Stellen Sie sich vor: Ein Schalter wird umgelegt und im Handumdrehen wird jeder Prozess, der tödliche Umweltverschmutzung in den Himmel schleudert, durch etwas Sauberes und Nachhaltiges ersetzt. Leider wäre die Erde auch dann noch unbewohnbar, dank all des Kohlenstoffs, den wir bereits dort abgelagert haben. Wenn wir als Spezies überleben wollen, muss der gesamte Müll schnell zur Erde zurückgebracht werden. Befürworter von Direct Air Capture glauben, dass es eine wesentliche Waffe zur Erfüllung dieser Aufgabe ist; Die Kritiker sagen, es sei so ineffizient, dass wir lieber zuerst etwas anderes ausprobieren sollten.
Direkte Luftaufnahme
Einfach ausgedrückt handelt es sich bei Direct Air Capture (DAC) um die Entfernung von CO2 aus der Atmosphäre, indem Luft durch einen mechanischen oder chemischen Filter gesaugt wird. Luft wird in der Regel über einen oder mehrere Ventilatoren durch ein DAC-System gesaugt, während die Filterung mit einem Feststoff (auch Sorptionsmittel genannt) oder mit einer Flüssigkeit (auch Lösungsmittel genannt) erfolgt. Nach dem Auffangen wird das Filtermaterial mit Wärme oder Strom beaufschlagt, um das CO2 zu entfernen, sowohl um den Filter wiederzuverwenden als auch um das CO2 für die Weiterleitung vorzubereiten. Diese letzte Phase ist oft der energieintensivste und damit teuerste Teil des Prozesses. Angesichts der Luftmenge, die gereinigt werden muss (die gesamte Menge), damit dies funktioniert, muss DAC so energieeffizient wie möglich sein.
Der kostengünstigste Weg, dies zu erreichen, besteht darin, die Schornsteine eines kohlenstoffintensiven Prozesses wie einer Fabrik oder eines Kraftwerks mit fossilen Brennstoffen abzudichten, um zu verhindern, dass noch mehr CO2 freigesetzt wird. Aber das trägt nicht dazu bei, das überschüssige CO2, das sich bereits in der Atmosphäre befindet, zu reduzieren. Aus diesem Grund sind einige Wissenschaftler und Unternehmer versucht, auf Freiluft-DAC-Anlagen zu setzen, um den Himmel sauber zu machen.
Der NOAA erklärt dass die Menschheit 1960 jedes Jahr 11 Milliarden Tonnen Kohlendioxid in die Luft pumpte. Ein halbes Jahrhundert später, und diese Zahl liegt nun näher bei 40 Milliarden, ist der Grund, warum die Arbeit zur Emissionsreduzierung so wichtig ist. Aber selbst wenn es uns gelingen würde, alle neuen Emissionen auf Null zu reduzieren, müssten wir dennoch etwas gegen die rund 950 Gigatonnen CO2 unternehmen, die bereits in der Atmosphäre lauern. Zum Zeitpunkt des Verfassens dieses Artikels entspricht der CO2-Gehalt der Atmosphäre den Aufzeichnungen des Das globale Überwachungslabor der NOAA am Mauna Loa beträgt 422,38 ppm. Der wissenschaftliche Konsens ist, dass jeder Wert über 350 ppm einen katastrophalen Untergang für die Menschheit und den Zustand des Planeten im Allgemeinen bedeuten wird.
Im Juni dieses Jahres die Universität Oxford Eine veröffentlichte Studie besagt, dass die Menschheit bis 2050 jährlich zwischen sieben und neun Milliarden Tonnen Kohlendioxid aus der Luft entfernen muss, wenn wir die Erwärmung auf nur 1,5 Grad begrenzen wollen (was katastrophal wäre). COP28-Erklärung unterstützt Unterzeichnerstaaten setzen sich stark für Technologien zur CO2-Abscheidung ein. Der Zwischenstaatliche Ausschuss für Klimaänderungen (IPCC) sagen Es gibt kein gangbarer Weg Wir können den Klimawandel verhindern, wenn nicht große Mengen CO2 aus der Luft entfernt werden. Dies ist der Status quo schon länger: 2017 wurde eine Koalition gebildet führende Wissenschaftler unter der Leitung von Professor Jim Hansen sagte, es sei unbedingt erforderlich, dass die Menschheit mit der massiven Entfernung von CO2 aus der Atmosphäre beginnt.
Was tun mit all dem CO2?
Sobald DAC den unerwünschten Kohlenstoff aus der Luft gesaugt hat, muss er irgendwohin gebracht werden. Eine Option, Der British Geological Survey erklärt, ist es einfach und kostengünstig, CO2 in seine überkritische Form umzuwandeln, die sich wie eine flüssige Flüssigkeit verhält. Diese Flüssigkeit kann dann unter der Erde gespeichert werden, nachdem sie in poröses Gestein injiziert wurde, wobei alte Ölfelder und Kohleflöze ideale Orte dafür zu sein scheinen. Die Öl- und Gasindustrie nutzt diesen Ansatz tatsächlich, um die Produktion in bestehenden Feldern anzukurbelnda das flüssige CO2 den Raum füllt und mehr Öl zur Förderstelle drückt. Aber die Internationale Energieagentur (IEA) Briefing-Papier zu Direct Air Capture legt nahe, dass mehr als die Hälfte aller zurückgewonnenen CO2-Emissionen in die Atmosphäre aufgefangen werden müssen.
