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CO2 aus der Atmosphäre entfernen?
Carbon Removal, auch Carbon Dioxide Removal (CDR), ist der Prozess der Abscheidung von CO2 aus der Atmosphäre und dessen Einschluss in Kohlenstoffsenken. Einige Lösungen und Techniken werden bereits in kleinem Maßstab eingesetzt, andere befinden sich noch in einem frühen Stadium der Entwicklung.
Damit ein Verfahren oder eine Technologie als Carbon Removal angesehen werden kann, müssen vier Bedingungen erfüllt sein:
- CO2 wird physisch aus der Atmosphäre entfernt.
- Das entnommene CO2 wird dauerhaft außerhalb der Atmosphäre gelagert.
- Während des Prozesses generierte Emissionen werden in der Gesamtbilanz berücksichtigt.
- Während des Prozesses generierte Emissionen sind geringer als die produzierten Negativemissionen.
Carbon Removal darf nicht mit Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS) oder -nutzung (CCU) verwechselt werden. CCS bezeichnet ein Verfahren, bei dem das durch die Verwertung fossiler Ressourcen entstandene CO2 abgeschieden und unterirdisch eingeschlossen wird. CCU verwendet CO2, um kurzlebige Produkte wie Plastik oder synthetische Brennstoffe herzustellen. Früher oder später landet das CO2 wieder in der Atmosphäre. Ausschließlich Carbon Removal bewirkt dauerhafte Entnahmen aus der Atmosphäre und trägt damit zu sinkenden CO2-Konzentrationen bei.
cr.why
Emissionsreduktion alleine reicht nicht aus!
Um die globalen Klimaziele zu erfüllen, hat die Vermeidung und Reduktion von Emissionen Priorität. Allerdings stehen die dafür benötigten Technologien mittelfristig noch nicht zur Verfügung, so dass laut Weltklimarat (IPCC) auch die großskalige Entnahme von CO2 aus der Atmosphäre notwendig ist.
Die Größenordnung dieser Entnahme liegt ab 2030 bis Ende des Jahrhunderts voraussichtlich zwischen 4,5 und 15 Gt CO2 pro Jahr. Dies entspricht etwa 15 bis 50 Prozent der heutigen jährlichen globalen anthropogenen CO2-Emissionen.
Unabhängig davon, ob die Weltgemeinschaft die globale Erwärmung auf 1,5 °C oder 2 °C begrenzen möchte, der Einsatz von Carbon-Removal-Technologien ist unausweichlich.


cr.how
Welche Technologien können helfen?
Negativemissionstechnologien (NETs) zur biologischen, chemischen oder physikalischen Entnahme von Kohlenstoff unterscheiden sich im Hinblick auf die finalen Lagerstätten des CO2, die Langlebigkeit der Speicherung außerhalb der Atmosphäre, ihrer Kostenstruktur und ihrer ökologischen sowie sozio-ökonomischen Nebeneffekte. Das Spektrum reicht von rein technologischen Lösungen wie der direkten Luftabscheidung bis zu naturbasierten Techniken wie veränderten Praktiken der Landnutzung.
NETs können nach verschiedenen Dimensionen differenziert werden, zum Beispiel nach dem CO2-Entnahmeprozess (naturbasierte Entnahme, technologische Entnahme), dem Erdsystem, in welchem die CO2-Entnahme stattfindet (Land oder Ozean), oder dem Speichermedium (geologisches Reservoir, Baumaterialien, Biomasse, Boden, Sedimente in Ozeanen) unterschieden werden.
Die Technologien unterscheiden sich durch ihre Kosten und Potenziale, aber auch durch ihre sekundären Auswirkungen auf Ökosysteme zum Teil erheblich voneinander. Viele der Carbon-Removal-Lösungen haben sowohl positive als auch negative Nebeneffekte. Wahrscheinlich ist, dass sich ein Technologiemix abhängig von der jeweiligen Verfügbarkeit und sozio-ökonomischen Strukturen vor Ort durchsetzen wird.

Fact Sheet
Aufforstung beinhaltet das Anpflanzen von Bäumen auf vormals nicht bewaldeten Flächen. Wiederaufforstung bedeutet, Wald auf ehemaligen Waldflächen wieder anzusiedeln. Dabei wird CO2 durch Photosynthese in Biomasse umgewandelt.
Potenzial und Kosten
3,6 Gt CO2/Jahr bis 2050, kumulativ 80-260 Gt CO2 bis 2100
5-50 $/t CO2
Nebeneffekte
+ Biodiversität, Bodenqualität, Hochwasser- und Erosionskontrolle, lokale Ökonomie
– Landnutzungskonkurrenz, Reversibilität, Sättigung, Monokulturplantagen
Fact Sheet
Bei Sequestrierung von Kohlenstoff im Boden wird CO2 aus der Atmosphäre entfernt, indem Änderungen der Landnutzung (Reduktion von Bodenstörungen, Änderung des Fruchtwechsels oder der Weidenutzung duch Viehzucht) den Kohlenstoffgehalt des Bodens erhöhen.
