Wissenschaft : Energie aus Klimagas

Das Potsdamer Nachhaltigkeitsinstitut IASS forscht zur Aufbereitung und Weiterverwendung von Kohlendioxid und versucht so, fossile Rohstoffe künftig zu ersetzen

Richard Rabensaat
Neue Nutzung. Wie man Kohlendioxid für die Energiegewinnung verwenden kann, testen bereits Energieanbeiter in Deutschland. In Potsdam arbeitet eine Forschungsgruppe an der Erstellung von Studien zur Nutzung von CO2.
Neue Nutzung. Wie man Kohlendioxid für die Energiegewinnung verwenden kann, testen bereits Energieanbeiter in Deutschland. In...Foto: Klaus-Dietmar Gabbert/dpa

Schädliche Klimagase haben auch nützliche Aspekte. Denn das Klimagas Kohlendioxid (CO2) sorgt nicht nur für einen Anstieg der Temperaturen der Erdatmosphäre, es ist auch ein notwendiger Grundstoff für eine ganze Anzahl von Produkten: in Lösungs- und Düngemitteln, in Feuerlöschern und Klimaanlagen findet sich das Gas schon seit Längerem. Wie neuartige Verwendungen und Einsatzmöglichkeiten aussehen, erforscht das Institute for Advanced Sustainability Studies (IASS) Potsdam. Carbon Capture and Utilisation (CCU) nennt sich ein technischer Ansatz, mit dem Kohlendioxid abgefangen und aufbereitet wird, um weiter Verwendung zu finden. Wenigstens bis 2020 arbeitet eine Forschungsgruppe am IASS an der Erstellung von Studien zur Nutzung von CO2. „Mit dem Ausbau der Erneuerbaren Energien tritt auch CCU immer mehr in den Fokus“, sagt die wissenschaftliche Projektleiterin am IASS Barbara Olfe-Kräutlein, „denn für eine positive Ökobilanz benötigen diese Technologien solche Energie.“ Wie die Einsatzgebiete der Technologien aussehen und in welchem Umfang sie in Zukunft eingesetzt werden können, müsse zunächst einmal erforscht werden. Ein Großteil des von der Industrie benötigten CO2 werde derzeit zum Beispiel als Beiprodukt aus anderen chemischen Prozessen, wie der Ammoniaksynthese, gewonnen. Sofern das CO2 nicht extra hergestellt wird, bestehen Substitutionsmöglichkeiten durch abgeschiedenes CO2 daher nicht unbedingt in den bereits verbreiteten Nutzungsbereichen, sondern in innovativen Prozessen, zum Beispiel bei der Herstellung von Kunststoffen. Hier kann CO2 teilweise fossile Rohstoffe ersetzen, so das Forschungsinstitut. Auch für die Herstellung von Zement wird an Nutzungsmöglichkeiten von Kohlendioxid geforscht.

„Bei der Beurteilung der ökologischen Wirkung innovativer Prozesse muss dann auch berücksichtigt werden, wie lange CO2 beispielsweise in einer Matratze oder in Dämmstoffen gebunden bleibt. Das hängt von deren Lebensdauer ab“, so Olfe-Kräutlein. CO2 ist reaktionsträge, in der Regel können höherwertige Materialien damit erst nach dem Einsatz von chemischen Hilfsstoffen, sogenannten Katalysatoren, oder durch einen hohen Energieeinsatz hergestellt werden. Zudem müsse die Ökobilanz auch mögliche Transporte und Zwischenlagerung berücksichtigen, für die wiederum weitere Energie aufgewendet werden muss, so die Studie des IASS. Das IASS untersucht vor allem die möglichen Auswirkungen von CCU Technologien auf wirtschaftliche und gesellschaftliche Prozesse, wie zum Beispiel die Energiewende, und Fragen der Akzeptanz. Eine weitere wichtige Aufgabe des Teams am IASS liegt darin, diese dann in Politik und Wirtschaft auch außerhalb der wissenschaftlichen Community zu kommunizieren. Wie wichtig die Technologie werden könnte, verdeutlicht ein Blick auf die weltweite Nutzung von Kohle, bei deren Verbrauch ein Großteil des Klimagases produziert wird. In den vergangenen drei Jahren war der Ausstoß des Kohlendioxids, das maßgeblich zur Klimaerwärmung beiträgt, kaum gestiegen. Nun aber stellt eine Studie des Global Carbon Projekt einen erneuten Anstieg fest. Der Bericht des Global Carbon Projects zeigt: Die wachsenden Volkswirtschaften in China und Indien sind die Hauptverursacher des Emissionsanstieges. Insbesondere in China wird immer mehr Kohle verfeuert. Dennoch behauptet der Energieexperte Werner Zittel bei einem Symposium des IASS: „Der Trend der letzten Jahre ist gebrochen“. Die chinesische Kohleförderung und Verfeuerung sei in den vergangenen Jahren rückläufig gewesen, das sei ein positives Zeichen für das weltweite Klima. Denn China habe in seinem gegenwärtigen Fünfjahresplan eine Reihe von Zielen festgeschrieben, mit denen die Emission von Umweltgasen gesenkt werden soll: Dazu zählen der weitere Ausbau Erneuerbarer Energien, eine vergleichsweise hohe Quote von Elektroautos, Emissionswerte für Industrie und Privatwirtschaft, die teilweise strenger seien als in Europa. Die angestrebte Beschränkung der Verwendung von Kohle sei für China schon deshalb sinnvoll, weil das Land einen Großteil seiner Kohle importiere, da es nicht über hinreichende Mengen hochwertiger Kohle verfüge, so Zittel.

Die Umwandlung des Kohlendioxids, das bei der Kohleverwertung anfällt, ist also ein dringendes Problem. Dennoch warnen die Experten vom IASS vor allzu hochfliegenden Erwartungen hinsichtlich der weiteren Verwendung von Kohlendioxid: „Höchstens sechs Prozent der anthropogenen Emissionen können für die Produktion von Kraftstoffen und Materialien genutzt werden“, erklärt eine Studie. Auch Ortwin Renn, wissenschaftlicher Direktor des IASS, ist der Ansicht, dass China langfristig an der Verbesserung der weltweiten Klimabilanz arbeitet: „In der Batterietechnik und in der Elektromobilität ist China führend.“ Auch weiterführende Energietechniken wie CCU seien daher für China interessant.

Das IASS mutmaßt, dass regionale Unternehmen in Deutschland sich auf dem Gebiet der CCU-Forschung einen Innovationsvorsprung erarbeiten und längerfristig Knowhow exportieren könnten. Denn angesichts steigender Emissionen und auch der Perspektive knapper werdender fossiler Rohstoffe steige der Bedarf nach entsprechenden Technologien. Nun müssten neben der technischen Weiterentwicklung auch die gesellschaftlichen Auswirkungen der verschiedenen Möglichkeiten und Anwendungen ausgelotet und kommuniziert werden. Das werde weiterhin am IASS gemacht.

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