Die gigantische Herausforderung: Warum wir negative Emissionen brauchen

Wir wissen schon lange, dass die Erwärmung der Erde sich linear mit der CO2-Konzentration in der Luft entwickelt (Quelle). Bevor der Mensch im Zuge der Industrialisierung angefangen hat die Atmosphäre zu verändern, lag der Anteil an CO2 in der Luft bei ca. 280 ppm (parts-per-Million, also 0,028%). Die Klimaforscher sagen, wir sollten nicht mehr als 350 ppm haben. Aber aktuell sind wir schon bei 410 ppm und wir fügen jedes Jahr noch 2.5 ppm hinzu.

Und das Blöde ist: einmal ausgestoßenes CO2 bleibt – in menschlichen Zeit-Dimensionen gedacht – fast für immer in der Luft. Es dauert 50 Jahre bis 50% von einmal ausgestoßenem CO2 aus der Luft durch natürliche Prozesse wieder entfernt wird (Quelle). Wenn man aber CO2 entfernt entsteht eine sofortige Wirkung auf den Treibhauseffekt.

Die folgende Grafik zeigt in den Farbverläufen die globale Temperatur für die verschiedenen Szenarien der Klimaforscher (Quelle). Wenn wir nichts an unserem Verhalten ändern, landen wir ganz oben RECHTS. Da ist unsere Zivilisation am Ende. Selbst beim Dritten von unten muss “net zero” bis 2080 erreicht werden. Nur wenn wir bis 2060 bei “net zero” sind, schaffen wir es ins unterste Modell.

Alleine durch globale Reduktion der Ausstösse ist das meines Erachtens nicht zu schaffen. Dazu fehlt der flächendeckende politische Wille, ärmere Länder haben dafür nicht genug Power und es gibt einige Sektoren, die kaum zu dekarbonisieren sind. Das mit der Politik wird erst besser werden, wenn noch viel größere Katastrophen passiert sind. Leider.

Wir würden dann mit deutlich über 400 ppm so hoch liegen, dass es langfristig erhebliche und teilweise bedrohliche Veränderungen am Klimasystem geben wird.

Aber durch sogenannte “negative Emissionen”, d.h. das Entfernen von CO2 aus der Atmosphäre, können wir etwas dagegen tun. Und die gute Nachricht ist: wir wissen bereits, wie das geht! Vor uns liegt aber eine gigantische Aufgabe, denn es wird der Aufbau einer komplett neuen Industrie benötigt, die 3-mal so groß sein muss, wie die aktuelle Öl-Industrie.

Die ganze Welt hat einen gemeinsamen “Feind”, nur haben das viele noch nicht verstanden. Die Forscher beschreiben die Größe der nötigen Maßnahmen als vergleichbar mit der “Generalmobilmachung der Alliierten im 2. Weltkrieg – aber im globalen Maßstab”.

Alle erträglichen Klimamodelle des IPCC berücksichtigen bereits negative Emissionen

Keines der oben gezeigten auch nur halbwegs erträglichen Klimamodelle des IPCC kommt für die nächsten 50-100 Jahre ohne negative Emissionen aus. Die Klimaforscher rechnen fest damit, dass wir in den nächsten 20-50 Jahren gigantische Systeme bauen werden, die das von uns in den letzten 150 Jahren ausgestossene CO2 wieder aus der Luft holen.

Die ganze Welt müsste bis 2050-2060 bei Netto-Null-Emissionen sein, um die Erwärmung auf 1,5°C zu begrenzen (Quelle). OK, das erscheint wenig wahrscheinlich. Wenn wir wenigstens null-Emissionen bis 2050 schaffen, dann erreichen wir 1,5°C nur durch massiven Einsatz von negativen Emissionen (Quelle) . Forscher Glenn Peters hat das so dargestellt: Wenn wir die globale Erwärmung unter 1.4° halten wollen, müssen wir bis 2100 satte 260 Gigatonnen CO2 (grüne Fläche) aus der Luft holen (Quelle).

In nur 20 Jahren sind dafür im Jahr 2040 schon negative Emissionen in Höhe von 4 Gigatonnen pro Jahr nötig, das ist mehr als der aktuelle Jahres-Ausstoss der gesamten EU (Quelle)!

