Im Projekt "Greensand" war der Mittwoch, 8. März 2023, ein wichtiges Datum. An diesem Tag legte das Tankschiff "Aurora Storm" zum ersten Mal an der Plattform des zum größten Teil ausgeförderten Ölfelds "Nini West" in der dänischen Nordsee an. An Bord hatte es 40 Behälter mit CO₂, das aus einem belgischen Chemiewerk stammte und bei einer Temperatur von –30 Grad Celsius und unter 15 bar Druck verflüssigt war. Pumpen pressten es fast zwei Kilometer tief in leere Sandstein-Kavernen, die von einer Schicht gasdichtem Gestein nach oben versiegelt werden. Dort liegt es unter 200 bar Druck bei 65 Grad Celsius in einem Zustand zwischen flüssig und gasförmig.
Über mehrere Wochen hinweg haben die BASF-Tochter Wintershall und der britische Chemiekonzern Ineos im Projekt "Greensand" 15.000 Tonnen CO₂ unter den Meeresboden gepumpt. Wichtiger als diese Menge ist der Umstand, dass hier zum ersten Mal bei einer Offshore-Einlagerung internationale Grenzen überschritten wurden. Für die dänische Regierung ist das hochwillkommen, denn das Land besitzt riesige unterseeische Kapazitäten – ab 2023 will es jedes Jahr 13 Millionen Tonnen CO₂ einlagern. Norwegen, Europas Öl- und Gasförderer Nummer eins, plant in ähnlichen Dimensionen; die Niederlande und Belgien wollen ebenfalls in das Geschäft einsteigen.
Zu den Kunden, die ihr Kohlendioxid auf diese Weise loswerden, dürften bald auch deutsche Unternehmen gehören. So plant es zumindest Bundeswirtschaftsminister Robert Habeck, der der CO₂-Speicherung lange mit großer Skepsis gegenübergestanden hatte.
Jetzt arbeitet sein Ministerium mit Hochdruck an einer Gesetzesnovelle, die den Export von CO₂ auf der Grundlage bilateraler Vereinbarungen ermöglicht. Der Gedanke dahinter: Wenn die Klimaziele überhaupt noch erreichbar sein sollen, muss man jedes verfügbare Mittel nutzen. Und Carbon Capture and Storage (CO₂-Abscheidung und -Einlagerung), kurz CCS genannt, ist eines davon.
Aber ist es auch ein gutes Mittel? Viele Kritiker bezweifeln das. Was sie irritiert, sind der benötigte Energieaufwand, die Kosten und die Frage, ob die Lagerstätten über Jahrtausende hinweg dicht bleiben werden. Welche Alternativen gibt es zur unterseeischen Einlagerung von verflüssigtem Kohlendioxid?
In Basaltgestein einlagern?
Da wäre beispielsweise ein Projekt des Züricher Unternehmens Climeworks, das vom Autohersteller Audi unterstützt wird. Im Westen Islands holen große Filter Kohlendioxid direkt aus der Umgebungsluft. Es lagert sich zunächst an einem Absorbermaterial an und wird dann durch Erhitzung wieder aus ihm herausgelöst. Danach wird es in hoch konzentrierter Form abgesaugt und mit Wasser 2.000 Meter tief unter die Erde gespült. In dem Basaltgestein, in dem es ankommt, wandeln sich die CO-Moleküle über Jahre hinweg zu Carbonaten – sie mineralisieren.
Auch hier endet das Kohlendioxid also unter der Erde. Aber wie wäre es, wenn man es sich – nach dem Prinzip Carbon Capture and Utilization (CCU) – noch einmal zunutze machen könnte? Eine Lösung wären E-Fuels, biobasierte Flüssigkraftstoffe für Verbrennungsmotoren. Ihre Ausgangsbasis ist Methanol oder Methan. Und das entsteht, wenn Wasserstoff, der in einer – sinnvollerweise mit Grünstrom betriebenen – Elektrolyse gewonnen wird, mit CO₂ reagiert. Der Nachteil der E-Fuels sind die Verluste in der Gesamt-Prozesskette: Nur etwa 10 bis 20 Prozent der eingesetzten Energie gelangen auf die Antriebsräder des Fahrzeugs.
Aus CO₂ wird Kohlenstoff
Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) läuft ein Projekt, das noch einen Schritt weiter geht. Auch hier kommt das CO₂ aus der Umgebungsluft, auch hier reagiert es mit Wasserstoff zu Methan. Danach spaltet ein Pyrolysereaktor dieses Gas mit flüssigem Zinn wieder auf – in Wasserstoff und festen Kohlenstoff, der zuletzt vom Zinn abgetrennt wird.
In der aktuellen Ausbaustufe kann die Anlage jeden Tag aus zwei Kilogramm CO₂ etwa 500 Gramm feingranulares Kohlenstoffpulver ("Carbon Black") herstellen – einen Stoff, der heute primär durch Verbrennung fossiler Rohstoffe entsteht. Er kommt in Batterien, Solarzellen und CFK-Materialien zum Einsatz; seine Eigenschaften lassen sich durch das Feintuning von Druck und Temperatur in der Anlage einstellen.
Zwischen dem Forschungsprojekt und der Industrialisierung liegt noch ein langer Weg, auf dem die Kosten und die Energieeffizienz zu Stolpersteinen werden können. Aber die Idee ist hoch spannend.
CO₂-Einlagerung: das Prinzip
Stufe 1:
Das flüssige CO₂ wird circa 1800 Meter unter dem Meeresgrund in Sandstein geleitet. Die Gesteinsschichten wurden über viele Jahre genau untersucht. Beim Monitoring der Lagerstätte kommt hochmoderne Technologie zum Zug, die teilweise eigens für diesen Einsatz entwickelt wurde.
Stufe 2:
Im Projekt "Greensand" wird das verflüssigte CO₂ per Schiff zum Feld "Nini West" in der dänischen Nordsee gebracht. In der Pilotphase wird es während des Transports in speziellen Tankcontainern gelagert. Wenn der kommerzielle Betrieb des Projekts Greensand beginnt, wird das CO₂ in Spezialschiffen transportiert.
Stufe 3:
Es gibt unterschiedliche Verfahren zur CO₂-Abscheidung. Der effizienteste Weg ist, das CO₂ aus einer Anlage mit gleichmäßigem Ausstoß zu entnehmen. Bei einer Verbrennungsanlage zum Beispiel wird es vom Rauch getrennt und verflüssigt. Dafür wird das Kohlendioxid zunächst erhitzt, dann komprimiert und schließlich gekühlt.
