Glossar: Methoden der CO2-Entfernung
Carbon Dioxide Removal (CDR): Die Entfernung von CO₂ aus der Atmosphäre mit anschliessender dauerhafter Speicherung. Die verschiedenen CDR-Methoden (siehe erweitertes Glossar) werden auch als Negativemissionstechnologien (NET) bezeichnet. Da dieser Begriff gesellschaftlich oft missverstanden wird, hat sich CDR durchgesetzt.
Carbon Capture and Storage (CCS): Der Prozess der CO₂-Abscheidung direkt an einer Emissionsquelle mit anschliessender Speicherung. Im Gegensatz zur CO2-Entfernung wird bei der Abscheidung das CO₂ direkt bei der Quelle «eingefangen», bevor es in die Atmosphäre gelangt (vermiedene Emissionen).
Carbon Capture and Utilization (CCU): Hier wird das an der Quelle abgeschiedene CO2 in Produkten genutzt oder direkt weiterverwendet, etwa als Kohlensäure in Getränken oder zur Produktion von synthetischen Treibstoffen. Wird der Kohlenstoff dabei langfristig ausserhalb der Atmosphäre gespeichert (z. B. in langlebigen Baumaterialien wie Recycling-Beton) spricht man von CCU mit Speicherung (CCUS).
Dekarbonisierung oder Entkarbonisierung: Bezeichnet die komplexen Prozesse der Umstellung einer Wirtschaftsweise, speziell die der Energiewirtschaft und Mobilität, in Richtung eines niedrigeren Umsatzes von Kohlenstoff.
Defossilierung: Sammelbegriff für die Substitution von kohlenstoffhaltigen Rohstoffen fossilen Ursprungs (z. B. Torf, Kohle, Erdöl, Erdgas) durch erneuerbare Rohstoffe zur Reduktion von Treibhausgasemissionen. Im Gegensatz zur Dekarbonisierung geht es hier nicht um eine generelle Reduktion des Einsatzes von Kohlenstoff, weshalb CCU und CCUS in der Defossilierung eine grössere Rolle spielen können.
CO₂-Kompensation: Verrechnen verursachter CO₂-Emissionen durch Reduktion oder Vermeidung von CO₂-Emissionen an anderer Stelle (z. B. durch den Einsatz erneuerbarer Energien oder den Schutz von Waldflächen). Im Gegensatz zu CDR wird dabei die Treibhausgasmenge in der Atmosphäre nicht verringert.
Bioenergie mit CO₂-Abscheidung und -Speicherung (BECCS): Technische Filtrierung von biogenem CO₂ aus der Energieerzeugung, unter anderem aus der Biogasproduktion und -aufbereitung von Methan, der Verbrennung von holzartiger Biomasse oder von Biomasse aus Paludikulturen, der Biomassevergasung und der Bioethanol-Produktion. Erprobt für Filtrierung aus Abgasen ist insbesondere die Filtrierung durch Amin- oder Carbonatwäsche.
Pflanzenkohle aus Pyrolyse von Biomasse (Biochar): Bei 400–700 °C und unter Ausschluss von Sauerstoff verkohlte Biomasse (Pyrolyse) bindet CO₂ langfristig als Kohlenstoff. Pflanzenkohle wird u. a. als Düngerzusatz, in der Tierhaltung, als Werkstoff, als Beimischung in Materialien und in der Umwelt- und Energietechnik eingesetzt.
(Wieder-)Aufforstung / Waldmanagement und Holznutzung: Der Schweizer Wald bindet jährlich rund 2.5 Mt CO₂ mehr, als durch Holznutzung wieder emittiert wird. Kohlenstoff wird in Biomasse und Böden im Waldökosystem gespeichert, geerntetes Holz in dauerhaften Anwendungen verwendet. Mögliche Massnahmen sind u. a. (Wieder-)Aufforstung, Waldflächenerweiterung durch (gelenkte) natürliche Sukzessionen, dauerhafte oder temporäre Stilllegung von Nutzwäldern, nachhaltiges Waldmanagement mit dauerhafter Nutzung von Holz.
Agroforstsysteme: Landnutzungssysteme in verschiedenen Formen, bei denen Gehölze (Bäume, Hecken, Sträucher) mit landwirtschaftlichen Flächen kombiniert werden. Durch diese Kombination wird auch eine höhere Kohlenstoffanreicherung im Boden gewährleistet. Die Fläche unter den Bäumen kann entweder als Garten- und Ackerbau oder als Weide genutzt werden. Traditionell sind das z. B. Streuobstwiesen, für CDR braucht es jedoch neuartige Systeme.
Bodenkohlenstoffsequestrierung/Bodenbewirtschaftung: Erhöhung des Kohlenstoffgehalts in Böden durch veränderte Bewirtschaftung. Dazu gehören ganzjährige Bodenbedeckung, organische Dünger und Kompost als Bodenzusatz, Direktsaat mit reduzierter Bodenbearbeitung, Flächenumwandlung von Acker in Dauergrünland, Agroforstwirtschaft und Pflanzenkohle als Bodenzusatz.