Offensichtlich trägt es nicht viel zum Klima bei, mehr fossile Brennstoffe aus der Erde zu holen und zu verbrennen, und im Idealfall würden die Regierungen der Welt einfach in eine wirksame CO2-Abscheidung investieren, um zu verhindern, dass wir verkochen. Dank der Fixierung der Menschheit auf Marktlösungen könnte das Recycling eines Teils des nicht gespeicherten CO2 glücklicherweise zu einer eigenständigen Industrie werden.
CO2 kann auch in herkömmlichen Verbrennungsmotoren in synthetische Kraftstoffe umgewandelt werden. Flugreisen sind das offensichtlichste Beispiel, insbesondere wenn man bedenkt, dass die Größe und das Gewicht der Batterien es nahezu unmöglich machen, einen elektrischen Jumbo-Jet zu bauen. Zurückgewonnenes CO2 kann auch als Basis für gängige Nichtbrennstoffprodukte, einschließlich Baumaterialien, in chemischen und landwirtschaftlichen Produkten verwendet werden, ganz zu schweigen von der Kohlensäure in unseren Getränken.
Holocene ist eines von vielen Unternehmen, die die CO2-Extraktion in ein rentables langfristiges Geschäft umwandeln möchten, indem sie Emissionsgutschriften an Großkonzerne verkaufen. Der Ansatz besteht darin, Luft durch Wasser zu saugen, in dem ein Fruchtwasser eingebettet ist, das CO2 bindet. Das Wasser-CO2-Gemisch wird dann mit Guanidin kombiniert, das das CO2 in einen Feststoff umwandelt, der leicht herausgefiltert werden kann, sodass das Aminosäurewasser wiederverwendet werden kann. Das feste CO2 wird dann auf eine niedrige Temperatur erhitzt, wodurch das Guanidin vom gasförmigen CO2 getrennt wird und zur Verwendung oder Lagerung bereit ist. Holocene ist davon überzeugt, dass sein Ansatz durch ein wiederverwendbares Lösungsmittel (und eine wiederverwendbare chemische Behandlung) in Kombination mit der Niedertemperaturwärme wesentlich kostengünstiger ist als der seiner Konkurrenten.
Mission Zero will außerdem eine kostengünstige Möglichkeit entwickeln, große Mengen CO2 aus der Atmosphäre zu entfernen. Es saugt Luft in die Hardware ein und trägt dann ein Lösungsmittel auf Wasserbasis auf. Doch statt dieses Gemisch chemisch zu behandeln, nutzt es Elektrodialyse und einen Ionenaustauschprozess, um die Flüssigkeit zu reinigen und das CO2 zu extrahieren. Von dort aus kann die Flüssigkeit wiederverwendet und das CO2 unter der Erde vergraben oder in brauchbare Produkte umgewandelt werden. Das Unternehmen gibt an, dass sein elektrochemischer Prozess auch viel kosten- und energieeffizienter sei als viele andere in diesem Bereich tätige Unternehmen.
Angesichts der damit verbundenen kommerziellen Sensibilität ist es nicht einfach, die Kosten für die Entfernung von CO2 aus der Atmosphäre mithilfe von Outdoor-DAC wirklich zu verstehen. Je nachdem, wo man hinschaut, kann die Zahl bis zu 600 US-Dollar pro Tonne betragen, häufiger liegt die Zahl jedoch zwischen 300 und 400 US-Dollar. Jahrelang galt die allgemein anerkannte Meinung, dass DAC ein Ziel erreichen muss Kosten von 100 US-Dollar pro Tonne, um wirtschaftlich rentabel zu werden.
Anfang des Jahres hat sich Extantia Capital, eine deutsche, auf den Klimaschutz spezialisierte Risikokapitalgesellschaft, zurückgezogen nach seiner Quelle suchen 100-Dollar-Schibboleths und führte es auf ein Dokument der frühen DAC-Firma zurück Carbon Engineering im Jahr 2018 als das Unternehmen einen Artikel veröffentlichte, in dem vorhergesagt wurde, dass die langfristigen Kosten auf bis zu 94 US-Dollar pro Tonne sinken würden. Plötzlich wurde der Satz „weniger als 100 US-Dollar pro Tonne“ zum Maßstab, den alle anderen DAC-Unternehmen erfüllen mussten. Aber wie Torben Schreiter von Extantia schrieb: Diese Zahl hing auch mit den Dollarpreisen von 2016 zusammen und wuchs daher nicht mit der Inflation. Im Jahr 2023 wird die Weltwirtschaftsforum sagte, die Kosten für Direct Air Capture müssten „unter 200 US-Dollar pro Tonne“ sinken, bevor es allgemein eingeführt werden könne.
