Umweltschutz und Klimawandel Das Filtern von CO₂ bleibt teuer – und das Einsparen weiter wichtig

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Neben der Einsparung von CO₂ für den Umweltschutz zur Einhaltung gesetzter Klimaziele gibt es einige weitere Konzepte, die von Forschenden verfolgt werden. Etwa Direct Air Capture, mit der Kohlendioxid aus der Luft gefiltert werden soll. Doch diese Technologie wird laut Annahmen der ETH Zürich selbst mit entsprechender Skalierung nicht so kostengünstig wie erwartet.

Den Ausstoß von Treibhausgasen zu reduzieren, ist eine der größten Aufgaben unserer Zeit, wenn wir es nicht nur bequem und komfortabel haben wollen, sondern wenn es auch so bleiben soll. Der negative Effekt von Treibhausgasen in der Atmosphäre wird mit der Erderwärmung in Verbindung gebracht. Je wärmer die Erde wird, desto mehr, oft verheerende Auswirkungen haben die Änderungen auf wichtige Wetter- und Ökosysteme mit Einfluss auf das Wetter.

Ein Beispiel: Der Golfstrom ist ein wichtiger Teil des ozeanischen Wärmeflusses und trägt zur Regulation des Klimas bei, insbesondere in Europa. Wenn der Golfstrom abkühlt, kann dies zu veränderten Wetterbedingungen führen, darunter kühlere Temperaturen und veränderte Niederschlagsmuster. Es könnte auch zu einer Abschwächung oder Verschiebung des Golfstroms führen, was wiederum das ökologische Gleichgewicht im Nordatlantik stören und langfristig das Klima in anderen Teilen der Welt beeinflussen könnte.

Direct Air Capture – der CO₂-Sauger

Das Ziel ist also, sehr vereinfacht ausgedrückt, klar: Wir wollen so viel CO₂ wie möglich vermeiden oder aus der Luft holen, damit sich die Erde nicht weiter erhitzt. Viele Länder haben dafür hohe Klimaziele ausgerufen. Die Schweiz möchte bis zum Jahr 2050 klimaneutral werden und fünf Millionen CO₂ aktiv aus der Luft filtern, um es unterirdisch zu speichern.

Direct Air Capture (DAC) heißt dieses Vorgehen. Eine Anlage, die beweist, dass das machbar ist, gehört dem schweizerischen Unternehmen Climeworks, einem Spinn-off der ETH Zürich. Die größte Anlage von Climeworks, Orca, ging im September 2021 auf Island „auf Saugstation“ und machte damals Schlagzeilen. Zwar ist es attraktiv, die schädlichen Gase einfach aus der Luft extrahieren zu können.

Doch die Technologie ist gleichzeitig teuer und damit nicht sonderlich attraktiv. Die Hoffnung ist allerdings, dass DAC-Anlagen wie die auf Island bei größerer Skalierung wirtschaftlicher werden. Forschende der ETH sagen, dass die Technologie nicht so kostengünstig werden könnte, wie in der Vergangenheit angenommen wurde.

Wie teuer ist es, eine Tonne Kohlendioxid aus der Luft zu nehmen?

Pro Jahr entzieht die Orca-Anlage von Climeworks der Luft 4.000 Tonnen. Angesichts dessen, dass die Schweiz allein mindestens 5 Millionen Tonnen CO₂ aus der Luft abscheiden will, gibt’s also noch viel zu tun. Die Kosten pro Tonne: 1.000 bis 1.300 US-Dollar. Ein teurer Spaß, der aber unvermeidlich wird, wenn wir die Erderwärmung stoppen oder zumindest verlangsamen wollen.

Mittels einer neuen Berechnungsmethode mit Blick auf die zukünftigen Kosten verschiedener DAC-Technologien haben die Forschenden von der ETH nun also herausgefunden, dass sie mit zunehmender Skalierung zwar billiger werden, jedoch nicht so günstig wie angenommen. „Statt der oft kolportierten 100 bis 300 Dollar pro Tonne CO₂ dürfte der Preis eher bei 230 bis 540 Dollar liegen“, heißt es auf der Webseite der ETH. Die neue Methodik wurde von Bjarne Steffen, Professor für Klimafinanzierung an der ETH, Doktorandin Katrin Sievert und Professor Tobias Schmidt entwickelt.

Das Ergebnis zeigt, dass wir es uns nicht leisten sollten, nur auf DAC-Technologien zu setzen, um Klimaziele zu erreichen, sondern auch aufs Einsparen von Treibhausgasen. „Die Verfügbarkeit von DAC-​Technologien sollte auf keinen Fall unsere Anstrengungen reduzieren, CO₂-Emissionen zu vermeiden. Gleichzeitig dürfen wir aber auch nicht mit dem Ausbau von DAC-​Anlagen warten, da wir diese Technologien für kaum vermeidbare Emissionen brauchen“, so Steffen.

Drei DAC-Technologien auf dem Kostenprüfstand

Mit dem neuen Modell wurden drei DAC-Methoden auf ihre Kosteneffizienz bei Skalierung überprüft. Die Methode, die auch beim Orca angewandt wird, bindet über festes Filtermaterial mit einer großen Oberfläche Kohlendioxid. Bis 2050 könnte dieses Vorgehen zwischen 280 und 280 US-Dollar pro Tonne kosten.

Wird CO₂ als wässrige Lösung mit Kaliumhydroxid

abgeschieden, wie es etwa die Firma Carbon Engineering tut, dann kostet das in den Augen der Forschenden bis 2050 zwischen 230 und 540 US-Dollar pro Tonne. Der Preis für die CO₂-Abscheidung mit Kalziumoxid aus Kalkstein liegt schätzungsweise bis 2050 zwischen 230 und 835 US-Dollar pro Tonne.

Die Schätzung dieser Kosten ist freilich schwierig, denn die DAC-Technologien sind bisher nicht lang genug im Einsatz, um die Preisentwicklung aufgrund historischer Daten vorherzusagen. Deswegen haben sich die Forschenden von der ETH auf die Komponenten und die dafür benötigten Ressourcen konzentriert. „Diese Komponenten liessen sie dann von 30 Expert:innen aus der Industrie daraufhin bewerten, wie komplex ihr technologisches Design ist und wie gut sie standardisierbar sind“, so die ETH.

Schwierig sei auch abzuschätzen, welche DAC-Methode sich in Zukunft durchsetzen wird, so Katrin Sievert in der Erstautorin der Studie „Considering technology characteristics to project future costs of direct air capture“, die im Magazin Joule erschienen ist. Es sei jedoch keine Option, sich nur auf eine Technologie zu konzentrieren. (sb)

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