Potenzial und Kosten
2-5 Gt CO2/Jahr bis 2050, kumulativ 100 Gt CO2 bis 2100
-20 – 100 $/t CO2
Nebeneffekte
+ Bodenqualität und Klimaresilienz, verminderter Einsatz von Dünger
– Reversibilität, Managementpraktiken, Sättigung der Böden, Messbarkeit
Fact Sheet
Biokohle wird durch den thermischen Abbau von organischem Material unter Ausschluss von Sauerstoff (Pyrolyse) gewonnen. Dem Boden zugefügt, kann Biokohle den Kohlenstoffvorrat im Boden erhöhen sowie zur Verbesserung der Bodenfruchtbarkeit und anderer Ökosystemeigenschaften beitragen.
Potenzial und Kosten
0,5-5 Gt CO2/Jahr bis 2050, kumulativ 100 Gt CO2 bis 2100
30-120 $/t CO2
Nebeneffekte
+ Bodenqualität, Energieproduktion
– Reversibilität, Messbarkeit
Fact Sheet
BECCS steht für bioenergy with carbon capture and storage (Bioenergie mit CO2-Abscheidung und Speicherung) und bezeichnet ein Verfahren, bei dem in industriellen Prozessen Energie aus Biomasse gewonnen wird und das dabei entstehende Kohlenstoffdioxid anschließend abgeschieden und gespeichert wird. Die Umsetzbarkeit, Skalierbarkeit und weitere Umweltauswirkungen hängen stark davon ab, ob Biomasseabfälle oder Biomasse aus speziellen BECCS-Plantagen verwendet wird.
Potenzial und Kosten
0,5-5 Gt CO2/Jahr bis 2050
20-200 $/t CO2
Nebeneffekte
+ Energieproduktion
– Biodiversitätsverlust, Flächen-, Wasser- und Düngemittelverbrauch
Fact Sheet
Technologien aus dem Bereich des Direct Air Capture (DAC) schließen eine Reihe von chemischen und mechanischen Prozessen ein, bei welchen CO2 direkt aus der Luft gewaschen und anschließend im Boden verpresst und gespeichert wird.
Potenzial und Kosten
0,5-5 Gt CO2/Jahr in 2050
100-600 $/t CO2
Nebeneffekte
+ hochreines CO2 für stoffliche Verwendung, Permanenz
– Energieverbrauch, benötigt geeignete Infrastruktur und Speicherstätten
Fact Sheet
Bei der verbesserten Mineralisierung, auch bekannt als verstärkte oder beschleunigte Verwitterung, werden die natürlichen Prozesse der Gesteinsverwitterung genutzt und beschleunigt, um CO2 aus der Atmosphäre in stabilen Mineralien zu binden. Dabei werden bestimmte Gesteine gemahlen und als Pulver auf Böden ausgetragen.
Potenzial und Kosten
2-4 Gt CO2/Jahr bis 2050, kumulativ 100-360 Gt CO2 bis 2100
50 – 200 $/t CO2
Nebeneffekte
+ Bodenqualität
– Umweltprobleme durch Bergbau, Mahlen und Transport, Boden- und Grundwasserverschmutzung möglich
Fact Sheet
Durch die Wiedervernässung von Mooren und die Renaturierung küstennaher Feuchtgebiete und Mangroven wird CO2 in Pflanzen und Sedimenten gespeichert.
Potenzial und Kosten
keine verlässlichen Angaben zu globalen Potenzialen
10-100 $/t CO2
Nebeneffekte
+ Biodiversität und Wasserqualität, Hochwasserkontrolle und Tourismus
– Ausstoß anderer natürlicher Treibhausgase, Sättigung, Reversibilität, Messbarkeit
Fact Sheet
Die Ozean-Alkalisierung (oder Ozeankalkung) ist der marine Gegenpart zu Enhanced Weathering. Durch die Zugabe von Alkalinität (z.B. über Ca(OH)2) in Meeresgebiete wird CO2 in stabile Karbonate und Silikate umgewandelt und die lokale CO2-Pufferkapazität des Ozeans erhöht.
Potenzial und Kosten
1 Gt CO2/Jahr bis 2050, kumulativ etwa 100 Gt CO2 bis 2100
50 – 180 $/t CO2 (hohe Unsicherheit)
Nebeneffekte
+ Wirkt der Versauerung der Ozeane entgegen
– Mögliche biogeochemische Nebeneffekte auf Ozeane, Umweltprobleme durch Bergbau, Mahlen und Transport
Fact Sheet
Die Ozeandüngung basiert auf dem Effekt der biologischen Produktionssteigerung die sich durch gezielte Zugabe von Makro- oder Mikronährstoffen in das obere Ozeanwasser ergibt. Die hierbei entstehenden Algen binden ursprünglich atmosphärisches CO2, welches nach dem Absterben der Algen im Ozeansediment gespeichert wird.
Potenzial und Kosten
0,2 – 2 Gt CO2/Jahr bis 2050, kumulativ bis zu 300 Gt CO2 bis 2100 (hohe Unsicherheit)
50 – 500 $/t CO2 (hohe Unsicherheit)
Nebeneffekte
– Unbekannte Auswirkung auf Meeresbiologie und Nährstoffhaushalt, Möglicher Sauerstoffmangel in Oberflächenwasser