Ganz gleich, ob Ihre Ziele ökologischer oder industrieller Natur sind, wir wissen, dass die Menge an CO2, die aus der Atmosphäre entfernt werden muss, erheblich ist. Um dies zu ermöglichen, müssen die Kosten der Gewinnung deutlich sinken. Eine ausgereiftere Messgröße wäre, dass die Preise den kontinuierlich steigenden Kosten des Rohstoffs Kohlendioxid entsprechen oder darunter liegen.
„Alle diese DAC-Ansätze verwenden a viel von Energie“, sagte Keeton Ross, CEO von Holocene. Laut Ross sind es die Kosten dieser Energie, die den Preis für Direct Air Capture höher als nötig halten. Er geht davon aus, dass sich wärmebasierte Systeme (wie die des Holozäns) am Ende wahrscheinlich durchsetzen werden, da Wärme aus einer Reihe erschwinglicher Quellen stammen kann. Diese Behauptungen, dass es möglich sei, die Kosten für DAC zu senken, waren so überzeugend, dass Google im September in das Holozän investierte und versprach, künftig CO2-Gutschriften daraus zu kaufen.
Dr. Nicholas Chadwick, CEO von Mission Zero, sagte gegenüber Engadget, sein Unternehmen wolle bis 2026 etwa 350 US-Dollar pro Tonne erreichen, diese Zahl sei jedoch „von einem bestimmten Strompreis abhängig“. Seiner Meinung nach ist dieser Preis „deutlich besser als das, was auf dem Rohstoffmarkt erhältlich ist“, was es für Industrien, die auf CO2 angewiesen sind, zu einer Selbstverständlichkeit macht, bei Mission Zero einzukaufen.
Straßensperren
Der offensichtliche Einwand gegen Direct Air Capture besteht darin, dass zwar viel Kohlendioxid in der Atmosphäre vorhanden ist, dies jedoch immer noch einen relativ kleinen Teil des Ganzen ausmacht. Ich habe gehört, dass der Prozess als Suche nach Gold im Ozean beschrieben wird, und allein die Energiekosten machen ihn in dem erforderlichen Umfang nicht durchführbar. Im Jahr 2022 wird die Institut für Energiewirtschaft und Finanzanalyse behauptete rundweg, dass der Prozess „einfach nicht funktionieren wird“. Ein Teil des Einwands bestand darin, dass es zur verbesserten Ölförderung eingesetzt werden kann (und wird), aber auch, dass DAC-Anlagen bei der Abscheidung von CO2 oft viel weniger effektiv sind als ursprünglich versprochen, wenn sie in Betrieb sind.
Im Jahr 2023 wurde ein Artikel von der veröffentlicht Bulletin der Atomwissenschaftler äußerte sich empört darüber, dass das US-Energieministerium 600 Millionen US-Dollar in ein solches Projekt investiert hat. Die Autoren sagen, dass die Energiekosten, die erforderlich sind, um so viel Luft zu filtern, um nur 0,04 Prozent der Gesamtmenge zu extrahieren, weitaus höher sind als bei anderen, ohnehin schon günstigeren Methoden zur Reduzierung von Emissionen, und dass es keine dramatischen Verbesserungen in Physik und Chemie geben wird. Dadurch wird Direct Air Capture deutlich effizienter. Sie sagten schlicht: „Es ist einfach dumm, heute etwas zu bauen, das wir in fünfzig Jahren, wenn überhaupt, nicht mehr brauchen werden.“
Chadwick sagte, ein Großteil der Kritik an DAC konzentriere sich auf seine technische Machbarkeit, was seiner Meinung nach der falsche Punkt sei. „Es gibt unzählige industrielle Prozesse, bei denen die Thermodynamik eine zentrale Rolle spielt schrecklich„Sehen Sie sich Ammoniak an“, sagte er, „es hat Jahre und Jahre gedauert, bis die Erträge das Niveau erreichten, das sie jetzt haben.“ Was diese ansonsten ineffizienten Prozesse vorangetrieben hat, war die „wirtschaftliche Notwendigkeit für sie auf dem Markt“, sagte er. „Wenn jemand beweist, dass er (Direct Air Capture) für 200 Dollar pro Tonne kann, verschwinden all diese Argumente.“
Sowohl Chadwick als auch Ross sprachen über die Bedeutung der Größe, um die aufstrebende Branche voranzutreiben. Im Jahr 2023 haben Carbon Engineering, 1PointFive und Occidental den Durchbruch geschafft Stratos-Fabrik in Texas, das nach seiner Fertigstellung voraussichtlich 500.000 Tonnen CO2 pro Jahr aus der Luft saugen wird. Beide sind jedoch optimistisch, dass die im Bau befindlichen Projekte den Ingenieuren bei der Lösung dieser Fragen helfen werden. Wir haben noch einen sehr, sehr langen Weg vor uns, bis wir die Milliarden Tonnen erreichen, die wir nach Ansicht von Experten fördern müssen, um eine Überlebenschance zu haben.
