Ist eine unterirdische CO₂-Speicherung (CCS) für den Klimaschutz nötig?

Beim Carbon Capture and Storage (CCS) wird CO₂ aus einem Abgas- oder Abluftstrom abgeschieden und anschließend dauerhaft eingelagert. Grundsätzlich unterscheiden muss man dabei, ob Kohlenstoffdioxid direkt an den Standorten von Großanlagen erfasst oder CO₂ sozusagen nachträglich aus der Luft gefiltert wird, unabhängig davon, wo es zuvor entstanden ist (Erlach et al. 2022).

Der klassische CCS-Ansatz besteht darin, Emissionen von fossil befeuerten Kraftwerken oder großen Industrieanlagen abzufangen, bevor sie in die Atmosphäre gelangen. Bei dieser Methode wird das CO₂ vor, während oder nach den jeweiligen Verbrennungs- oder Produktionsprozessen mittels chemischer Reaktionen abgeschieden. Anschließend wird das Kohlendioxid über Pipelines oder mit Tankwagen oder in Schiffen transportiert und dann beispielsweise unter der Erde oder unter dem Meer langfristig eingelagert. Geeignete geologische Formationen dafür sind etwa leere Erdöl- und Erdgaslagerstätten oder sogenannten Salzaquifere, also poröse Gesteinsschichten mit Salzwasser. Besonders in den USA und Kanada wird komprimiertes CO₂ auch in Öl- oder Gasfelder gedrückt, die bereits fast erschöpft sind, um auch noch die letzten Mengen fördern zu können.

In den geologischen Lagern in der Erdkruste wird das Kohlenstoffdioxid auf verschiedene Weise gebunden: Mal wird es in unterirdischem Salzwasser gelöst, in kleinen oder größeren Hohlräumen eingeschlossen, oder es geht mit bestimmten Mineralien im Gestein feste Verbindungen ein. Ziel ist stets, das CO₂ möglichst dauerhaft aus der Atmosphäre fernzuhalten.

In Fachdiskussionen der Klimaforschung und (internationalen) Klimapolitik fällt die CCS-Technologie unter den Oberbegriff „Carbon Management“, wörtlich übersetzt „Umgang mit Kohlenstoff“ (siehe Abbildung). Die verschiedenen Bereiche sollten klar unterschieden werden, weil sie unterschiedliche Anwendungsfelder haben und unterschiedliche Rollen in der Klimapolitik und beim Klimaschutz spielen können.

Quelle: SWP-Aktuell 2023/A 30

Die klassische CCS-Technologie („Carbon Capture and Storage“), bei der Kohlenstoffdioxid aus der Nutzung fossiler Rohstoffe aufgefangen wird, ist eine Möglichkeit zur Reduzierung von Emissionen. Sie kann also den Anstieg der CO₂-Konzentration in der Atmosphäre verlangsamen. Ein zweiter Bereich des Carbon Management ist „Carbon Capture and Utilization“ (CCU). Auch dort wird CO₂ aus (meist) fossilen Quellen aufgefangen und dann stofflich genutzt. Dabei wird das Kohlenstoffdioxid – je nach Produkt – aber meist nur vorübergehend gebunden– siehe hierzu Abschnitt 4.

Ein dritter Teilbereich des Carbon Managements wird „Carbon Dioxide Removal“ (CDR) genannt, zu Deutsch: „CO₂-Entnahme“. In diesen Teilbereich fallen verschiedene Möglichkeiten, mit denen man Kohlenstoffdioxid wieder aus der Atmosphäre entfernen kann, sich also die CO₂-Konzentration der Atmosphäre senken lässt. Hier gibt es einerseits naturbasierte Optionen, etwa Aufforstung oder Vernässung von Mooren, andererseits als technologische Möglichkeiten zwei Sonderformen von CCS: Bei ihnen wird Kohlenstoffdioxid aus der Verbrennung von Biomasse (BECCS) aufgefangen oder direkt aus der Luft (DACCS) gezogen und dann unterirdisch verpresst – siehe dazu die Abschnitte 2 und 3.

