Wenn es nur so einfach wäre. Olivier Le Moal / Shutterstock

Laut einer jüngsten großen UNO berichten, wenn wir den Temperaturanstieg auf 1.5 °C begrenzen und die katastrophalsten Auswirkungen des Klimawandels verhindern wollen, müssen wir dann den globalen CO2050-Ausstoß reduzieren? Emissionen bis XNUMX auf Netto-Null bringen. Das bedeutet, dass wir den Verbrauch fossiler Brennstoffe schnell eliminieren müssen – aber um diesen Übergang abzufedern und die Bereiche auszugleichen, in denen es derzeit keinen Ersatz für brennbare Stoffe gibt, müssen wir COXNUMX aktiv entfernen? aus der Atmosphäre. Das Pflanzen von Bäumen und die Wiederverwilderung sind ein großer Teil dieser Lösung, aber wir werden höchstwahrscheinlich weitere technologische Unterstützung benötigen, um den Klimazerfall zu verhindern.

Als also die jüngste Nachricht bekannt wurde, dass das kanadische Unternehmen Carbon Engineering einige bekannte Chemikalien zur Abscheidung von CO genutzt hat? Aus der Atmosphäre zu einem Preis von weniger als 100 US-Dollar pro Tonne entfernt, begrüßten viele Medienquellen den Meilenstein als magic bullet. Leider ist das Gesamtbild nicht so einfach. Es ist eine heikle Angelegenheit, wirklich das Gleichgewicht von der Kohlenstoffquelle zur Kohlenstoffsenke zu verändern, und wir sind der Ansicht, dass die damit verbundenen Energiekosten und die wahrscheinliche nachgelagerte Verwendung des abgeschiedenen CO? bedeuten, dass die „Kugel“ von Carbon Engineering alles andere als Magie ist.

Angesichts dieses CO? Da es nur 0.04 % der Moleküle in unserer Luft ausmacht, scheint es ein technisches Wunderwerk zu sein, es einzufangen. Aber Chemiker machen es schon seit dem 18. Jahrhundert in kleinem Maßstab, und es ist sogar – wenn auch ineffizient – ​​mit Vorräten aus dem örtlichen Baumarkt möglich.

Wie Chemieschüler an weiterführenden Schulen wissen, ist CO? reagiert mit Kalkwasser (Calciumhydroxidlösung) zu milchig-weißem, unlöslichem Calciumcarbonat. Andere Hydroxide binden CO? auf die gleiche Weise. Lithiumhydroxid war die Basis des CO? Absorber das die Astronauten von Apollo 13 am Leben hielt und Kaliumhydroxid CO einfängt? so effizient, dass damit der Kohlenstoffgehalt einer verbrannten Substanz gemessen werden kann. Das bei diesem Verfahren verwendete Gerät aus dem 19. Jahrhundert ist noch immer auf dem Logo der American Chemical Society abgebildet.

Leider ist dies kein kleines Problem mehr – wir müssen jetzt Milliarden Tonnen CO2 abscheiden, und zwar schnell.

Die Technik von Carbon Engineering ist Hydroxidchemie vom Feinsten. In der Pilotanlage in British Columbia wird Luft von großen Ventilatoren angesaugt und Kaliumhydroxid ausgesetzt, mit dem CO? reagiert unter Bildung von löslichem Kaliumcarbonat. Diese Lösung wird dann mit Calciumhydroxid kombiniert, wodurch festes und leicht abtrennbares Calciumcarbonat entsteht, zusammen mit Kaliumhydroxidlösung, die wiederverwendet werden kann.

Calciumcarbonat kann als Bodendünger verwendet werden. Nordisches Mondlicht / Shutterstock

Dieser Teil des Prozesses kostet relativ wenig Energie und das Produkt besteht im Wesentlichen aus Kalkstein – aber die Herstellung von Bergen von Kalziumkarbonat löst unser Problem nicht. Obwohl Kalziumkarbonat in der Landwirtschaft und im Baugewerbe Verwendung findet, wäre dieses Verfahren als kommerzielle Quelle viel zu teuer. Aufgrund der enormen Mengen an Kalziumhydroxid, die dafür erforderlich wären, ist es auch keine praktische Option für die staatlich finanzierte Kohlenstoffspeicherung. Um realisierbar zu sein, muss die direkte Luftabscheidung konzentriertes CO produzieren? als Produkt, das entweder sicher gelagert oder verwendet werden kann.