Wiederherstellung von Moor-/Feuchtgebieten und Paludikulturen: Mit Moorrenaturierungen können trockengelegte Moore von THG-Quellen zu leichten CO₂-Senken gemacht werden. Paludikultur umfasst jede Art der Biomassenutzung: von der Ernte spontaner Vegetation auf naturnahen Standorten bis hin zu neu angelegten Kulturen auf wiedervernässten Standorten. Dies unter Bedingungen, die den Torfkörper erhalten oder sogar eine neue Torfakkumulation begünstigen.
CO₂-negative Baustoffe: Bei der Herstellung von Baustoffen wie Zement oder Stahl wird viel CO₂ ausgestossen. Der Ersatz dieser Materialien durch CO₂-negative Baustoffe kann diese Emissionen vermeiden sowie zusätzliches CO₂ aus der Atmosphäre binden und speichern. Dazu gibt es viele Varianten: Carbonatisierung von Recyclingbeton, pflanzenkohlehaltige Materialien, langlebige Holzprodukte, Materialsysteme zum Beispiel aus Gestein und Carbonfasern. Je nach Wertschöpfungskette sind Baustoffe die Speicherkomponente von Kohlenstoff aus BECCS, DACCS, Waldmanagement, usw.
Direct Air Capture and Storage (DACS/DACCS): CO₂ durch technische Anlagen direkt aus der Luft entfernen. Es gibt zwei primäre Verfahrenstypen: Adsorption (low temperature), Absorption (high temperature). Speicherung primär in geologischen Speicherstätten verschiedener Art. DAC und CCS lässt sich auch mit Geothermie kombinieren, man spricht von CO₂-Plume Geothermal (CPG)
Künstliche Photosynthese: Mithilfe der künstlichen Photosynthese ist es theoretisch möglich, Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu entnehmen und den enthaltenen Kohlenstoff in langfristig lagerfähige Produkte umzuwandeln. Im Forschungsprojekt NETPEC wurde mithilfe eines photoelektrochemischen Verfahrens CO₂ aus der Atmosphäre aufgenommen und in kohlenstoffreiche Produkte wie Oxalat oder Kohlenstoffflocken umgewandelt. Diese könnten anschliessend langfristig eingelagert werden.
Beschleunigte Verwitterung (Enhanced Rock Weathering ERW): Bei der Verwitterung von Gesteinen wird der Atmosphäre dauerhaft CO₂ entzogen – die natürliche Verwitterung ist aber ein langsamer geochemischer Prozess. Durch Abbau von Gesteinen, deren Verarbeitung zu Gesteinsmehl und anschliessendes Ausbringen auf landwirtschaftliche Böden kann dieser Prozess extrem beschleunigt werden. Je nach Gesteinsart kann unterschiedlich viel CO₂ zurück ins Erdsystem geführt werden. Bei der Carbonatisierung wird z. B. Abbruchbeton mit CO₂ direkt begast (siehe Baustoffe).
Kohlenstoffspeicherung in Küstenzone (Blue Carbon): Ausweitung von vegetationsreichen Küstenökosystemen wie Salzmarschen, Seegraswiesen, Mangroven- und Tangwälder auf Ozean- und Küstenflächen.
Seegras/Algen Carbon Farming (Blue Carbon): Seegras und Algen werden gezüchtet, um CO₂ zu binden, das anschliessend in Biomasse oder anderen Produkten genutzt oder gespeichert wird. Eine Möglichkeit zur Speicherung ist das Versenken oder Deponieren der Biomasse, eine andere die Pyrolyse bzw. Verarbeitung zu Pflanzenkohle oder Bio-Öl.
Ozeandüngung (Ocean Fertilization): Nährstoffe wie Eisen werden in den Ozean eingebracht, um das Wachstum von Phytoplankton zu fördern, das CO₂ aufnimmt und bei seinem Absterben absinkt. Der Kohlenstoff verbleibt in der Tiefsee oder als Sediment am Meeresboden.
Künstlicher Auftrieb (Artificial Upwelling): Nährstoffe von ozeanischem Tiefenwasser werden heraufgepumpt, damit Algen, Zooplankton und Fische natürlich Kohlenstoff aufnehmen können. Nährstoffe fehlen oft in Oberflächenwasser. Die so entstehende zusätzliche Biomasse nimmt CO₂ auf und sinkt beim Absterben ab. Der Kohlenstoff verbleibt in der Tiefsee oder als Sediment am Meeresboden.
Alkalinitätserhöhung (Ocean Alkalinity Enhancement): Erhöhte Aufnahme von CO₂ durch Hinzufügen von säurebindenden Mineralien aus verwitterten Gesteinen (Silikat- und Karbonatgestein). Vergleichbar mit Enhanced Rock Weathering, nur mit Ausbringung im Ozean statt auf Land.
Direct Ocean Capture (DOC)/Electrolytic Oceanic CDR: Gelöster Kohlenstoff wird direkt aus dem Meerwasser durch eine Reihe elektrochemischer Prozesse entfernt. Das behandelte Meerwasser wird dann zurückgeführt. Der Ozean enthält 150-mal mehr Kohlendioxid als die Atmosphäre, sodass DOC potenziell effizienter werden könnte als DAC.