Um die nationalen Klimaziele zu erreichen, müssen sämtliche Sektoren ihre klimaschädlichen Emissionen so weit wie möglich reduzieren. Die wichtigsten Schritte dazu sind der Umstieg von fossilen auf erneuerbare Energieträger, ein effizienter und sparsamer Energie- und Ressourceneinsatz sowie der Übergang zur Kreislaufwirtschaft. Darüber hinaus gilt es, die Resilienz der Ökosysteme zu stärken und die dauerhafte Kohlenstoffspeicherung in natürlichen Senken weiter auszubauen.
 
Ein Schlüsselbereich ist die industrielle Produktion, da hier ein großer Anteil der CO₂-Emissionen entsteht.¹ In vielen Industriebranchen wurden in den vergangenen Jahren bereits Strategien zur Dekarbonisierung erarbeitet. Durch den Einsatz von erneuerbaren Energieträgern und neuartigen Produktionsverfahren sollen prozessbedingte Treibhausgasemissionen ganz vermieden werden. In einigen Industriezweigen wie z. B. in der Zement-, Kalk- und Glasindustrie sowie in der Stahl- und Eisenproduktion kann durch diese Maßnahmen allerdings nur ein Teil der Emissionen reduziert werden. Aufgrund von chemischen Prozessen (z. B. beim Brennen von Kalk für die Produktion von Zement) werden hier weiterhin CO₂-Emissionen entstehen. Auch in der Abfallwirtschaft wird beim Verbrennen organischer Materialien CO₂ emittiert.Im Treibhausgasszenario „Transition 2040“ des Umweltbundesamts² werden in den Sektoren Energie und Industrie, Landwirtschaft und Abfallwirtschaft Restemissionen von etwa rund 15 Prozent der ursprünglichen Emissionen (1990), das entspricht rund 11 Mt. CO₂-Äquivalente verbleiben.
 
Für diese verbleibenden, schwer vermeidbaren („hard-to-abate“) Emissionen könnten sogenannte Carbon Capture-Technologien (CCU – Carbon Capture and Utilization und CCS – Carbon Capture and Storage) zur Abscheidung, Nutzung und geologischen Speicherung von Kohlenstoffdioxid ein Lösungsweg sein. Ziel ist es dabei, CO₂ dauerhaft zu binden, damit es nicht in die Atmosphäre gerät.

Carbon Capture and Utilization (CCU)

CCU-Verfahren zielen darauf ab, den Ausstoß von Prozess-emissionen aus industriellen Quellen zu verringern, indem CO₂ eingefangen, aufbereitet und in mindestens einem weiteren Nutzungszyklus als wertvoller Rohstoff für chemische oder biotechnologische Prozesse verwendet wird. Verschiedene Technologien für die Abscheidung von CO₂ aus dem Rauchgas sind bereits bis zur industriellen Reife entwickelt. Für die CO₂-Gewinnung sind Standorte mit großen Mengen an CO₂-Emissionen, sogenannte Punktquellen, z. B. aus der Zement- und Stahlproduktion relevant. Zusätzlich wird u. a. auch an Methoden geforscht, um CO₂ direkt aus der Luft (Direct Air Capture) zu gewinnen. CCU-Technologien benötigen allerdings große Mengen an Strom und Wärme. Um einen positiven Klimaeffekt zu erzielen, muss die eingesetzte Energie in jedem Fall aus erneuerbaren Quellen stammen und die gesamte CO₂-Bilanz des Prozesses betrachtet werden.
 
Prinzipiell können nach entsprechender Aufbereitung des CO₂ im nächsten Schritt alle Produkte hergestellt werden, die Kohlenstoff enthalten. Potenzielle Anwendungen sind z. B. die Herstellung von Harnstoff für Stickstoffdünger oder Kunstharze, Polyol, z. B. für die Produktion von Polyurethan (PU-Schaum) oder Methanol, das die Ausgangsbasis für viele weitere chemische Produkte ist. Auch synthetische Treibstoffe, wie etwa synthetisches Kerosin können damit erzeugt werden. Diese Weiternutzung führt allerdings nur zu verlagerten oder verzögerten Emissionen, weil das CO₂ dabei nicht permanent gebunden wird. Geforscht wird u. a.  auch daran, mineralische Rohstoffe in Reaktion mit CO₂ in Karbonate umzuwandeln, die dann als Baustoff-Zuschläge (z. B. in Beton) verwendet werden können. Ein weiteres aktuelles Forschungsthema ist die CO₂-Verwertung durch biologische Methanisierung (bioelektrochemische Verfahren sowie Geo-Methanisierung).

Carbon Capture and Storage (CCS)

CCS bezeichnet die Abscheidung, den Transport und die langfristige Speicherung von CO₂ in unterirdischen Speicherstätten. Die geologische Speicherung von CO₂ wird weltweit seit Jahrzehnten im Rahmen von kleinen Pilot- bis hin zu großen Industrieprojekten und unter verschiedenen geologischen Rahmenbedingungen praktiziert. Geeignete geologische Speicher sind z. B. ausgeförderte Öl- oder Erdgaslagerstätten und Salzwasser führende Gesteinsschichten, sogenannte salinare Aquifere. Der Weltklimarat (IPCC) vertritt die Auffassung, dass Verfahren zur CO₂-Abscheidung und permanenten geologischen Speicherung bzw. Bindung benötigt werden, um die Pariser Klimaziele zu erreichen. Voraussetzung ist, dass CO₂ nur dort gespeichert wird, wo es sicher, umweltverträglich und permanent möglich ist.
 
In dieser Ausgabe stellen wir einige aktuelle Projekte aus Österreich vor, die neue Konzepte und Technologien für die Abscheidung, Umwandlung und Nutzung von CO₂ entwickeln und demonstrieren.
 
¹ Die Gesamtemissionen des Sektors Energie und Industrie (inkl. EH) beliefen sich im Jahr 2022 auf 32,6 Mio. Tonnen CO₂-Äquivalent. Die Industrie hatte im Jahr 2022 mit 24,7 Mio. Tonnen CO₂-Äquivalent den größten Anteil am Sektor Energie und Industrie, wobei die Emissionen aus diesem Bereich gegenüber 1990 um 3,0 Mio. Tonnen bzw. 14 % zugenommen haben. www.umweltbundesamt.at/fileadmin/site/publikationen/rep0913.pdf
² Quelle: FAQs zu CCU und CCS, BMK 2024,
www.umweltbundesamt.at/fileadmin/site/publikationen/rep0880.pdf