Eine Sonderform von CCS ist die sogenannte Bioenergie mit Abscheidung und Speicherung (BECCS). Dabei wird in Kraftwerken nicht Kohlenstoffdioxid aus der Verbrennung fossiler Energieträger wie Kohle oder Erdgas aufgefangen, sondern solches aus der Verbrennung von Biomasse, etwa Holz. Dieses CO₂ wurde zuvor von Pflanzen beim Wachsen aus der Umgebungsluft aufgenommen. Nach dessen dauerhafter Einlagerung würde bei BECCS also unterm Strich Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre gezogen – die Erderhitzung ließe sich dadurch damit nicht nur (wie bei klassischem CCS) bremsen, sondern langfristig sogar umkehren.

In der Forschung besteht Konsens darüber, dass ein gewisses Maß von CO₂-Entnahme aus der Atmosphäre notwendig ist, um das Zwei-Grad- oder gar das 1,5-Grad-Limit bei der Erderwärmung noch einhalten zu können. Selbst bei starkem Klimaschutz sind nämlich manche Emissionen direkt an der Quelle nur sehr schwer oder gar nicht zu reduzieren (etwa in der Landwirtschaft). Um diese Restemissionen auszugleichen und letztlich auf „netto Null“ zu kommen, wären BECCS oder DACCS (siehe Punkt 3) erfolgversprechende Optionen.

Neben dem herkömmlichen CCS befindet sich noch ein weiteres Verfahren im Forschungs- und Entwicklungsstadium, bei dem Kohlenstoffdioxid nicht in Kraftwerken oder Industrieanlagen abgefangen, sondern durch eine direkte Luftabscheidung (Direct Air Capture, kurz: DAC) aus der Umgebungsluft extrahiert wird – ganz unabhängig davon, wo, wie und wann es vorher in die Atmosphäre gelangt ist. Anschließend soll auch hier das abgeschiedene Kohlenstoffdioxid komprimiert, transportiert und meist in geologische Lagerstätten gebracht werden.

Per DACCS (also Direct Air Carbon Capture and Storage) könnten Emissionen aus sehr vielen, vergleichsweise kleinen Einzelquellen, etwa im Verkehr oder in der Landwirtschaft, die direkt am Entstehungsort nur schwer zu reduzieren sind, nachträglich aus der Atmosphäre entfernt werden. Auch diese Technologie gilt – wie BECCS (siehe Punkt 2) als sogenannte „Kohlenstoffsenke“.

Alternativ zur Speicherung kann abgeschiedenes CO₂ auch direkt genutzt werden, etwa in der Chemieindustrie für die Produktion von Harnstoff für Düngemittel, von Kunststoffen oder für die Herstellung synthetischer Brennstoffe (sogenannter E-Fuels [LINK zum F&A]). Carbon Capture and Utilization (CCU) nennt sich diese Technologie (zuweilen wird synonym auch von Carbon Capture and Usage gesprochen). Derzeit ist das Potenzial dieser stofflichen Nutzung zwar noch gering. Der Weltklimarat IPCC nennt in seinem Sechsten Sachstandsbericht (AR6, Band 3, Kapitel 6.4.2.5) eine Schätzung von 1-2 Gigatonnen pro Jahr; bis zur Mitte des Jahrhunderts könnte das Potenzial laut IPCC aber auf 20 Gigatonnen jährlich steigen, also auf ganz erhebliche Größenordnungen. Um dies zu erreichen, wären aber noch erhebliche technologische Entwicklungen nötig.

Allerdings benötigen einige CCU-Optionen sehr viel Energie, was die tatsächlichen Einsatzmöglichkeiten stark begrenzen dürfte. Und die so hergestellten Produkte lagern das CO₂ in vielen Fällen auch nicht dauerhaft ein. Zum Beispiel wird bei synthetischen Treibstoffen das CO₂ schnell wieder freigesetzt und gelangt meist schon nach wenigen Tagen oder Monaten dann doch in die Atmosphäre. Bei der Verarbeitung in Kunststoffen ist die Bindung zwar längerfristig – aber bei einer (Müll-)Verbrennung zum Beispiel wird das verwendete Kohlendioxid ebenfalls wieder frei. Außerdem ist zu beachten: Für die stoffliche Verwendung wird CO₂ teilweise in sehr großer Reinheit oder mit einem sehr hohen Druck benötigt, für die Harnstoffherstellung etwa mit 122 bar und zu 99,9 % gereinigt – ein insgesamt sehr großer, kostenträchtiger Aufwand.

