Kohlendioxid wird allgemein als negativer Einfluss angesehen. Schließlich ist sie der Haupttreiber des Klimawandels und etwas, das reduziert werden muss, wenn wir das Ziel des Pariser Abkommens erreichen wollen, die globale Erwärmung im gewünschten Bereich von 1,5 Grad Celsius zu halten.
Makoto Susaki ist Senior Vice President und CTO bei Mitsubishi Heavy Industries Engineering und Leiter der CCUS Business Taskforce bei Mitsubishi Heavy Industries.
Daraus folgt, dass es ohne die Abscheidung von CO2 aus industriellen Prozessen oder der Atmosphäre in bestimmten schwer zu reduzierenden Sektoren wie der Stahl- und Zementherstellung oder dem See-/Luftverkehr sehr schwierig sein wird, bis 2050 eine CO2-neutrale Welt zu vertretbaren Kosten zu erreichen.
Interessanterweise kann abgeschiedenes CO2 in Kombination mit erneuerbaren Energieträgern, Wärme und Wasserstoff in wertvolle Rohstoffe umgewandelt werden. Dadurch werden Industrieprodukte und Chemikalien CO2-neutral oder sogar effektiv CO2-negativ, da das CO2 im Produkt selbst gespeichert wird (z. B. Zement usw.).
Von der Herstellung bis zur Energieerzeugung hat CO₂ als Ressource mehrere positive Verwendungsmöglichkeiten. Nirgendwo wird dies deutlicher als im kritischen Bedarf an Trockeneis – der festen Form von CO₂ – für den Transport des Pfizer/BioNTech COVID-19-Impfstoffs, der fast bis zur Injektion bei -70 Grad Celsius gelagert werden muss .
Die erwartete Nachfrage ist so groß, dass einige Logistikunternehmen bereits ihr eigenes Trockeneis produzieren, um eine stetige Versorgung sicherzustellen.
Hier sind vier weitere kreative Möglichkeiten, Kohlenstoff zu verwenden.
- Textilien, Kugeln und Blasen
Im Bereich der Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS), die bei der Herstellung einer Reihe von Alltagsgegenständen eine Rolle zu spielen beginnt, gibt es einen enormen Spielraum für Innovationen.
Im Jahr 2016 hat das Energieunternehmen NRG einen Sneaker entwickelt, der zu 75 % aus Materialien besteht, die aus Kraftwerksemissionen stammen, um seinen Carbon XPrize zu präsentieren, der die Entwicklung bahnbrechender Technologien fördert, die Emissionen in nutzbare Produkte verwandeln.
Carbon Upcycling Technologies (CUT), ein kanadisches Start-up, kombiniert CO₂-Emissionen und Rohstoffe, um alles von Biokunststoffen bis hin zu kohlenstoffhaltigen Buntstiften und Schmuck herzustellen. Sein größter Reaktor produziert täglich acht Tonnen Material.
Es gibt sogar ein Carbon-Capture-System, das dabei hilft, die Blasen im Bier zu machen, indem es das bei der Fermentation von Hopfen freigesetzte CO₂ zurückfängt. Das CO₂ Craft Brewery Recovery System fängt etwa fünf Tonnen Kohlendioxid pro Monat ein, genug für eine Brauerei, die bis zu 60.000 Barrel pro Jahr erzeugt.
- Veredelung von Beton
Viele hoffen, dass die sozioökonomische Erholung von den Auswirkungen der COVID-19-Pandemie zu einem Wachstum der nachhaltigen Infrastrukturentwicklung führen wird – aber Beton, ein wichtiger Baustoff, ist auch ein starker Umweltverschmutzer. Zement, einer seiner Hauptbestandteile, ist für 8 % der weltweiten CO₂-Emissionen verantwortlich.
Die Suche nach praktikablen kohlenstoffarmen Alternativen könnte einen großen Unterschied machen, wenn es um nachhaltigeres Bauen geht.
MHI Engineering hat seine Teilnahme an einer Machbarkeitsstudie zum Einsatz von CCS in der Zementproduktion im Lehigh Cement Plant in Edmonton, Kanada, angekündigt. Dies wird die erste derartige Studie auf dem nordamerikanischen Markt sein und wird schätzungsweise etwa 600.000 Tonnen CO₂ jährlich erfassen.
Die CO2-Abscheidung, die neue Baumaterialien schafft, könnte die Infrastruktur nachhaltiger machen.
CCS kann nicht nur Kohlenstoff aus den bei der Zementproduktion anfallenden Emissionen entfernen, sondern auch nachträglich eingesetzt werden. Es kann zum Beispiel in Beton injiziert werden, um diesen zu verstärken und gleichzeitig ein dauerhaftes CO₂-Lager zu schaffen.
Forscher der University of California, Los Angeles (UCLA) haben ein geschlossenes Verfahren entwickelt, bei dem Kohlenstoff aus Kraftwerksschornsteinen gewonnen und daraus ein neues Baumaterial hergestellt wird – CO2NKRET.
Die Ausweitung der Verwendung solcher Materialien wird laut einem Bericht der Denkfabrik Chatham House einen grundlegenden Wandel in der Bautätigkeit ermöglichen, der feststellt, dass allein neue Zementsorten Emissionsreduktionen von bis zu 90 % im Bausektor ermöglichen könnten.
- Treibstoff für eine Marinerevolution
Asien und insbesondere China sind das Herzstück der globalen Produktion, und Produkte aus diesen Ländern werden ausnahmslos mit Frachtschiffen um die ganze Welt transportiert. Die Schifffahrtsindustrie trägt über 80 % des Welthandels und unternimmt Schritte zur Reduzierung ihrer eigenen Emissionen mit dem Ziel, die CO₂-Emissionen bis 2050 zu halbieren. Dies ist ein weiterer Bereich der Weltwirtschaft, der von der CO2-Abscheidung profitieren und CO₂ sinnvoll nutzen könnte.
