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Der deutschstämmige Klaus S. Lackner, Professor für Geophysik, leitet die Abteilung für Erd- und Umwelt-Ingenieurwesen an der Columbia University in New York. Lackner ist Mitbegründer des Unternehmens Global Research Technologies (jetzt Kilimanjaro Energy), das Technologien zur CO2-Gewinnung aus der Umgebungsluft entwickelt. 
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1. Keine Hilfe für den Klimaschutz
28.12.2010, Dr. Peter KlamserOb das jemals sinnvoll und dabei vor allem bezahlbar sein wird, ist aber eine ganz andere Frage.
Die ersten Schritte sind, wie in dem Beitrag erwähnt, lange bewährte industrielle Praxis und werden in Verbindung mit der Verwendung von
+ natürlichem Kohlendioxid aus geologischen Quellen in vulkanischen Regionen (z.B. Bad Hönningen) oder
+ Kohlendioxid aus technischen Quellen angewandt.
Der Gesamtbedarf an Kohlendioxid für die Karbonatindustrie in Deutschland liegt weit über 800 000 t/Jahr, (~7 Mio. t/Jahr in Europa und weltweit bei über 30 Mio. t/Jahr) wie in dem Beitrag dargestellt. Allein die Sodaproduktion in Deutschland liegt über 2 Mio. t/Jahr, wobei 66 % Kohlendioxid in dieser Menge gebunden sind. In Pottasche wird ebenfalls Karbonat gebunden. Das ist aber keine Lösung für den Klimaschutz, da im Lebenszyklus das Kohlendioxid zumindest teilweise wieder freigesetzt und somit nicht langfristig aus der Atmosphäre ferngehalten wird. Insofern dient eine wirtschaftliche Nebennutzung nicht dem Klimaschutz.
Für die Kohlendioxidspeicherung sind im Hinblick auf eine vollständige und langfristige Isolation von der Biosphäre nur in wenige geologische Formationen geeignet, weswegen man eher die Entstehung von Kohlendioxid vermeiden sollte, bzw. ein deutlich preiswertes Verfahren zur Entfernung aus der Biosphäre gewählt werden sollte. Die salinaren Aquifere gehören wahrscheinlich oft nicht dazu, da eine Verdrängung von salzigem Formationswasser in obere Grundwasserstockwerke meistens nicht ausgeschlossen werden kann. Auch ist es fraglich, ob tektonische Elemente das Aufsteigen von kohlendioxidhaltigem Salzwasser begünstigen, wodurch für Grundstückseigentümer ein Abwehranspruch entstehen könnte.
Wahrscheinlich eignen sich allenfalls ehemalige Erdgaslagerstätten unterhalb des Zechsteins, da die Salzformationen mit ihren extrem niedrigen Permeabilitäten über geologische Zeiträume gezeigt haben, dass sie als Fallenstruktur für Erdgas ausreichend dicht sind. Diese sind von ihrem Aufnahmevermögen her aber begrenzt, so dass eine Nutzung über mehrere Generationen nicht möglich ist. Vor allem wird für den Transport und das Einpressen von Kohlendioxid in geologische Formationen viel Energie benötigt, so dass andere Verfahren gesucht werden sollten, die diese Nachteile umgehen.
Bei CCTS ist der Transport ein großes Problem, das oft nicht betrachtet wird. Es müssen sehr große Mengen von Kohlendioxid mit großem Energieeinsatz bewegt werden. Kohlendioxid hat beim Transport eine hohe innere Reibung (die Viskosität von Kohlendioxid bei 20 °C und 100 bar ist sechsmal höher als die von Methan), zu deren Überwindung in Pipelines viel Energie eingesetzt werden muss. Das kann man in den USA in Beulah im Bundesstaat North Dakota sehen, wenn man nachvollzieht, wie dort aus Braunkohle erzeugtes Kohlendioxid über eine 330 km lange Pipeline mit viel Energie nach Weyburn in Saskatchewan in Kanada transportiert wird, um in einem dortigen Ölfeld den Lagerstättendruck zur Gewinnung des Restöls zu erhöhen (http://www.dakotagas.com/News_Center/News_About_Us/Case_Study_-_Great_Plains_Synf.html).
Ob aber die Gesamtbilanz (einschließlich der Emissionen bei der Herstellung und dem Recycling der Apparatur und aus der Stromerzeugung) positiv ist, kann bezweifelt werden. Zumindest ist es sicher extrem teuer.