Bisher wird weltweit nur sehr wenig Kohlenstoffdioxid unterirdisch eingelagert. Laut Klimaportal des angesehenen Massachusetts Institute of Technology (MIT) sind es derzeit jährlich ungefähr 0,045 Gigatonnen, was dem Ausstoß von gerade einmal zehn Millionen Pkw entspreche (Stand: November 2023). Zum Vergleich: Im Jahr 2022 betrug die Menge an menschengemachtem CO₂ laut dem Bericht Global Carbon Budget 40,6 Gigatonnen. Davon stammten 36,6 Gigatonnen aus der Verbrennung fossiler Rohstoffe.

Derzeit wird also nur ungefähr ein Tausendstel des ausgestoßenen Kohlenstoffdioxids über CCS eingelagert. Und ein großer Teil davon geht derzeit auf Methoden zurück, bei denen mit der Einlagerung noch Reste von Öl und Gas aus Feldern gepresst werden – Verfahren also, die zum einen zusätzliche Emissionen aus der Verbrennung der geförderten Mengen fossiler Brennstoffe nach sich ziehen, zum anderen aber bei einem Ausstieg aus der Öl- und Gasförderung wegfallen.

Die CCS-Technologie wird bisher an wenigen Standorten in einigen Staaten genutzt; der Sechste Sachstandsbericht des IPCC nannte 2022 eine Zahl von weltweit 28 Anlagen im kommerziellen Betrieb (AR6, WG3, Kapitel 6.3). In Norwegen wird schon seit mehr als 25 Jahren in kleinerem Stil CCS betrieben und das CO₂ unter der Nordsee eingelagert. Dänemark hat gerade eine erste Anlage in Betrieb genommen und plant größere Mengen CO₂ einzulagern. In den USA werden bisher nur Anlagen betrieben, die CO₂ nutzen, um Restbestände an Öl und Gas aus den Feldern zu pressen. Das weltweit einzige laufende Kohlekraftwerk mit CCS (Boundary Dam, Block 3) steht in der zentral-kanadischen Provinz Saskatchewan.

Aufstellungen von CCS-Anlagen gibt es aus verschiedenen Quellen, manche industrienah, andere zum Beispiel von kritischen NGOs oder Medien. Anzahl und Bewertung der dort genannten Anlagen unterscheiden sich teils erheblich:

• Facility Database des Global CCS Institute
• Verzeichnis von europäischen CCS- und CCU-Projekten auf der Zero Emissions Platform
• Liste von zwölf der weltgrößten CCS-Projekte beim Online-Magazin DeSmog

Das Potenzial von CCS wird als erheblich eingeschätzt. Allerdings, so der Weltklimarat IPCC geht in seinem Sechsten Sachstandsbericht von 2021/22, hätten Einsatz und Entwicklung der Technologie in der Vergangenheit viel länger gebraucht als zuvor angenommen (AR6, WG3, Kapitel 1.4.3). Zu einer sehr ähnlichen Einschätzung kommen die deutschen Wissenschaftsakademien in einem gemeinsamen Papier:

„Die einzelnen Prozessschritte von CO₂-Abscheidung, CO₂-Transport und CO₂-Speicherung im Untergrund (CCS) sind prinzipiell in industriellem Maßstab einsatzbereit. Dennoch gingen Entwicklung und Markteinführung der CCS-Technologie in den letzten Jahren sehr viel langsamer voran, als man vor fünf bis zehn Jahren erwartet hatte.“ (Erlach et al. 2022)

