganz besonderer Weise für den Beitrag, den Unternehmen zur Förderung des CO₂-Abbaus leisten können, indem sie:

• die eigene CO₂-Bilanz unter Berücksichtigung aller direkten und indirekten Emissionen analysieren, die durch ihre Wirtschaftstätigkeit verursacht werden,

• Verantwortung für diese Emissionen übernehmen und ggf. den Kauf von Gutschriften als Möglichkeit zu ihrer Neutralisierung prüfen,

• Bereiche ermitteln, in denen das eigene Unternehmen das Wachstum der Branche zugunsten von Stakeholdern wie Mitarbeitenden, Lieferanten und Kunden unterstützen kann,

• Möglichkeiten zur Bündelung der Nachfrage durch vorgezogene Marktzusagen prüfen (siehe unten), 

• Aufklärung betreiben und sich für den Ausbau staatlicher Fördermaßnahmen einsetzen.

Vorgezogene Marktzusagen

Vorgezogene Marktzusagen (Advance Market Commitments, AMCs) sind ein neuartiges Instrument zur Finanzierung des CO₂-Abbaus und zur Senkung der damit verbundenen Kosten, um den CO₂-Abbau als wirtschaftliches Ziel zu etablieren und das Wachstum der Branche auf das erforderliche Gigatonnen-Niveau zu fördern. Der entsprechende Rahmen wurde ursprünglich zur Förderung der Impfstoffentwicklung in Entwicklungsländern geschaffen. Konkret verpflichten Käufer aus dem privaten oder öffentlichen Sektor sich dazu, über einen bestimmten Zeitraum Dienstleistungen zum CO₂-Abbau in bestimmtem Umfang abzunehmen. Auf diese Weise wird eine Grundnachfrage festgelegt, die Investitionssicherheit signalisiert und dazu beiträgt, dass diese neuen Technologien in einem weniger riskanten Umfeld finanziert werden.

Im Wesentlichen geht es dabei darum, nebulöse Verpflichtungen zur Nachhaltigkeit in verbindliche Verträge zur Finanzierung des CO₂-Abbaus zu verwandeln. Ein Konsortium aus technischen Fachleuten investiert das Geld der Käufer in eine breite Palette von Unternehmen, die Leistungen zum CO₂-Abbau erbringen. Nach Abbau der festgelegten Menge CO₂ werden die Lieferanten bezahlt und den Käufern entsprechende Gutschriften für die erzielten negativen Emissionen ausgestellt.

Ein großer Vorteil dieses Ansatzes liegt darin, dass er das Risiko auf eine Vielzahl von Anbietern von CO₂-Abbauanlagen verteilt. Der Hauptwert besteht jedoch darin, dass durch Investitionen in großem Umfang die Finanzierung und Nachfrage aus vielen Quellen gebündelt wird. Autodesk hat gemeinsam mit anderen Partnern 100 Millionen USD (ca. 94 Millionen Euro) in das Konsortium Frontier AMC investiert, das sich zum Kauf negativer Emissionen mit einem Gesamtwert von 1 Milliarde USD verpflichtet hat.

Privatwirtschaftliche Initiativen erfordern einen aufsichtsrechtlichen Rahmen

Ihr Entstehen verdankt die CO₂-Abbau-Branche größtenteils Investitionen des Privatsektors im Rahmen weitreichender Unternehmensverpflichtungen zur Dekarbonisierung des eigenen Geschäftsbetriebs. Autodesk hat die Emissionen in der gesamten Geschäfts- und Wertschöpfungskette seit 2021 neutralisiert. Microsoft wirtschaftet seit 2012 kohlenstoffneutral und hat im Rahmen der Verpflichtung, bis 2030 eine negative CO₂-Bilanz zu erreichen, Verträge abgeschlossen, um 2,5 Millionen Tonnen Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu entfernen. Der Immobilienkonzern JLL will bis 2030 sämtliche Gebäude klimaneutral betreiben. Auch Apple hat sich verpflichtet, bis 2030 den gesamten Stromverbrauch in seiner Lieferkette auf erneuerbare Energiequellen umzustellen. 

Ein Großteil dieser Aktivitäten basiert auf Gutschriften und Kompensationen: Anbieter von Leistungen zum CO₂-Abbau stellen Gutschriften aus, während Unternehmen, die Emissionen verursachen, durch den Kauf solcher Gutschriften die eigenen Emissionen kompensieren und eine weitere Dekarbonisierung subventionieren. 

Dieser Ansatz ist insofern problematisch, als seine tatsächliche Wirkung sich schwer messen lässt und im schlimmsten Fall ein Mechanismus entsteht, der die Dekarbonisierung verzögert. Es darf für Unternehmen nicht möglich sein, sich ihrer Verantwortung durch bloße Kompensation zu entziehen. Darüber hinaus führen starke Qualitätsschwankungen dazu, dass der Kauf von Gutschriften womöglich nicht in jedem Fall die erwarteten Kohlenstoffeinsparungen bringt. Einmal angenommen, eine Gutschrift wird von einer forstwirtschaftlichen Organisation ausgestellt, die nachhaltige Forstwirtschaft und Naturschutz betreibt, und dann von einem Unternehmen auf einem anderen Kontinent gekauft – welche aufsichtsrechtlichen Maßnahmen würde dann verhindern, dass die Bäume, die eigentlich geschützt werden sollten, abgeholzt werden? 