Man hat aber vor allem das Problem, dass die Speicher sehr schnell gefüllt werden, da ein Mol Kohlendioxid die 3,6-fache molare Masse von einem Mol Kohlenstoff hat. Rechnet man die das Kohlendioxid hinzu, das erzeugt wird, um den Prozess zu unterhalten, wird die Kohlenstoffmenge mehr als vervierfacht, die gespeichert werden muss, um den Kohlenstoff aus dem Biozyklus zu entfernen. Das ist ein Kernproblem des Klimaschutzes durch „Carbon Capture, Transport and Storage“ (CCTS).
Viel effektiver ist es aber auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten den Schritt zum Kohlendioxid zu vermeiden und stattdessen den Kohlenstoff aus der Biomasse der Biosphäre zu entziehen und direkt zu speichern, wodurch dem Klimaschutz in gleicher Weise gedient wird, denn es kann nicht mehr aerob zu Kohlendioxid oder anaerob zu Methan verstoffwechselt werden.
Speichern lässt der Kohlenstoff sich als inerter Koks einfach in nicht mehr genutzten Hohlräumen wie alten Salzbergwerken und großen Tagebaurestlöchern. Nach einem ausreichend langen Verkokungsprozess ist Koks im Grunde amorpher Graphit mit inerten Verunreinigungen wie Silikaten und sonstigen Elementen, die durch die Trockendestillation nicht in die Gasphase überführt und damit aus der Biomasse entfernt werden konnten. Das schadet aber nicht. Koks
+ gast nicht mehr aus,
+ brennt, wie Graphit, sehr schlecht bzw. verlöscht wieder selbst, es sei denn, er wird in einem besonderen Koksofen verbrannt, der dafür sorgt, dass Sauerstoff mit einer großen Oberfläche reagieren kann.
Wird der Koks allerdings zusätzlich noch aufgemahlen und danach verdichtet um die Porosität zu zerstören, dann ist er, wie Graphit, sehr dicht und passiv. Teilweise könnte der Koks z.B. als Adsorber vorher noch wirtschaftlich verwendet werden, wie es die vielfältige Anwendung von Aktivkohle heute zeigt. Das wäre nicht klimaschädlich, da der Graphit erhalten bleibt.
Der Koks kann aus der Verkokung von Biomasse erzeugt werden. Die Herstellung von Steinkohlen- und Braunkohlenkoks ist ein langes erprobtes Verfahren und lässt sich auf Biomasse erweitern. Die vielfältigen flüchtigen Stoffe lassen sich dann wirtschaftlich verwerten. Das wird seit Jahrhunderten großindustriell im Ruhrgebiet, im Saarland und in Mitteldeutschland bei der Verkokung von Stein- und Braunkohle durchgeführt. Vorher können andere temperaturempfindliche Stoffe extrahiert werden, um diese einer wirtschaftlichen Verwertung zuzuführen.
Die auf der Trockendestillation aufbauende Teerchemie wird heute noch großindustriell betrieben und leistet einen Deckungsbeitrag zur Finanzierung des Gesamtbetriebes.
Der Koks lässt sich dann preiswert als Massengut in Ganzzügen (statt vier Zügen mit Kohlendioxid fährt nur noch einer mit gemahlenem Koks) zum Deponieort fahren und in die Kontur einbauen.
Es ist schade, dass Verfahren entwickelt werden, ohne offenbar aus verschiedenen Varianten in einer Vorauswahl die Wirtschaftlichste, also das mit den niedrigsten Gesamtkosten pro Tonne Kohlenstoff) auszuwählen. Das ist heute das Kernproblem beim Klimaschutz. Es gibt viele Wege dorthin, leider werden aber selten Varianten bewusst ausgewählt, die ein Maximum an Klimaschutz zu einem minimalen Preis gewährleisten.
Das ist das eigentliche Problem beim Klimaschutz, denn der Sternreport sagt im Grunde genommen, dass das Unterlassen von Klimaschutzmaßnahmen uns teurer zu stehen kommen wird als der Klimaschutz heute. Deswegen können wir auch einen hohen Aufwand beim Klimaschutz heute rechtfertigen: Mit viel Geld etwas zu leisten ist aber keine Kunst, dafür benötigen wir keine Wissenschaft, das können wir heute schon. Das ist der falsche Akzent in der Diskussion und ist nach meiner Meinung auch der Hauptgrund für das Scheitern der aktuellen Klimaschutzkonferenzen, denn der Klimaschutz in der heutigen Form ist viel zu teuer und viele Staaten können diesen sich einfach nicht leisten.