Grundsätzlich ist die Technologie kosten- und energieaufwändig (siehe Abschnitt 8), zudem müssen die Lagerstätten regelmäßig überprüft und ggf. gewartet werden, möglicherweise über Jahrhunderte. Zu berücksichtigen ist auch, dass Anlagen mit CCS nicht vollkommen CO₂-frei werden. Weil die Technologie den Gesamt-Energieaufwand erhöht, verursachen zum Beispiel Kraftwerke, in denen Kohlenstoffdioxid abgeschieden wird, erst einmal mehr CO₂; von einer um zehn bis 40 Prozent erhöhten CO2-Menge hatte 2005 ein Sonderbericht des Weltklimarates IPCC zum Thema gesprochen (SRCCS, Summary for Policy Makers). Von diesen Emissionen können beim derzeitigen Stand der Technik ungefähr 90 Prozent abgeschieden werden (Dods et al. 2021), in der Praxis sind es laut Medienberichten oft weniger. Da selbst zehn Prozent verbleibende CO₂-Emissionen aus beispielsweise Kohlekraftwerken gewaltige Mengen sind und eine Klimaneutralität so nicht erreicht werden kann, wird derzeit an Möglichkeiten geforscht, die Wirksamkeit weiter zu erhöhen. Auch wenn dies technisch möglich ist, würde die Technologie dadurch wohl noch teuer. Ab einer Restmenge von zwei Prozent CO₂ steigt der Aufwand stark (Brandl et al. 2021).

Wie erwähnt bieten nur die Sonderformen BECCS und DACCS die Möglichkeit, bereits früher oder an anderer Stelle ausgestoßenes Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre zu entfernen und so den CO₂-Gehalt (und damit die Erdtemperatur) zu senken. Der Report The State of Carbon Dioxide Removal gibt einen Überblick über den derzeitigen Stand der Kohlenstoffentfernung aus der Atmosphäre; die vier Hauptautoren arbeiten an renommierten Institutionen und haben auch an Berichten des Weltklimarates mitgearbeitet. In dem Report heißt es (Kapitel 6.2, Current CDR Deployment), dass für Bioenergie mit Abscheidung und Speicherung (BECCS) die Einlagerung von derzeit 0,02 Gigatonnen CO₂ pro Jahr bis 2030 auf 0,03 bis 0,2 Gigatonnen zunehmen könnte. Bei der direkten Luftabscheidung und Kohlenstoffspeicherung (DACCS) könnte sich die Gesamtmenge von derzeit unter 0,00001 Gigatonnen im gleichen Zeitraum auf bis zu 0,3 Gigatonnen pro Jahr steigern. Dennoch sind auch diese gesteigerten Mengen im Verhältnis zu den derzeit pro Jahr ausgestoßenen ungefähr 40 Gigatonnen CO₂ eher gering.

Der Weltklimarat IPCC nennt in seinem Sechsten Sachstandsbericht von 2021/22 (AR6, WG3, Technical Summary TS5.7) deutlich höhere Zahlen: Auf lange Sicht betrage das „geschätzte Potenzial“ allein von DACCS fünf bis 40 Gigatonnen CO₂ pro Jahr, langfristig könnte also ein erheblicher Teil der (dann hoffentlich geringeren) Emissionen per CO₂-Entnahme wieder aus der Atmosphäre geholt werden. Allerdings, so der IPCC einschränkend, werde das Potenzial „limitiert vor allem dadurch, dass [für den Betrieb] CO₂-arme Energie erforderlich ist und die Kosten hoch sind“ (zu letzterem siehe Abschnitt 8).

Theoretisch können weltweit laut IPCC ungefähr 10.000 Gigatonnen CO₂ in geologischen Strukturen eingelagert werden (AR6, WG3, Kapitel 6.4.2.5) – das wären die gegenwärtigen weltweiten Emissionen aus rund 250 Jahren. Der Großteil (80 Prozent) der theoretischen Lagerkapazität liegt in sogenannten „Salzaquiferen“, also porösen Gesteinsschichten, in denen Salzwasser vorkommt. Auch ehemalige Lagerstätten von Erdöl und Erdgas eignen sich prinzipiell für die Einlagerung. Hier könnten schon bestehende Strukturen aus der Öl- und Gasförderung genutzt werden, um das CO₂ einzulagern.

