Emissionen Einsparen ist nicht unser einziges Mittel im Kampf gegen den Klimawandel. Wir erklären, wie die CO2-Konzentration in unserer Atmosphäre künstlich gesenkt werden kann
Noch sechs Jahre, dann ist das weltweite Kohlenstoffdioxid-Budget, mit dem das 1,5-Grad-Ziel theoretisch noch erreichbar wäre, aufgebraucht. Wir müssen also möglichst schnell dafür sorgen, dass sich die CO2-Konzentration in unserer Atmosphäre senkt. Doch warum messen wir diesem kleinen Molekül, das nur 0,04 Prozent der Atmosphäre ausmacht, so große Bedeutung bei?
Atmosphärisches CO2 und andere Treibhausgase nehmen von der Erdoberfläche reflektierte Wärmestrahlung auf und geben einen Teil wieder in Richtung Erde ab. Dieser sogenannte Treibhauseffekt bildet die Grundlage für Leben auf unserem Planeten.
Seit Beginn des industriellen Zeitalters steigt die Konzentration von atmosphärischem CO2 durch die Verbrennung von fossilen Energieträgern wie Kohle oder Öl jedoch massiv an. Die dadurch verursachte globale Erwärmung äußert sich in häufiger werdenden Hitzewellen, Überschwemmungen und anderen Extremwetterereignissen.
Der populärste Ansatz im Kampf gegen den Klimawandel ist wohl, den Ausstoß von Treibhausgasen möglichst drastisch zu reduzieren. Doch selbst bei idealer Emissionssenkung würden in Deutschland bis zur Mitte des Jahrhunderts weiterhin nahezu 70 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente freigesetzt.
Grund dafür ist vor allem die Landwirtschaft und einige Schwerindustriesektoren, wie die Stahlherstellung. Neben der Reduktion der Treibhausgasemissionen braucht es also Methoden, mit denen der Atmosphäre aktiv Kohlenstoff entzogen werden kann.
Beispiele hierfür sind Aufforstungen oder die Wiedervernässung von Mooren. Auch die Ozeane spielen eine zentrale Rolle: Sie haben über die letzten Jahrzehnte schätzungsweise ein Viertel der menschengemachten CO2-Emissionen aufgenommen.
Neben diesen natürlichen Wegen der Atmosphäre CO2 zu entziehen, gibt es zusätzlich technische Ansätze, sogenannte Negative Emission Technologies (NETs), mit denen kontrolliert CO2 aufgenommen und langfristig gespeichert werden kann. Von diesen Technologien wollen wir auf dieser Seite eine Auswahl vorstellen und erklären.
Von Lara Husemann, Darwin Korte und Maja Beckmann
Pflanzenkraft
Bioenergy Carbon Capture and Storage, kurz BECCS, könnte so praktisch sein: Pflanzen sprießen und über Photosynthese CO2 binden lassen, zur Energieerzeugung verbrennen und das dabei wieder entstehende CO2 abscheiden und lagern. Das Feld ist wieder frei und der Prozess beginnt von vorne.
Doch gleich der erste Schritt erschwert die Umsetzung: Auch Nahrung, Holz oder natürliche Kohlenstoffsenken benötigen große Flächen, möglichst mit ausreichender Wasserversorgung.
Verdrängen Bioenergiepflanzen bestehende Vegetation, kann sogar zusätzliches CO2 freigesetzt werden. Soweit die üblichen Hürden der Bioenergie. Damit das Verfahren aber auch Treibhausgase binden kann, werden außerdem große Mengen Energie und geeignete Lagerorte benötigt. Geographische Lage und Anreize, wie CO2-Preise, entscheiden hier.
Da viele dieser Faktoren stark schwanken können, sind verlässliche Zahlen selten und die Technologie entsprechend umstritten. Mancherorts wird BECCS wahrscheinlich Fantasie bleiben, während etwa in Dänemark bald die Reaktoren warmlaufen.
Von Bastian Mucha
Ab in den Untergrund
Am einfachsten lässt sich CO2 dort einfangen, wo es in großen Mengen produziert wird – also an Punktquellen, wie Industrieanlagen oder Kraftwerken. Wird der Kohlenstoff abgeschieden und langfristig gespeichert, spricht man von Point Source Carbon Capture and Storage, kurz PSCCS.
Heidelberg Materials, größter CO2-Emittent unter deutschen Unternehmen, plant ein solches Projekt in NRW, gefördert mit 191 Millionen Euro von der EU. Hier wird das CO2 direkt neben dem Zementwerk abgeschieden und über eine Bohrinsel in der Nordsee in einen unterirdischen Hohlraum gepresst, um so „grünen Zement“ herzustellen.
Der Energieaufwand dafür ist sehr hoch, weshalb PSCCS selten eingesetzt wird und meist Subventionen benötigt. Ein Risiko der finanziellen Förderung ist, dass Anreize geschaffen werden, die den nachhaltigen Umbau des Energiesektors behindern. Das Umweltbundesamt empfiehlt deshalb PSCCS auf alternativlose Anwendungsfälle zu begrenzen, wie etwa die Abfallverbrennung.
