20.12. 2023 | Die Klimaziele durch Entfernung von CO2 aus der Atmosphäre erreichen und dabei ein komplett neues Wirtschaftssystem erzeugen: Das sind die Ziele der groß angelegten Forschungsinitiative des schweizerischen Forschungsinstituts Empa, „Mining the Atmosphere“.
Wie man CO2 als Rohstoff nutzen kann, erklärt der stellvertretende Empa-Direktor Peter Richer im Forschungsmagazin „Empa Quarterly“ und beschreibt die verschiedenen Pfeiler des lang angelegten Forschungsprojektes.
Netto Null ist lange nicht genug
Die Klimaerwärmung – und damit auch ein Teil der abnehmenden Biodiversität – ist auf die durch den Menschen verursachten Treibhausgasemissionen zurückzuführen, vor allem in Form von CO2 und Methan. Der anthropogene Kohlenstoffüberschuss in der Atmosphäre beträgt etwa 5,1 Gigatonnen pro Jahr. Um diese Emissionen bis 2050 auf Netto Null zu senken, wozu sich viele Staaten im Pariser Abkommen verpflichtet haben, sind auch so genannte „Negativemissionstechnologien“ (NET) erforderlich, denn einige Emissionen wie jene aus der Landwirtschaft sind kaum zu verhindern.
Aber auch mit Erreichung des Netto-Null-Ziels wird der Klimawandel nicht über Nacht haltmachen, weshalb Richer die weitere Nutzung von Negativemissionstechnologien für unabdingbar hält.
CO2 als Ressource nutzen
Atmosphärisches CO2 lässt sich aus der Luft, den Ozeanen oder aus Biomasse gewinnen. Die Idee von „Mining the Atmosphere“ besteht darin, das gewonnene CO2 mittels Wasserstoff in kürzer- oder längerkettige Kohlenwasserstoffe umzuwandeln und auf diesem Wege die bisherigen fossilen Rohstoffe zu ersetzen.
Schlüsselelemente für eine erfolgreiche Umsetzung dieser Idee sind katalytische Prozesse für die diversen chemischen Reaktionen und vor allem das Energiemanagement, denn der Energiebedarf für die Umsetzung des ehrgeizigen Vorhabens ist enorm. Weil erneuerbare Energien weniger in der Schweiz als im Sonnengürtel der Erde in hohem Maße vorhanden sind, sollen diese Prozesse auch dort angesiedelt werden.
Zunächst zwei Use-Cases
In einer ersten Phase will Empa sich auf zwei «Use cases» für die Anwendung CO2-basierter Materialien fokussieren: Massenprodukte mit dem Potential, Milliarden Tonnen Kohlenstoff zu binden, und Produkte mit einer hohen Wertschöpfung, die dadurch einen maßgeblichen Beitrag zur Finanzierung des Vorhabens beisteuern. Baumaterialien haben den mit Abstand größten Anteil an den globalen Materialflüssen. Kohlenstoff-basierte Zuschlagstoffe für Beton und Asphalt sowie thermische Isolationsmaterialien stehen daher derzeit im Zentrum der Forschung. Die Kohle kann entweder über die Pyrolyse von Biomasse oder von synthetischem Methan gewonnen werden, was zudem Wasserstoff für energetische Anwendungen liefert.
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