Allerdings sind nicht alle Lagerstätten, in denen sich theoretisch CO₂ unterbringen lässt, auch praktisch nutzbar. So kann es zum Beispiel sein, dass der Druck in einer grundsätzlich geeigneten Formation zu hoch ist und das Kohlenstoffdioxid nicht eingepresst werden kann. Oder die potenziellen Lagerorte liegen schlicht zu weit entfernt und sind von den Produktionsstätten nicht oder nur mit sehr hohen Zusatzkosten erreichbar. Dennoch ist das Potenzial zur Speicherung sehr hoch. Der Weltklimarat schreibt dazu im 2022er Bericht der Arbeitsgruppe 3:

„Nicht die gesamte Speicherkapazität ist nutzbar, da geologische und technische Faktoren die tatsächliche Speicherkapazität auf eine Größenordnung unter dem theoretischen Potenzial begrenzen. Das ist aber noch immer mehr CO₂ als bis 2100 eingelagert werden muss, um die Temperaturänderung auf 1,5 °C zu begrenzen.“ (AR6, WG3, Kapitel 6.4.2.5)

Realistisch könnten laut IPCC weltweit ungefähr 1.000 Gigatonnen (Milliarden Tonnen) CO₂ eingelagert werden. Dabei gibt es aber regional unterschiedlich große Speicherkapazitäten.

In Deutschland eignen sich besonders erschöpfte Erdgaslagerstätten und tiefe Salzaquifere für die Einlagerung. Zwei Forscher der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe haben vor einigen Jahren eine Speicherkapazität von rund 20 bis 115 Gigatonnen nur für die deutschen Salzaquiferen ausgemacht; allein in Norddeutschland könnten demnach bis zu 109 Gigatonnen CO₂ eingelagert werden (Knopf/May 2017). Zum Vergleich: In Deutschland wurden 2022 laut Umweltbundesamt ungefähr 660 Millionen Tonnen CO₂ (0,66 Gigatonnen) ausgestoßen. Im Projekt CDRmare untersuchen derzeit mehrere deutsche Meeresforschungsinstitute die Möglichkeiten, Kohlenstoffdioxid in geologischen Formationen unter der Nordsee einzulagern. Laut ersten (allerdings nicht wissenschaftlich begutachteten) Publikationen beträgt das Potenzial mehrere Gigatonnen. Bis Ende des Jahrhunderts könnten dort vielleicht 30 Millionen Tonnen CO₂ pro Jahr verpresst werden.

Eine Studie für Österreich hat ein mögliches Einlagerungspotenzial von bis zu 120 Millionen Tonnen CO₂ ausgemacht (Welkenhuysen et al. 2016), bei einem laut österreichischem Umweltbundesamt jährlichen Ausstoß von 80 Millionen Tonnen in 2022. Für die Schweiz wurde im Jahr 2010 die (theoretische) Kapazität in einer Studie für das schweizerische Bundesamt für Energie mit etwa 2,6 Gigatonnen, also 2.600 Millionen Tonnen CO₂ beziffert  (Diamond et al. 2010),  bei einem vom Bundesamt für Umwelt angegebenen jährlichen Ausstoß von rund 45 Millionen Tonnen.

Methodisch gibt es bei der Abschätzung der Kapazitäten allerdings große Unterschiede. Die angegebenen Werte können also allenfalls als Richtwerte gelten.

Bisher ist jede Form von CCS sehr teuer. Allein die Abscheidung von Kohlenstoffdioxid an der Produktionsstätte kostet laut Weltklimarat IPCC derzeit mehr als 50 US-Dollar pro Tonne CO₂  (AR6, WG3, Kapitel 6.4.2.5). Die Investitionskosten für ein Kohle- oder Gaskraftwerk mit CCS sind fast doppelt so hoch, wie wenn kein CCS genutzt wird, so der IPCC. Dazu kommen erhöhte Kosten im laufenden Betrieb bzw. ein geringerer Wirkungsgrad der Anlage, weil erhebliche Mengen Energie nur dafür aufgewendet werden müssen, das Kohlenstoffdioxid abzuscheiden.