Wichtig ist zudem eine eindeutige Unterscheidung zwischen Methoden zur Reduzierung der Emissionen einerseits und CO₂-Abbau andererseits: Im ersten Fall soll vermieden werden, dass Treibhausgase in die Atmosphäre gelangen, im zweiten werden Treibhausgase entfernt, die sich bereits in der Atmosphäre befinden. Beide Ansätze sind für eine effektive Bekämpfung der Klimakrise unverzichtbar und müssen Hand in Hand gehen. Zur Reduzierung der aktuell sehr hohen Kosten für den CO₂-Abbau sind massive privatwirtschaftliche Investitionen sowie staatliche Maßnahmen zur Schaffung eines entsprechenden aufsichtsrechtlichen Rahmens erforderlich.

Parallel dazu sind Regierungsbehörden und öffentliche Versorgungsbetriebe weltweit gefordert, sich verstärkt um die Reduzierung der eigenen Emissionen zu bemühen. US- und EU-weit entsteht nahezu die Hälfte der Treibhausgasemissionen im öffentlichen Sektor. Erschwerend kommt hinzu, dass die Umstellung auf neue Technologien und Verfahren oft nur schleppend vorangeht und öffentliche Betriebe weniger dem in der Privatwirtschaft herrschenden Innovationsdruck ausgesetzt sind. Dafür unterliegen sie zumeist strengeren Regulierungen, die ein hohes Maß an Datentransparenz und Kommunikation gewährleisten.

Kurzfristig kommt es vor allem darauf an, dass staatliche Vorschriften für Umweltgenehmigungen und einschlägige Leistungsstandards aktualisiert werden, um die Voraussetzungen für ein Wachstum im Bereich der Kohlenstoffbeseitigung zu schaffen. Im nächsten Schritt müssen aufsichtsrechtliche Kapazitäten und Protokolle aufgebaut und spezifische KPIs festgelegt werden, um den Erfolg politischer Maßnahmen zum CO₂-Abbau zu messen. Weiterhin liegt es in der Verantwortung der Behörden, über Fortschritte und Rückschläge zu berichten und diese zu analysieren, zu überprüfen, ob die Leistungs- und Konformitätsstandards eingehalten werden, und Bündnisse zwischen allen Organisationen des öffentlichen Sektors zu bilden, die in Technologien und Methoden zum CO₂-Abbau investieren.

Weltweite Maßnahmen zum CO₂-Abbau

Das US-Energieministerium subventioniert kommerzielle DAC-Konsortien mit Subventionen in Höhe von bis zu 1,2 Milliarden USD – die weltweit größte Einzelinvestition in den CO₂-Abbau. Im Rahmen von Project Cypress, das ebenfalls Teil dieses Maßnahmenpakets ist, sollen Climeworks, Heirloom und das Forschungs- und Technologieunternehmen Battelle mit der Errichtung einer DAC-Anlage im Bundesstaat Louisiana beauftragt werden. Die Regierung stellt außerdem 2,5 Milliarden USD für die Wiederaufforstung nach Waldbränden, 2,5 Milliarden USD für die Speicherung von CO₂ und 2,1 Milliarden USD in Form von zinsgünstigen Darlehen für die Logistikinfrastruktur bereit. 

Auch in Europa setzt sich zunehmend die Einsicht durch, dass die staatliche Förderung des CO₂-Abbaus alternativlos ist. Großbritannien hat sich verpflichtet, bis 2030 fünf Millionen Tonnen Treibhausgase aus der Atmosphäre zu entfernen, und plant, über einen Zeitraum von 10 Jahren 20 Milliarden GBP (ca. 24 Milliarden Euro) in dieses Ziel zu investieren. Portugal hat als erster EU-Mitgliedsstaat CO₂-Abbau-Ziele gesetzlich verankert. 

In Kanada investiert die ölreiche Provinz Alberta 1,24 Milliarden Dollar in den CO₂-Abbau und fördert damit den Anschluss der neu entstehenden Branche an etablierte Ölraffinierungsverfahren. Auch in den Schwellenländern gibt es ausgesprochen positive Entwicklungen. In unmittelbarer Nähe eines der größten Kaffeeverarbeitungsbetriebe im zentralafrikanischen Kamerun stellt  NetZero  Biokohle aus Kaffeekirschenschalen her, die normalerweise als Abfall entsorgt werden. Die hier produzierte Biokohle (bis zu 2.000 Tonnen pro Jahr) kann von den örtlichen Kleinbauern zur Aufwertung der Böden verwendet werden. NetZero hat bereits eine zweite Anlage in Brasilien eröffnet, die über die doppelte Kapazität der ersten Anlage verfügt.

CO₂-Abbau in großem Maßstab ist heute keine Option, sondern eine absolute Notwendigkeit. Um dem Klimawandel entgegenzuwirken, müssen Unternehmen diese neue Branche in ihre Abläufe integrieren und durch Förderung von Innovation dazu beitragen, dass sie dem gewaltigen Ausmaß der weltweiten CO₂-Emissionen gewachsen ist. Eine ausgereifte CO₂-Abbau-Branche, die in der Lage ist, das ökologische Gleichgewicht der Welt wiederherzustellen, kann dafür sorgen, dass die Treibhausgasbilanz bei jeder wirtschaftlichen Entscheidung berücksichtigt wird und jeder einzelne Wirtschaftsakteur seine CO₂-Emissionen auf allen Ebenen reduziert. 

Es liegt in der kollektiven Verantwortung, dafür zu sorgen, dass diese Technologie allgemein erschwinglich wird und dass große und kleine Unternehmen Zugang zu den benötigten Instrumenten haben. Das Engagement sowohl des privaten als auch des öffentlichen Sektors für die Erweiterung und Optimierung von Technologien zum CO₂-Abbau ist eine unverzichtbare Voraussetzung für die Abwendung der Klimakatastrophe. Unternehmen sind gefordert, durch Förderung von Innovationen und eigenes Handeln eine Zukunft zu sichern, in der Technologie und Natur zusammenwirken, um ein nachhaltiges Erbe für kommende Generationen zu schaffen.