Die Reduzierung von schädlichen CO²-Emissionen ist einer der bedeutendsten Faktoren im Umweltschutz. Darum wird seit Jahren unermüdlich an Technologien und Systemen geforscht, mit denen schädliches Kohlendioxid aus der Luft entfernt werden kann. Direct Air Capture ist eine solche Methode. Was genau dahinter steckt und inwieweit diese sich zukünftig als Maßnahme gegen den Klimawandel eignet, haben wir für dich recherchiert.

Direct Air Capture (DAC) einfach erklärt.

Neben anderen Methoden, wie beispielsweise das Aufforsten von Wäldern zur CO² Reduzierung ist auch Direct Air Capture – kurz DAC – ein Verfahren, um Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu entfernen und somit die Erderwärmung einzudämmen.

Neue Verfahren sind wichtig, denn schon vor einigen Jahren klärte der fünfte Assessment-Report (Quelle) des Weltklimarats (IPCC) darüber auf, dass es nur mit neuen Technologien und weitreichenden Maßnahmen möglich ist, den weltweiten Temperaturanstieg bis zum Jahr 2100 auf unter zwei Grad zu begrenzen.

CO² aus der Luft filtern mit DAC

Beim Direct Air Capture wird CO² über gewaltige Anlagen aus der Luft gefiltert (Abscheidung) und entweder als Rohstoff weiter verwendet oder aber in unterirdischen Lagerstätten gespeichert. Die weltweit größte dieser Anlagen befindet sich derzeit in Island. Orca – so der Name der Anlage – soll laut deren Betreiber bei Vollauslastung jährlich rund 4000 Tonnen Kohlendioxid aus der Luft ziehen können.

Die Funktionsweise von Direct Air Capture

DAC – Anlagen funktionieren nach folgendem Prinzip:

  1. Als erstes findet die aufwendige Umleitung von CO² mittels Ventilatoren auf ein sogenanntes Sorptionsmittel statt. Dabei handelt es sich um ein Material oder aber ein Lösungsmittel, welches CO² absorbieren und später wieder abgeben kann.

  2. Im zweiten Schritt wird das Treibhausgas mithilfe thermischer oder elektrischer Energie vom Sorptionsmittel getrennt. Damit ist das Filtermaterial wieder einsetzbar.

Mithilfe chemischer Reaktionen wird auf diese Weise mit dem Direct Air Capture Verfahren CO² aus der Luft gezogen und anschließend beispielsweise durch den Einsatz hoher Temperaturen (80° bis 800° Celsius) extrahiert.

Unterschiedliche Ansätze von Direct Air Capture

Andere DAC-Ansätze sehen die Verwendung von Batterie-ähnlichen Geräten vor, bei welchen die Filterung von CO² durch elektrochemische Reduktion oder Sorptionsmitteln mit feuchtigkeitsbasierten Freisetzungsprozessen einhergeht.

Die Bandbreite der Direct Air Capture Technologien reicht zudem von Schiffscontainern mit CO²-Kollektoren (wie in Island) bis hin zu künstlichen Bäumen. Das Problem dabei: Direct Air Capture ist verbunden mit einer hohen Kosten- und Energieintensität.

Der gesamte Abscheidungsprozess für eine Tonne Kohlendioxid erfordert zwischen 5 und 10 GJ thermischer und/oder elektrischer Energie, sodass man mit Ausgaben von 100 bis 1.000 USD pro Tonne Co² rechnen kann.

Vor- und Nachteile von Direct Air Capture

Direct Air Capture Anlagen sollen in Zukunft dabei helfen, die Erderwärmung auf unter zwei Grad Celsius zu begrenzen. Doch bis dahin ist es anscheinend noch ein weiter Weg. Zusätzlich haben die Anlagen nicht nur Vorteile.

Zwar könnte der Direct Air Capture Technologie bezüglich der Bewältigung der Klimakrise eine bedeutende Rolle zu Teil werden, denn

  • es stellt Kohlendioxid für eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen zur Verfügung.
  • mit den Verfahren ist es möglich, CO² sicher und dauerhaft im Boden abzuspeichern.
  • DAC hat einen geringen Platzbedarf im Gegensatz zu anderen Anlagen, wie beispielsweise BECCS (CO² Filter in Form von Energiepflanzen).

Doch es gibt auch Nachteile:

  • Direct Air Capture ist ein sehr energieaufwendiges Verfahren.
  • DAC-Anlagen verursachen im Gegensatz zu anderen Verfahren relativ hohe Kosten.