Sind die Lagerstätten weit entfernt von den Emissionsquellen, kommen erhebliche Kosten für den Transport des Gases zum Einlagerungsort hinzu, nicht zu vergessen Ausgaben für die langfristige Wartung und Sicherheit der Lagerstätte. Das deutsche Forschungskonsortium CDRmare spricht von insgesamt 70 bis 150 Euro pro Tonne CO₂ bei einer Verpressung in der Nordsee.

Die Luftabscheidung und Kohlenstoffspeicherung (DACCS) – mit der nicht nur CO₂-Emissionen verkleinert, sondern das Treibhausgas auch wieder aus der Atmosphäre gezogen werden kann – ist noch teurer. Im aktuellen Bericht des Weltklimarates werden die Kosten (für Mitte des Jahrhunderts) mit 100 bis 300 US-Dollar pro Tonne CO₂ angegeben (AR6, WG3, Summary for Policy Makers C.11.1). Für tatsächlich betriebene, bereits existierende Pilotanlagen wurden im Bericht The State of Carbon Dioxide Removal Preise von 780 US-Dollar im Jahr 2020 und 1.200 US-Dollar für 2021 genannt (Kapitel 3.1 Measuring growth in Carbon Dioxide Removal).

Den Grund für die hohen Kosten erläutern die deutschen Akademien der Wissenschaften in anschaulichen Worten:

„CO₂ macht nur einen sehr geringen Teil der Luft aus (Volumenanteil von nur 0,04 Prozent). Um einen Kubikmeter CO2 mit 1,96 kg CO₂ zu gewinnen, müssen also mindestens 2500 Kubikmeter Luft ‚gefiltert‘ werden. Für eine Tonne CO₂ sind dies entsprechend rund 1,27 Millionen Kubikmeter Luft, selbst wenn eine hundertprozentige Filterleistung erreicht wird.“ (Erlach et al. 2022)

Zwar kann man davon ausgehen, dass die Preise mit der weiteren Entwicklung und Implementierung der Technologien sinken. Fraglich ist aber, ob die Kosten zum Beispiel für die Stromerzeugung in Kohle- oder Gaskraftwerken mit CCS mittelfristig oder auf lange Sicht mit denen aus der Erzeugung von Strom durch Photovoltaik oder Windkraft konkurrieren können. Schon jetzt sind diese Formen der Energieerzeugung deutlich günstiger, und auch ihre Kosten dürften weiter sinken – das heißt der bereits jetzt vorhandene Preisunterschied zwischen den tendentiell preiswerteren Erneuerbaren und den im Schnitt teureren fossilen Kraftwerken dürfte sich durch CCS eher noch weiter erhöhen.

Die deutschen Wissenschaftsakademien schreiben zum Thema:

„Mögliche Risiken sind leichte lokale Erdbeben, die Verdrängung von salzhaltigem Wasser [im Untergrund] und dessen Eindringen ins Grundwasser sowie das Austreten von CO₂ durch Leckagen. Durch Leckagen würde ein Teil des CO₂ wieder in die Atmosphäre gelangen, sodass die Wirksamkeit der CO₂-Entnahme beeinträchtigt würde. Nach Einschätzung vieler Expertinnen und Experten sind diese Risiken bei gut durchgeführten Projekten mit professionellem Risikomanagement an geeigneten Standorten gering.“ (Erlach et al. 2022)

Der Weltklimarat IPCC geht davon aus, dass in geeigneten Strukturen pro Jahr weniger als 0,001 Prozent des jeweils gespeicherten CO₂ entweichen (AR6, WG3, Kapitel 6.4.2.5). Die Gefahren von CCS sind also – bei sorgfältiger Umsetzung – eher gering.

Eine Schwierigkeit ist aber: Beim Einsatz von CCS wird viel Wasser benötigt. Kraftwerke, die CCS nutzen, haben einen 25 bis 200 Prozent höheren Wasserverbrauch als Kraftwerke ohne CCS-Technologie (IPCC 2022, AR6, WG3, Kapitel 6.7.7). Hingegen verbrauchen Photovoltaik- und Windkraftanlagen im Betrieb praktisch kein Wasser.