Dabei wird das feste Calciumcarbonat auf 900 °C erhitzt, um reines CO? zu gewinnen. Dieser letzte Schritt erfordert eine enorme Menge an Energie. Im Erdgaskraftwerk von Carbon Engineering entsteht im gesamten Kreislauf eine halbe Tonne CO? für jede aus der Luft gefangene Tonne. Die Anlage fängt dieses zusätzliche COXNUMX auf und könnte für eine gesündere Kohlenstoffbilanz natürlich mit erneuerbarer Energie betrieben werden – aber das Problem bleibt bestehen, was mit dem gesamten abgeschiedenen Gas geschehen soll.

Das Schweizer Start-up-Unternehmen Climeworks nutzt ähnlich abgeschiedenes CO? Zu Photosynthese unterstützen und die Ernteerträge in nahegelegenen Gewächshäusern zu verbessern, aber der Preis ist noch lange nicht annähernd wettbewerbsfähig. CO? kann anderswo für nur ein Zehntel des 100-Dollar-Ertrags von Carbon Engineering bezogen werden. Es gibt auch viel günstigere Möglichkeiten für Regierungen, Emissionen auszugleichen: Ist es viel einfacher, CO abzuscheiden? an der Emissionsquelle, wo die Konzentration viel höher ist. Diese Technologie dürfte also vor allem für Branchen mit hohem COXNUMX-Ausstoß von Interesse sein, die möglicherweise von CO profitieren? mit grünen Referenzen.

Zum Beispiel ist Occidental Petroleum, einer der Hauptnutzer von Verbesserte Ölrückgewinnung Methoden. Bei einer solchen Methode wird CO? wird in Ölquellen gepumpt, um die Menge an Rohöl zu erhöhen, die dank eines erhöhten Bohrlochdrucks und/oder einer Verbesserung der Fließeigenschaften des Öls selbst gefördert werden kann. Berücksichtigt man jedoch die Energiekosten für den Transport und die Raffinierung dieses zusätzlichen Öls, wird der Einsatz der Technologie auf diese Weise die Nettoemissionen wahrscheinlich erhöhen und nicht verringern.

Ein weiterer wichtiger Aspekt der Carbon Engineering-Aktivitäten ist ihre Luft zu Brennstoffen Technologie, in welchem ​​CO? wird in brennbaren flüssigen Brennstoff umgewandelt, der wieder verbrannt werden kann. Theoretisch ergibt sich dadurch ein CO2-neutraler Brennstoffkreislauf, vorausgesetzt, dass jeder Schritt des Prozesses mit erneuerbarer Energie betrieben wird. Allerdings ist auch dieser Einsatz noch weit von einer Technologie mit negativen Emissionen entfernt.

Metallorganische Gerüste sind poröse Feststoffe, die CO2 einfangen können.

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Es zeichnen sich vielversprechende Alternativen ab. Metallorganische Gerüste sind schwammartige Feststoffe, die das entsprechende CO? Fläche eines Fußballplatzes in die Größe eines Zuckerwürfels. Diese Oberflächen für CO nutzen? Die Abscheidung erfordert weitaus weniger Energie – und Unternehmen haben begonnen, ihr kommerzielles Potenzial auszuloten. Allerdings ist die Produktion im großen Maßstab noch nicht perfektioniert, und Fragen zu ihrer Langzeitstabilität für nachhaltiges CO? Capture-Projekte bedeuten, dass ihre hohen Kosten noch nicht gerechtfertigt sind.

Da es kaum eine Chance gibt, dass Technologien, die sich noch im Labor befinden, innerhalb des nächsten Jahrzehnts für die Gewinnung im Gigatonnenmaßstab bereit sein werden, sind die von Carbon Engineering und Climeworks verwendeten Methoden die besten, die uns derzeit zur Verfügung stehen. Aber es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass sie bei weitem nicht perfekt sind. Müssen wir auf effizientere CO-Methoden umsteigen? erfassen, sobald wir dazu in der Lage sind. Als Gründer von Carbon Engineering, David Keith selbst weist darauf hin,Technologien zur Entfernung von Kohlendioxid werden von politischen Entscheidungsträgern überhyppt und erhielten bisher „außerordentlich wenig“ Forschungsgelder.

Generell müssen wir der Versuchung widerstehen, die direkte Lufteinnahme als eine magische Kugel zu sehen, die uns davon abhält, sich mit unserer CO2-Abhängigkeit auseinanderzusetzen. Die Verringerung oder Neutralisierung der Kohlenstoffbelastung im Lebenszyklus von Kohlenwasserstoffbrennstoffen kann ein Schritt in Richtung auf negative Emissionstechnologien sein. Aber es ist nur ein Schritt. Nachdem man sich so lange auf der falschen Seite des Carbon-Ledgers befunden hat, ist es an der Zeit, über das reine Break-Even hinauszusehen.

Über den Autor

Chris Hawes, Dozent für Anorganische Chemie, Keele University

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