Die Wissenschaft sollte uns Wege aufzeigen, wie wir möglichst anspruchsvolle (viel und schnell) Klimaschutzziele mit viel weniger Geld erreichen können: Denn nur, wenn wir den Klimaschutz schnell mit möglichst geringen Mittel erreichen können, dann können wir uns auch hohe Ziele setzten und verwirklichen. Dafür benötigen wir kreative Wissenschaftler, die die richtigen Wege in eine klimafreundliche Weltwirtschaft aufzeigen: Preiswert hilft viel.
2. Schmutzige Wäsche tauschen
14.01.2011, Prof. Dr. Joachim Breckow, Grünberg3. Naiver Fortschrittsglaube in den USA
17.01.2011, Werner Brinker, DarmstadtNun haben Sie vor einiger Zeit eine neue Reihe angefangen: Erde 3.0. Während ich die Werbeseiten der Forschungsinstitute noch akzeptieren konnte, ist diese Serie so schlecht, dass ich an dieser Stelle meinen Unmut darüber äußern möchte.
Erde 3.0 (wer maßt es sich eigentlich an, die Erde durchzunummerieren?) behandelt Umweltfragen - insbesondere auch Fragen zum Klimawandel. Ich bin an diesem Themenkomplex sehr interessiert und begrüße es, dass sich Spektrum der Wissenschaft seit einigen Jahren damit intensiv auseinandersetzt. Allerdings sind die Artikel von Erde 3.0 offensichtlich ausschließlich vom amerikanischen Mutterblatt "Scientific American" bzw. dem mittlerweile offensichtlich wieder eingestellten Tochterblatt "Earth 3.0" übernommen. Leider sind diese Artikel gegenüber dem europäischen Stand des Wissens bzw. dem öffentlichen Bewußtsein in Europa zu diesem Thema mindestens um zehn Jahre zurück oder aber sie zeigen eine fast naiv wirkende industriefixierte Sichtweise mit naiven Scheinlösungen. Ich möchte diese Aussage anhand des Artikels "Große Wäsche" im aktuellen Heft (1/2011) verdeutlichen.
Der genannte Artikel beschäftigt sich mit den Möglichkeiten, Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu waschen um so der globalen Erwärmung entgegenzuwirken. Dazu schlägt der Autor Klaus S. Lackner, der als Professor der Columbia University in New York vorgestellt wird, aber seinen Artikel ausschließlich aus Sicht des Unternehmens "Kilimanjaro Energy" schreibt, dessen Mitbegründer er ist, vor, mit Filtern Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu waschen und es entweder endzulagern oder anderweitig zu verwerten. Die dazu vorgesehene Technologie baut auf jener auf, die derzeit für die Rauchgasreinigung von Kohlekraftwerken erprobt wird, dort mit dem Ziel CO2 aus dem Rauchgas abzuscheiden und unterirdisch zu lagern.
Aus diesen Bemühungen ist nun bekannt, dass dieser Prozess einige gravierende Probleme mit sich bringt. Zum Ersten ist er sehr energieaufwändig. Nach Angaben der Firma ALSTROM Power Generation AG verringert sich der durchschnittliche Wirkungsgrad der Kohlekraftwerke, je nach eingesetzter Technik um 5 bis 15 Prozentpunkte. Im günstigsten Fall bedeutet das, dass zur Reinigung der Abgase von acht Kohlekraftwerken so viel Energie benötigt würde, dass ein zusätzliches gebaut werden müsste. Um alleine die Kohlendioxidmenge, die Deutschland jährlich freisetzt, wieder aus der Luft herauszufiltern, wären demnach mehr als 100 zusätzliche Großkraftwerke nötig - unter den günstigsten Voraussetzungen. Realistisch gesehen werden es wohl 400 oder mehr sein. Die Kosten wären gigantisch. Der Autor beziffert alleine die Kosten für den Betrieb der vorgeschlagenen Filter auf umgerechnet 150 Euro pro Tonne Kohlendioxid und hofft auf Kostenreduzierungen bis 30 Euro pro Tonne. Heute erreichen beispielsweise Windkraftanlagen schon Reduzierungskosten, die deutlich günstiger sind.
