Selbst bei drastischen Emissionssenkungen wird eine groß angelegte CO₂-Entfernung aus der Luft notwendig sein

Notwendigkeit negativer Emissionen 3 7
Forstwirtschaftliche Projekte in hohen Breiten oder in Regionen mit hohem Reflexionsvermögen können helle Oberflächen bedecken und die Infrarotstrahlung und Erwärmung erhöhen. Shutterstock

Der Bericht stellt fest, dass neben der schnellen und tiefgreifenden Reduzierung der Treibhausgasemissionen die CO₂-Entfernung „ein wesentliches Element von Szenarien ist, die die Erwärmung auf 1.5℃ oder wahrscheinlich unter 2℃ bis 2100 begrenzen“.

CDR bezieht sich auf eine Reihe von Aktivitäten, die die CO₂-Konzentration in der Atmosphäre senken. Dies geschieht, indem CO₂-Moleküle entfernt und der Kohlenstoff in Pflanzen, Bäumen, Böden, geologischen Reservoirs, Ozeanreservoirs oder aus CO₂ gewonnenen Produkten gespeichert wird.

Wie der IPCC feststellt, ist jeder Mechanismus komplex und hat Vor- und Nachteile. Es ist viel Arbeit erforderlich, um sicherzustellen, dass CDR-Projekte verantwortungsbewusst eingeführt werden.

Wie funktioniert CDR?

CDR unterscheidet sich von „Carbon Capture“, bei dem CO₂ an der Quelle wie einem Kohlekraftwerk oder Stahlwerk aufgefangen wird, bevor es in die Atmosphäre gelangt.

Es gibt verschiedene Wege um CO₂ aus der Luft zu entfernen. Sie beinhalten:

  • terrestrische Lösungen, wie das Pflanzen von Bäumen und die Anwendung regenerativer Bodenpraktiken, wie z Bodenkohlenstoff oxidieren und CO₂ freisetzen.

  • geochemische Ansätze die CO₂ als festes Mineralkarbonat im Gestein speichern. In einem Prozess, der als „erweiterte Mineralverwitterung“ bekannt ist, können Gesteine ​​wie Kalkstein und Olivin fein gemahlen werden, um ihre Oberfläche zu vergrößern und einen natürlich vorkommenden Prozess zu verbessern, bei dem kalzium- und magnesiumreiche Mineralien mit CO₂ reagieren, um ein stabiles Mineralkarbonat zu bilden.

  • chemische Lösungen wie direkte Lufterfassung, die verwendet wird konstruierte Filter um CO₂-Moleküle aus der Luft zu entfernen. Das abgeschiedene CO₂ kann dann tief unter der Erde in salzhaltige Aquifere und Basaltgesteinsformationen zur dauerhaften Bindung injiziert werden.

  • ozeanbasiert Lösungen, wie erhöhte Alkalität. Dabei werden alkalische Stoffe direkt der Umgebung zugesetzt oder Meerwasser elektrochemisch aufbereitet. Diese Methoden müssen jedoch vor dem Einsatz weiter erforscht werden.


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Wo wird es gerade eingesetzt?

Bisher hat das in den USA ansässige Unternehmen Charm Industrial geliefert 5,000 Tonnen CDR, die bisher größte Menge. Dies entspricht den Emissionen von ca 1,000 Autos in einem Jahr.

Es gibt auch mehrere Pläne für größere Direct-Air-Capture-Anlagen. Im September 2021 Climeworks geöffnet eine Anlage in Island mit einer Jahreskapazität von 4,000 Tonnen zur CO₂-Entfernung. Und in den USA hat die Biden-Administration zugeordnet 3.5 Milliarden US-Dollar für den Bau von vier separaten Luftabscheidungszentren, von denen jedes mindestens eine Million Tonnen CO₂ pro Jahr entfernen kann.

Allerdings ein früherer IPCC berichten Schätzungen zufolge müssen in diesem Jahrhundert zwischen 1.5 Milliarden und einer Billion Tonnen CO₂ aus der Atmosphäre entfernt werden, um die globale Erwärmung auf 100℃ zu begrenzen. Obwohl diese Projekte also eine massive Skalierung darstellen, sind sie im Vergleich zu dem, was erforderlich ist, immer noch ein Tropfen auf den heißen Stein.

In Australien, Südliches grünes Gas und Unternehmenskohle entwickeln eines der ersten Direct-Air-Capture-Projekte des Landes. Dies geschieht in Zusammenarbeit mit Forschern der University of Sydney, einschließlich uns selbst.

In diesem System drücken Ventilatoren atmosphärische Luft über fein abgestimmte Filter aus molekularen Adsorptionsmitteln, die CO₂-Moleküle aus der Luft entfernen können. Das abgeschiedene CO₂ kann dann tief in den Untergrund injiziert werden, wo es für Tausende verbleiben kann Jahr.

Optionen

Es ist wichtig zu betonen, dass CDR kein Ersatz für Emissionsminderungen ist. Sie kann diese Bemühungen jedoch ergänzen. Das IPCC hat drei Möglichkeiten skizziert, wie dies geschehen könnte.