Dass beim Einsatz von CCS so viel Wasser benötigt wird, liegt am höheren Energieaufwand und daran, dass die Anlagen gekühlt werden müssen. Gerade in sehr trockenen Gebieten (etwa dem Südwesten der USA oder in Südostasien) oder auch an Flüssen mit zunehmendem Niedrigwasserrisiko könnte dies dazu führen, dass Kraftwerke mit CCS im Sommer gedrosselt oder ganz stillgelegt werden müssen. Würde Wasser effizienter genutzt oder besser wiederverwendet, ließe sich das Problem aber verringern.

Ob und wie CCS in großem Maße sicher eingesetzt werden kann, wird derzeit noch in vielen Forschungsprojekten untersucht. Klar ist aber, dass Maßnahmen, wie das unterirdische Einlagern von CO₂ bei auftretenden Problemen nicht so leicht rückgängig zu machen sind, wie beispielsweise die Wiederaufforstung, die eine naturnahe Möglichkeit zum Binden von Kohlenstoffdioxid ist (AR6, WG3, Summary for Policymakers, C.11.3).

Bei dieser Frage sind die verschiedenen Varianten der Technologie differenziert zu betrachten – also einerseits CCS sowie andererseits BECCS und DACCS (zur Unterscheidung siehe Abschnitt 1). Grundsätzlich jedoch werden alle drei Technologien beim Klimaschutz gebraucht; sämtliche vom Weltklimarat IPCC betrachteten Pfade, um den weltweiten Temperaturanstieg doch noch unter zwei Grad oder gar 1,5 Grad Celsius zu begrenzen, beinhalten verschiedene Formen von CCS (AR6, WG3, Technical Summary 4.2).

Zuerst zu BECCS und DACCS, die CO₂ aus der Atmosphäre entfernen können. Das ließe sich zwar auch durch naturnahe Maßnahmen erreichen, etwa großangelegte Wiederaufforstungen. Doch speichern neue Wälder das Kohlenstoffdioxid nicht sehr verlässlich; im Zuge des Klimawandels nimmt beispielsweise das Risiko von Waldbränden stark zu, wodurch das gebundene CO₂ schlagartig wieder freigesetzt werden kann. Außerdem benötigen forst- oder landwirtschaftliche Maßnahmen riesige Flächen, ihr Potenzial ist daher begrenzt. Technologische Methoden, die als Kohlenstoffsenken wirken – also Bioenergie mit Abscheidung und Speicherung (BECCS) und die direkte Luftabscheidung und Kohlenstoffspeicherung (DACCS) – sind deshalb nach Einschätzung des IPCC essenziell.

Wegen der hohen Kosten und des großen Aufwandes ist der Einsatz dieser Formen von CCS nur begrenzt möglich, er kann das Senken von Emissionen durch andere Mittel nicht ersetzen. Im Band 3 des Sechsten IPCC-Sachstandsberichts heißt es generell zur Kohlenstoffentnahme („Carbon Dioxide Removal“, CDR):

„CO₂-Entnahme ist nötig, um Netto-Null-Emissionen sowohl auf globaler wie nationaler Ebene durch das Ausgleichen schwer verringerbarer Restemissionen zu erreichen. […] Innerhalb ehrgeiziger Minderungsstrategien kann CDR in Ergänzung zu Emissionsverringerungen drei verschiedene Aufgaben erfüllen:
1. kurzfristig den Gesamtsaldo der Emissionen von CO₂ oder anderen Treibhausgasen reduzieren;
2. mittelfristig Restemissionen aus Sektoren ausgleichen, die sich nur schwer umstellen lassen, etwa CO₂ aus Industrieaktivitäten und Fernverkehr [z. B. Luftfahrt] oder Methan und Lachgas aus der Landwirtschaft, um dadurch Nettonull bei CO₂- oder Treibhausgasemissionen zu erreichen;
3. langfristig dabei helfen, netto-negative Emissionen von CO₂ oder anderen Treibhausgasen zu erreichen und aufrechtzuerhalten, indem die Kohlenstoffentnahme in einem Umfang eingesetzt wird, der über den jährlichen Rest-Emissionen von CO₂ oder anderen Treibhausgasen liegt.“ (AR6, WG3, Box TS.10, Technical Summary)

Jene Varianten von CCS, die auch als Kohlenstoffsenke gelten (BECCS und DACCS), sollten also nach Ansicht des Weltklimarates unbedingt ausgebaut werden.