Endgültig unrealistisch wird der Artikel aber, wenn auf die Wiederverwendung des Kohlendioxids verwiesen wird. Ein Einschub der Redaktion besagt, dass in Deutschland ein industrieller Bedarf an Kohlendioxid in Höhe von rund 800 000 Tonnen im Jahr besteht. Deutschland setzt aber jährlich über 800 000 000 Tonnen CO2 frei. Der Unterschied beträgt drei Größenordnungen! Angesichts dieser Verhältnisse ist die in dem Artikel angedeutete Möglichkeit, man könne das gewonnene Kohlendioxid mit Gewinn an die Industrie verkaufen, geradezu absurd. Sehr viel realistischer ist die Annahme, dass wegen des dramatischen Überangebots eine Entsorgungsgebühr zu entrichten sein wird.
Der CO2-Bedarf der Industrie wird derzeit vor allem dadurch gedeckt, dass Kohlendioxid genutzt wird, das bei vielen Industrieprozessen als Abfallprodukt anfällt. Dieses Kohlendioxid soll nun durch CO2 aus der Luftwäsche ersetzt werden. Und was passiert dann mit dem "Abfall"-Kohlendioxid das bisher für industrielle Zwecke verwandt wurde? Im einfachsten Fall wird es in die Atmosphäre entlassen. Der Nettogewinn für die Umwelt ist null.
Die Gewinnung von Synthesegas aus H2O und CO2, um daraus einen Benzinersatz zum Antrieb von Fahrzeugen herzustellen, ist nun geradezu lächerlich. Die Synthese von Treibstoffen aus Kohlendioxid und Wasser ist sehr energieaufwändig. Man kann abschätzen, dass der Gesamtwirkungsgrad der Synthese nicht wesentlich höher als 20 Prozent liegen kann. Laut Artikel soll hierzu als Energiequelle umweltfreundlich hergestellter Strom verwendet werden. Damit ergäbe sich ein Kraftstoffpreis, der umgerechnet auf einen Liter Benzin bei rund 12 Euro läge. Und auch das ist nur dann möglich, wenn das Kohlendioxid kostenlos bereitgestellt würde. Da ist es wesentlich sinnvoller, den Strom gleich beispielsweise in Elektroautos als Energiequelle zu nutzen.
Eine Reduktion des Kohlendioxidgehaltes in der Atmosphäre ist auf diese Weise ohnehin nicht zu erreichen. Das CO2 zunächst mit hohem Energieaufwand aus der Atmosphäre herauszufiltern und es dann mit einem wiederum hohen Energieaufwand in einen Treibstoff zu verwandeln, der dann verbrannt werden soll, so dass das mühsam gefilterte Kohlendioxid wieder freigesetzt wird und auf Grund der schlechten Wirkungsgrade sogar noch wesentlich mehr - komplizierterer Unsinn ist kaum denkbar!
Der Artikel und auch die gesamte Serie "Erde 3.0" zeigen, dass die USA klimapolitisch nicht auf dem internationalen Stand der Dinge sind. Die Artikel sind entweder von einer geradezu rührenden Naivität oder aber sie zeugen von einer bornierten Gläubigkeit daran, dass die Probleme mit großindustriellen Maßnahmen gelöst werden könnten. Sie sind peinlich für die USA.
Und sie gehören aus meiner Sicht auf Grund ihres schlechten Niveaus nicht in "Spektrum der Wissenschaft".
4. Auf immer und ewig
24.01.2011, Dipl.-Ing. Christian Synwoldt, MalbornÜber welche Zeiträume derzeitige Technologien Sicherheit versprechen, zeigt das Beispiel Asse - kein Grund also, die Fehler der Vergangenheit zu wiederholen. Auch wirtschaftlich sieht die Bilanz bei Weitem nicht so rosig aus, wie der Artikel vermuten lässt. Den kurzfristig erzielbaren Gewinnen aus einem Emissions-Zertifikate-Handel stehen die Kosten für Sicherung und Betrieb der Lagerstätten über unabsehbare Zeiträume entgegen. Und es ist schon heute abzusehen, dass wie im Fall der Kernenergie Gewinne privatisiert, die Kosten hingegen sozialisiert werden.