Kurzfristig könnte CDR dazu beitragen, die Netto-CO₂-Emissionen zu reduzieren. Dies ist entscheidend, wenn wir die Erwärmung unter kritische Temperaturschwellen begrenzen wollen.

Mittelfristig könnte es helfen, die Emissionen aus Sektoren wie der Landwirtschaft, der Luftfahrt, der Schifffahrt und der industriellen Fertigung auszugleichen, für die es noch keine einfachen emissionsfreien Alternativen gibt.

Langfristig könnte CDR möglicherweise große Mengen historischer Emissionen beseitigen, das atmosphärische CO₂ stabilisieren und es schließlich wieder auf das vorindustrielle Niveau bringen.

Der jüngste IPCC-Bericht hat den technologischen Reifegrad, die Kosten, das Scale-up-Potenzial, Risiken und Auswirkungen, Nebennutzen und Kompromisse für 12 verschiedene Formen von CDR geschätzt. Dies bietet eine aktualisierte Perspektive auf mehrere Formen von CDR, die in früheren Berichten weniger untersucht wurden.

Es schätzt, dass jede Tonne CO₂, die durch direkte Luftabscheidung zurückgewonnen wird, 84 bis 386 US-Dollar kosten wird und dass das realisierbare Potenzial besteht, zwischen 5 und 40 Milliarden Tonnen jährlich zu entfernen.

Bedenken und Herausforderungen

Jede CDR-Methode ist komplex und einzigartig, und keine Lösung ist perfekt. Mit zunehmender Bereitstellung müssen eine Reihe von Bedenken angegangen werden.

Erstens dürfen die IPCC-Anmerkungen, dass die Ausweitung der CDR nicht von den Bemühungen ablenken darf, die Emissionen drastisch zu reduzieren. Sie schreibe das „CDR kann nicht als Ersatz für tiefgreifende Emissionsminderungen dienen, sondern kann mehrere komplementäre Funktionen erfüllen.“

Wenn sie nicht richtig durchgeführt werden, könnten CDR-Projekte möglicherweise mit der Landwirtschaft um Land konkurrieren oder nicht heimische Pflanzen und Bäume einführen. Wie der IPCC feststellt, muss darauf geachtet werden, dass die Technologie die Biodiversität, die Landnutzung oder die Ernährungssicherheit nicht negativ beeinflusst.

Das IPCC weist auch darauf hin, dass einige CDR-Methoden energieintensiv sind oder erneuerbare Energie verbrauchen könnten, die zur Dekarbonisierung anderer Aktivitäten benötigt wird.

Es äußerte Bedenken, dass CDR auch die Wasserknappheit verschärfen und die Erde zerstören könnte reflektieren weniger Sonnenlicht, etwa bei großflächiger Wiederaufforstung.

Angesichts des Portfolios der erforderlichen Lösungen funktioniert jede Form von CDR möglicherweise an verschiedenen Standorten am besten. Eine durchdachte Platzierung kann also sicherstellen, dass Pflanzen und Bäume dort gepflanzt werden, wo sie das Reflexionsvermögen der Erde nicht dramatisch verändern oder zu viel Wasser verbrauchen.

Direct Air Capture-Systeme können an abgelegenen Orten aufgestellt werden, die einen einfachen Zugang zu netzunabhängiger erneuerbarer Energie haben und wo sie nicht mit der Landwirtschaft oder den Wäldern konkurrieren.

Schließlich kann der Einsatz von CDR-Lösungen mit langer Dauer ziemlich teuer sein – weitaus teurer als kurzfristige Lösungen wie das Pflanzen von Bäumen und die Veränderung des Bodens. Dies hat die kommerzielle Lebensfähigkeit von CDR bisher behindert.

Aber die Kosten werden wahrscheinlich sinken, wie sie es für viele andere Technologien getan haben, einschließlich Solar-, Wind- und Lithium-Ionen-Batterien. Der Pfad, auf dem die CDR-Kosten sinken, wird zwischen den Technologien variieren.

Zukünftige Bemühungen

Mit Blick auf die Zukunft empfiehlt das IPCC beschleunigte Forschung, Entwicklung und Demonstration sowie gezielte Anreize, um den Umfang von CDR-Projekten zu erhöhen. Es betont auch die Notwendigkeit verbesserter Mess-, Berichterstattungs- und Überprüfungsmethoden für die Kohlenstoffspeicherung.

Es ist noch mehr Arbeit erforderlich, um sicherzustellen, dass CDR-Projekte verantwortungsvoll eingesetzt werden. Der CDR-Einsatz muss Gemeinden, politische Entscheidungsträger, Wissenschaftler und Unternehmer einbeziehen, um sicherzustellen, dass er auf umweltverträgliche, ethisch und sozial verantwortliche Weise erfolgt.Das Gespräch

Über den Autor

Sam Wenger, Doktorand, Universität von Sydney und Deanna D'Alessandro, Professor & ARC Future Fellow, Universität von Sydney

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.


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