Zudem sollten laut Wissenschaftlern Direct Air Capture Anlagen auch in einem ganzheitlichen Kontext gesehen werden. Gemeint sind damit beispielsweise die Nachhaltigkeit von Direct Air Capture Technologien sowie politische Instrumente, Risikoabwägungen als auch institutionelle und rechtliche Aspekte

Was sagen Studien zu Direct Air Capture?

Die Züricher Hochschule für angewandte Wissenschaften ZHAW untersuchte im Jahr 2021, welche Faktoren die Entwicklung von Direct Air Capture beeinflussen und unter welchen Bedingungen diese Verfahren dazu in der Lage sind, den Klimawandel nachhaltig einzudämmen. Die ausführliche Analyse (Quelle) der Autoren brachte folgende Ergebnisse zutage:

  1. Inwieweit Direct Air Capture in Zukunft dafür infrage kommen, dem Klimawandel entgegenzuwirken, hängt unter anderem ab vom Strommix, den variablen Kosten, den Fixkosten, technologischen Verbesserungen durch R&D (Research & Development) sowie der Anzahl der gebauten DAC-Anlagen.

  2. Politik, Wirtschaft, private Investoren, und globale Big Player wie z.B. Apple, Microsoft oder Tesla haben einen großen Einfluss auf die Erzeugung bzw. Reduzierung von Treibhausgasen. Von ihnen und ihren Handlungen hängt es zukünftig ab, ob und wie sich Direct Air Capture als eine Lösung im Kampf gegen den Klimawandel durchsetzen kann und wird.

Nach Meinung der Wissenschaftler ist es nicht allein von der Technologie und Entwicklung der Anlagen abhängig, sondern im großen Maße vom Verhalten der Wirtschaftsgrößen, inwieweit Direct Air Capture als Chance für die CO² Reduzierung gesehen werden kann.

Ohne ein Umdenken keine CO² Reduzierung

Eine weitere Studie aus Wuppertal (Quelle) kommt zu ähnlichen Ergebnissen.

Die Autoren der Studie stellen fest, dass selbst mit immensen Investitionen in Direct Air Capture bis 2050 nicht ausreichend Anlagen bereitstünden, um die Klimaziele zu erreichen.

Möglich wäre laut Vorhersage der Forscher bis zu diesem Zeitpunkt eine Filterung aus der Luft von max. 6 % des globalen CO²-Aufkommens pro Jahr. Für die Erreichung der Klimaziele ist das nicht ausreichend. Es muss zusätzlich unbedingt innerhalb der weltweiten Bevölkerung, der Industrie und der Wirtschaft ein Umdenken stattfinden.

Laut der Internationalen Energieagentur IEA gibt es momentan global 15 laufende Direct Air Capture - Anlagen, die pro Jahr 9000 Tonnen CO² abscheiden. Wenn man sich dagegen den CO² Austausch allein von Deutschland von über 800 Millionen Tonnen pro Jahr 2019 bewusst macht, wird das Problem relativ klar.

Direct Air Capture in Deutschland

Anhand der Studien zeigt sich, dass Direct Air Capture nur ein Baustein der weltweiten Bemühungen der CO² Reduzierung darstellen kann. Und auch wenn in Deutschland bislang eher wenig Forschung zu Direct Air Capture stattgefunden hat, wurde dennoch seitens der Wirtschaft erkannt, wie wichtig diese in Zukunft sein könnte.

Deutsche Unternehmen aus Chemieindustrie und Maschinenbau sind darum schon jetzt breit aufgestellt, um die Forschung zu unterstützen und voranzutreiben.

Kritiker der Technologie zur Abscheidung von CO² aus der Luft sehen die Begeisterung der Wirtschaft für DAC Technologien eher als fragwürdig an. Hier wird gerne unterstellt, dass Unternehmen auf die Idee kommen könnten, es gäbe keinen Grund für eine Reduzierung des CO² Ausstoßes, wenn wir zukünftig über Anlagen verfügen, die das Kohlendioxid wieder aus der Luft filtern können.

Und somit wäre auch ein Umdenken nicht notwendig. Eine gefährliche Annahme, wie die Untersuchungen zeigen.

Fazit

Auch wenn Direct Air Capture als vielversprechende Klima-Technologie angesehen wird, ist eine sinnvolle Nutzung nur in Kombination mit anderen CCS-Systemen sowie dem Zusammenwirken von Wirtschaft, Politik und Gesellschaft wirklich dazu in der Lage, die Ziele des Pariser Klimaabkommen zu erreichen.

Direct Air Capture