Hier kann man schon erahnen, was da für eine gigantische Aufgabe auf uns zu kommt…

Wie erreicht man negative Emissionen?

Die folgenden Grafiken zeigen die Wege, die CO2 nehmen kann (Quelle):

• a: Wir holen Kohlenstoff als Kohle, Öl, und Gas aus dem Boden und verbrennen ihn in die Atmosphäre. Böse!

• b: Mit Biokraftstoffen ergibt sich nur ein Kreislauf, das Auto fährt zwar, aber die CO2 Menge in der Luft bleibt gleich.

• c: Wenn wir den Kohlenstoff direkt aus den Verbrennungsgasen holen, können wir ihn wieder in die Erde packen. Immerhin Klimaneutral, aber das CO2 in der Luft wird nicht weniger.

• d: Wenn wir bei einer Biogasanlage das CO2 aus dem Abgas holen und wieder in die Erde packen erzeugen wir in dieser Reihe das erste Mal negative Emissionen! Hurra!

• e: Bei Direct Air Capturing (DAC) holen wir das CO2 mit großen Maschinen direkt aus der Luft und packen es unter die Erde. Dies ist die Lösung unseres Problems!

• f: Auch bei der beschleunigten Verwitterung von Gestein wird CO2 aus der Luft in die Erde geräumt – das Problem ist aber, das dauert Jahrzehnte und wir haben dafür nicht genug Zeit, damit fällt diese Option aus.

• g: Beim Aufforsten und durch verbesserte Landwirtschaft wird CO2 sozusagen im Boden gespeichert, immerhin ist das CO2 negativ, aber nicht sicher (z.B. Waldbrand oder Pflanzensterben durch Klimaveränderung!) und dauert auch zu lange.

• h: Und schließlich könnten wir noch mehr CO2 ins Meer räumen, aber das macht die Meere noch saurer und mit allen schlimmen Folgen für das Meeres-Leben.

Die vier letztgenannten Verfahren helfen uns also alle beim Wegräumen des CO2 und wir sollten (oder besser: wir müssen) alle vier auch einsetzen. Aber nur Bioenergie mit Abfangen des CO2 und Direct Air Capturing können uns schnell genug helfen. Für Bioenergie braucht man entsprechende landwirtschaftliche Flächen, aber die stehen in der nötigen Größenordnung nicht zur Verfügung und das konkurriert auch noch mit der Ernährung der Weltbevölkerung.

Am Ende bleibt uns nur DAC als Verfahren, das in der nötigen Größe skaliert werden kann und das schnell genug eine Wirkung erzeugen wird.

Fazit: Direct Air Capturing ist unsere einzige Chance unter 1,5-2°C Erwärmung zu bleiben

Wie oben erläutert müssen wir CO2 im Gigatonnen-Bereich aus der Luft holen um die Erderwärmung auf 1,5-2° zu begrenzen. Dafür werden wir sowieso alle o.g. Verfahren benötigen, und trotzdem werden wir immer noch gigantische Direct-Air-Capture-Systeme bauen und betreiben müssen.

Es gibt bereits diverse Forschungsprojekte und sogar schon einige Firmen, die sich mit DAC beschäftigen, darunter climeworks in Zürich und Global Thermostat sowie Carbon Engineering in den USA. Sie alle verwenden technische Anlagen, die große Mengen Luft ansaugen und das CO2 herausfiltern (was bei nur 0,04% Anteil in der Luft nicht einfach ist). Natürlich muss das dann mit CO2-freier Energie betrieben werden, sonst macht das alles keinen Sinn.

Aktuell kostet das Einfangen und Wegpacken von einer Tonne CO2 noch ca. US$ 600. In den nächsten 10 Jahren wird allerdings erwartet, dass die Kosten massiv sinken werden, US$ 100 sind jetzt schon absehbar.

Damit würden die oben genannten 4 Gigatonnen im Jahr 2040 ca. 400 Milliarden kosten. Finanziert wird das durch einen angemessenen CO2 Preis in Form einer CO2-Abgabe/Steuer. Das Brutto-Sozial-Produkt der Welt liegt bei 84 Billionen Euro, die weltweiten DAC Kosten würden also 0,4% des BSP ausmachen. Das erscheint machbar.