Eine ähnliche Technologie ist das Verfahren der Direct Air Carbon Capture and Storage (DACCS). Hierbei wird CO2 quellenunabhängig über Ventilatoren aus der Luft gesaugt und mit chemischen Filtern gebunden. Durch hohe Temperaturen oder hohen Druck wird das CO2 aus den wiederverwendbaren Filtern herausgelöst. In Basaltschichten, salinaren Aquiferen oder ehemaligen Erdgasspeichern reagiert es dann über Jahre bis Jahrzehnte hinweg zu stabilen Karbonatverbindungen.
DACCS ist eine der vielversprechendsten NETs, aktuell aber noch sehr kosten- und energieintensiv. Verstärkte Erforschung dürfte in den nächsten Jahren für eine deutliche Reduktion der Produktions- und Betriebskosten sorgen.
Dass das Verfahren bei günstigen Standortfaktoren durchaus effizient genutzt werden kann, zeigt die aktuell größte DACCS-Anlage “Mammoth” auf Island. Sie bindet und speichert in etwa so viel Kohlenstoffdioxid wie 5.000 Durchschnitts-Isländer:innen in ihrem Alltag emittieren.
Von Solveig Harder und Darwin Korte
Ozeandüngung
Winzig kleine Algen betreiben im Meer wie wild Photosynthese, ziehen CO2 aus der Luft und machen damit den Ozean zu einer wichtigen Kohlenstoffsenke. Was läge im Kampf gegen den Klimawandel also näher, als diese Senke künstlich auszubauen?
Genau das steckt hinter der Methode der Ozeandüngung. Hierbei werden zusätzliche Nährstoffe wie Eisen oder Phosphat ins Wasser gegeben, um das Algenwachstum und damit die natürliche Kohlenstoff- fixierung zu fördern. Denn mehr Algen im Meer bedeutet auch mehr CO2-Bindung und -Speicherung durch Photosynthese.
Doch so einfach, wie es klingt, ist es leider nicht. Mit dem Einsatz der Technik wird stark in das hochkomplexe marine Ökosystem eingegriffen und das mit teilweise unabsehbaren Folgen. Schon jetzt ist bekannt, dass eine Überpopulation an Algen tödlich für andere Meereslebewesen enden kann. Gleichzeitig wird das Potential der Technik als stark limitiert eingeschätzt und auch Kosten sind durch Expert:innen schwer vorherzusagen. Statt unsere Ozeane zu düngen, sollten wir sie also vielleicht lieber gesund halten, um so ihre natürliche Pufferkapazität zu sichern und marines Leben zu schützen.
Von Maja Beckmann
Bodenständig geerdet
Die Böden unseres Planeten sind ebenfalls eine wichtige Kohlenstoffsenke. Sie speichern weltweit in ihren oberen 30 Zentimetern bereits mehr organischen Kohlenstoff als die gesamte lebendige Pflanzenmasse auf unserem Planeten. Pflanzen nehmen CO2 aus der Atmosphäre auf, wandeln es mittels Photosynthese in Kohlenhydrate um und tragen so nach ihrem Absterben Kohlenstoff in den Boden ein. Entweder wird dieser Kohlenstoff mikrobiell abgebaut und zurück in die Atmosphäre freigesetzt oder durch biochemische Prozesse im Boden stabilisiert.
Diese CO2-Speicherung im Boden wird als Soil Carbon Sequestration (SCS) bezeichnet. Wie viel Kohlenstoff im Boden langfristig gespeichert wird, hängt maßgeblich von den Bewirtschaftungsmethoden ab. Methoden, mit denen das Potential von SCS maximiert werden kann, sind das Zurücklassen von Ernterückständen auf Feldern, das Anpflanzen von Deckfrüchten sowie tief- wurzelnden Pflanzen. Eine möglichst schonende Bodenbearbeitung durch das Verzichten auf Pflügen ist ebenfalls förderlich. Viele dieser Methoden sind im Vergleich zu anderen NETs kostengünstig einsetzbar. Allerdings bräuchte es für langfristige Effekte eine politisch schwierig umsetzbare, flächendeckende Implementierung. Auch das Potential von SCS ist begrenzt, da sich der Kohlenstoffgehalt im Boden nur bis zu einem bestimmten Gehalt erhöhen lässt.
Von Robert Trenkmann
...studierte bis 2025 Molekulare Biotechnologie, schrieb vor allem für das Ressort Wissenschaft und illustrierte Artikel. Von April 2023 bis Juli 2024 etablierte er als Leitungsmitglied die Bildredaktion. Anschließend übernahm er bis November 2024 das Online-Ressort.
...studiert Mathematik im Bachelor und schreibt seit Mai 2023 für den ruprecht. Sie widmet sich besonders gerne gesellschaftlichen Themen, die für Studierende relevant sind.
...leitet Feuilleton und studiert nebenbei Geographie in Kombination mit Politikwissenschaft im Master.
Interessenschwerpunkte: ferne Länder, Tagespolitik & Sport.