Die Mitsubishi Heavy Industries (MHI) Group entwickelt eine CO2-Abscheidungseinheit für den maritimen Einsatz, bei der Kohlenstoff aus Schiffsabgasen entfernt und in Tanks gespeichert wird. Es könnte dann entladen und in synthetische Kraftstoffe wie Methan oder Methanol für die zukünftige Verwendung umgewandelt werden.
Mitsubishi Power hat bereits Methanol synthetisiert, indem es abgeschiedenes CO₂ aus Kraftwerksemissionen und Wasserstoff aus überschüssigen erneuerbaren Energiequellen verwendet. Mitsubishi Power-Ingenieur Florian Möllenbruck sagt, dass diese Forschung dazu beitragen wird, den Verbrauch fossiler Brennstoffe für den Verkehr zu reduzieren und überschüssige erneuerbare Energie zu speichern, die ansonsten verloren gehen könnte.
- Denkanstoß
Es ist nicht nur unser Energiebedarf, sondern auch unser Nahrungsbedarf, der durch erfinderische Verwendungen von gebundenem Kohlenstoff gedeckt werden könnte. Nach Angaben des World Wide Fund for Nature (WWF) nutzt die britische Viehwirtschaft eine Fläche von der Größe der Grafschaft Yorkshire – mit 12.000 km² eine der größten Regionen Großbritanniens – zur Produktion von Soja für Tierfutter. Dies hat verheerende Auswirkungen auf die Biodiversität, die auf der ganzen Welt zu hören sind.
Das Kraftwerk Drax in Yorkshire ist ein ehemaliges Kohlekraftwerk, das heute Strom aus nachhaltiger Biomasse erzeugt. MHI Engineering hat sich an den Tests mit einer Bioenergie-Pilotanlage mit Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (BECCS) im Kraftwerk Drax beteiligt. Sobald BECCS skaliert ist, könnte Drax jährlich Millionen Tonnen negativer Emissionen verursachen – ein erheblicher Teil der negativen Emissionen, die Großbritannien benötigt, um sein Netto-Null-Ziel für 2050 zu erreichen.
Die Emissionen des Kraftwerks Drax in Yorkshire, Großbritannien, werden zu Protein für Tierfutter recycelt.
Ein Programm, das getestet wird, hat bereits erhebliche Mittel von der britischen Regierung erhalten. Im Rahmen eines Kohlenstoffrecycling-Projekts wird abgeschiedenes CO₂ zur Erzeugung von Einzelzellproteinen verwendet, die wiederum in Tierfutter verwendet werden können. Ziel ist es, die Abhängigkeit des Vereinigten Königreichs von komplexen Lieferketten zu verringern und das Lebensmittelproduktionssystem des Landes zu verändern.
Weltweit emittiert die Welt über 36 Milliarden Tonnen CO2 jedes Jahr. Die Erfassung und Umwandlung dieser Emissionen in Produkte, die der Wirtschaft und der Umwelt zugutekommen, wird uns unseren Dekarbonisierungszielen näher bringen.
- Auf dem Weg zu einer klimaneutralen Welt
Wie in der langfristigen Vision der EU-Kommission zur Klimaneutralität („A Clean Planet for all – A European Strategic Long-term vision for a prospering, modern, wettbewerbsfähig und klimaneutrale Wirtschaft“ beschrieben.[1]) ist CCS/CCUS einer der sieben wichtigsten strategischen Bausteine, die die EU zur Bekämpfung des Klimawandels und zur Dekarbonisierung der Industrie identifiziert hat. Dies gilt insbesondere für schwer zu reduzierende Sektoren, in denen eine direkte Elektrifizierung entweder zu teuer oder technisch zu schwierig in großem Maßstab umzusetzen ist.
CCS hat sogar das Potenzial, in Kombination mit der Nutzung von Biomasse und erneuerbarem Strom negative Emissionen zu erzeugen, indem es den Kohlenstoff in langlebigen Materialien wie Beton speichert. Das CO₂ kann auch einfach CO2-neutral umgewandelt werden, indem E-Fuels (mit CO2 und grünem Wasserstoff) hergestellt werden und der Kohlenstoff bei der Verbrennung der E-Fuels wieder eingefangen wird oder durch direkte Luftabscheidung, wodurch Kreislaufwirtschaften für Kohlenstoff.
Diese Technologie existiert heute und kann wirtschaftlich zur sofortigen Emissionsreduzierung in einer Reihe von Sektoren und Prozessen eingesetzt werden. Der Fokus liegt derzeit jedoch weitgehend auf dem Prinzip „Elektrifizierung zuerst“ und erneuerbaren Energien, während viele Industriesektoren auf regulatorische Klarheit und Unterstützung hinsichtlich der genauen Rolle warten, die die EU dieser wichtigen Technologie auf kurze bis mittlere Sicht zukommen lassen möchte und wie es den Aufbau der notwendigen Infrastruktur für die CO₂-Wertschöpfungskette unterstützt.
Sobald wir die Infrastruktur aufgebaut haben, ist es auch wichtig, über eine physische und digitale Plattform zu verfügen, wie beispielsweise CONNEX™, die wir entwickeln, die es uns ermöglicht, alle Akteure entlang der Wertschöpfungskette zu verbinden, Informationen einfach auszutauschen und zu visualisieren, wie sich CO through durch die Lieferkette bewegt und Rückverfolgbarkeit bieten.