Übrigens: Weltweit werden lauf IMF die Unternehmen, die fossile Energien ausbeuten, mit US$ 5200 Milliarden subventioniert, weil die Staaten und Menschen die Folgeschäden bezahlen, nicht die Ölunternehmen (Quelle). Eigentlich ist unsere Energie einfach zu billig und müsste fast das doppelte kosten.

Wohin mit dem CO2?

Natürlich wäre es am besten, wenn wir diese vielen Megatonnen CO2 für etwas sinnvolles nutzen könnten. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, das eingefangene CO2 zu nutzen, bei den meisten Methoden wird das CO2 dann aber wieder frei (Kohlensäure für Getränke, synthetische Kraftstoffe). Das CO2 muss permanent “verstaut” werden. Und da bedeutet: Unter die Erde gepumpt werden. Zum Beispiel in leere, ehemalige Erdgaslager oder in Gesteinsschichten, wo sich das CO2 mit dem Gestein verbindet und verfestigt (Quelle). Es gibt auch einen Ansatz aus dem CO2 festen Kohlenstoff zu machen (quasi zurück in Kohle verwandeln), den man einfach auf eine Halde packen kann (Quelle).

Wir sollten uns CO2 als Müll vorstellen – leider kann man CO2 aber nicht sehen. Wenn unser Nachbar seinen Müll einfach vor seinem Haus abstellen würde, würde uns das immer noch nicht gefallen. Und wenn er uns freudig erzählen würde, dass er jetzt 50% weniger Müll vor seinem Haus aus die Strasse wirft, wäre das auch noch keine Lösung. Erst wenn er sich komplett um seinen Müll kümmert, sind wir zufrieden. Genauso geht es der Atmosphäre mit uns und unserem CO2.

Wie geht es weiter?

Direct Air Capturing (DAC) und Carbon Capture and Storage (CCS) ist heute da, wo die Solartechnik vor 15 Jahren war (Quelle). Wir wissen wie es geht, aber es ist noch zu teuer. Jetzt müssen wir es so hoch-skalieren, dass die Kosten erträglich werden. Dafür werden Unternehmer/Unternehmen gebraucht, die sich da ran wagen. Und wir brauchen die entsprechende gesetzliche Umgebung, denn die Herausforderung ist keine technische, sondern eine unternehmerische und politische.

Aktuell wichtigster Schritt: CO2 Bepreisung mit US$ 100 pro Tonne oder mehr wird die Umsetzung der Technologie im großen Maßstab ermöglichen.

Und wenn wir dann irgendwann weniger CO2 neu ausstossen, als wir per DAC aus der Luft holen, dann können wir das Klima-Rad auch wieder auf den Zustand zurückdrehen, wo wir vor 100 Jahren waren.

Die gigantische Dimension

Aus dem unten verlinkten Video von Climeworks kommt ein starkes Bild für die gigantische Größe des Problems. Climeworks hat das Ziel ausgegeben, dass sie bis 2025 1% des globalen CO2 Ausstosses einfangen wollen.

1% von aktuell ca. 40 Gigatonnen globalem Ausstoss sind 0,4 Gigatonnen. Und das ist nur ein Zehntel der (bereits oben erwähnten) 4 Gigatonnen im Jahr 2040. In 2040 brauchen wir dann 7,5 Mio Container.

So groß ist das Problem, das die Menschen in nur 150 Jahren erschaffen haben…

Link-Tips:

Video: Climeworks

Im folgenden Video stellt die DAC-Firma climeworks ihre Arbeit vor:

Video: Carbon Engineerung

Ein Video über die Firma Carbon Engineering:

Links

• Sehr guter Basis-Artikel in der New York Times über Climeworks:

• Scientist: ‘I’m pretty sure we will need carbon removal technologies’
• Studie: Direct Air Capture of CO2: A Key Technology for Ambitious Climate Change Mitigation (2019, Christian Breyer et al.)
• Studie: Techno-economic assessment of CO2 direct air capture plants (2019, Fasihi et al.)
• Stylised pathways to “well below 2°C” (2018, by Glen Peters)
• Studie: Biophysical and economic limits to negative CO2 emissions (2015, by Pete Smith et al.)
• Explainer: How scientists estimate ‘climate sensitivity’ (2018, by Zeke Hausfather)