Daneben ist sich die Forschung weitgehend einig, dass auch ein Abscheiden von Kohlenstoffdioxid (klassisches CCS) bei bestimmten Industrieprozessen mittel- und langfristig notwendig sein wird, um die Klimaschutzziele zu erreichen, da diese auf andere Art nicht oder nur sehr schwer klimaneutral werden können. In der Zementproduktion zum Beispiel ist der Einsatz von CCS auf absehbare Zeit alternativlos, um die notwendigen Emissionssenkungen erreichen zu können, so der IPCC (AR6, Band 3, Kapitel 11). Vor allem langfristig spielen CCS und die stoffliche Nutzung von CO₂ (CCU) in den Szenarien des IPCC für die Dekarbonisierung der Industrie eine entscheidende Rolle – allerdings nur im Zusammenspiel zum Beispiel mit der Umstellung auf emissionsfreie Energie, höherer Energieeffizienz und dem Umstieg auf eine Kreislaufwirtschaft.

Forschung und Entwicklung im Bereich CCS gehen aber derzeit noch zu langsam vonstatten, um in der noch verbliebenen Zeit die Erderhitzung im erforderlichen Maße zu bremsen. In der Zusammenfassung des Berichts für die politische Entscheidungsfindung schreibt der IPCC dazu:

„Die Umsetzung von CCS ist derzeit mit technologischen, wirtschaftlichen, institutionellen, ökologischen und soziokulturellen Hindernissen konfrontiert. Derzeit liegen die weltweiten CCS-Einführungsraten weit unter denjenigen in modellierten Pfaden, die die globale Erwärmung auf 1,5 °C oder 2 °C begrenzen. Durch förderliche Bedingungen wie politische Instrumente, größere öffentliche Unterstützung und technologische Innovation könnten diese Hürden abgebaut werden.“ (AR6, WG3, Summary for Policymakers, C.4.6)

Für Länder wie Deutschland, Österreich oder die Schweiz spielt CCS in wissenschaftlichen Fachdebatten zum Energiesektor praktisch keine Rolle mehr. Vereinzelt wird noch die Frage aufgeworfen, ob die CO₂-Abscheidung eine Option für Gaskraftwerke sein oder sie bei der Herstellung von Blauem Wasserstoff aus Erdgas [LINK zum Wasserstoff-F&A] eingesetzt werden könnte. Für Kohlekraftwerke hingegen wird (anders als noch in den 2000er Jahren) CCS in der Forschung nicht mehr ernsthaft diskutiert. Das liegt insbesondere an den hohen Kosten der Technologie (siehe Abschnitt 8) und der wenig ausgebauten Infrastruktur. Der Ausbau erneuerbarer Energien ist derzeit erheblich kostengünstiger und weniger aufwändig. Und durch den beschlossenen Ausstieg aus der Kohleverstromung wurde das Thema ohnehin obsolet.

In manchen Ländern jedoch kann CCS nach Einschätzung des IPCC den Übergang zu einer klimafreundlicheren Energieversorgung erleichtern – gerade in solchen, in denen erneuerbare Energien nicht in großem Maße verfügbar sind (AR6, WG3, Kapitel 6, FAQ 6.1). Gleichzeitig könnten die dann verfügbaren Möglichkeiten zur Einlagerung auch Methoden wie die Bioenergie mit Abscheidung und Speicherung (BECCS) attraktiver machen und den Ausstieg aus den fossilen Energieträgern letztlich beschleunigen (AR6, WG3, Kapitel 6.7.4).