Kopiervorlage / Arbeitsblatt 13
Negative Emissionen Die internationale Staatengemeinschaft hat sich in Cancún zum Ziel gesetzt, den kritischen Anstieg der Erderwärmung auf maximal 2 Grad Celsius zu begrenzen. Eine wesentliche Voraussetzung dafür ist, dass weniger CO2 in die Atmosphäre gelangt. Viele Wissenschaftler sind aber davon überzeugt, dass man dafür weit mehr tun muss als die CO2-Emissionen lediglich zu senken. Sie gehen davon aus, dass der Atmosphäre bereits emittiertes CO2 aktiv entzogen werden muss. Für den Klimaschutz ist das besonders wichtig. Denn: Einmal freigesetztes CO2 bleibt jahrhundertelang in der Atmosphäre wirksam, und daher reicht eine Reduzierung der Treibhausgasemissionen nicht aus. Mit bestimmten Verfahren, wie zum Beispiel der Kombination aus Biomasse mit CCS (Bio-energy with carbon capture and storage, kurz BECCS) soll daher bereits emittiertes Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre gezogen und anschließend in tiefen geologischen Gesteinsformationen sicher gespeichert werden. Das hört sich zunächst kompliziert an, ist aber ein ganz natürlicher Vorgang. Pflanzen wachsen, indem sie CO2 durch Fo-
tosynthese aus der Luft aufnehmen. Für BECCS wird schnell wachsende Biomasse angebaut, die diesen natürlichen Prozess der CO2-Aufnahme nutzt. Nach der Ernte wird diese Biomasse dann in Biogas umgewandelt und in Kraftwerken zur CO2-neutralen Stromproduktion oder Wärmeerzeugung genutzt. Das dabei entstehende CO2 wird abgeschieden und anschließend gespeichert. Man spricht von negativen Emissionen. Derzeit ist BCCS die einzige Technologie zur Erzielung negativer Emissionen. Das IPCC (Weltklimarat) sieht darin eine Schlüsseltechnologie für eine signifikante Reduktion von CO2 in der Atmosphäre – ein wichtiger Schritt zum Erreichen der globalen Klimaschutzziele. Damit BECCS einen relevanten Beitrag zur CO2-Reduktion leisten kann, werden schnell wachsende Biomasse und entsprechende Flächen benötigt. Damit diese nicht in Konkurrenz zu landwirtschaftlich genutzten Flächen stehen, haben Wissenschaftler die Vision, erodierte, also durch Wind und Wasser abgetragene, Flächen in den Entwicklungsländern zu kultivieren und diesen Ländern damit gleichzeitig Perspektiven für Energie und Klimaschutz zu geben.
Negative Emissionen
CO2 wird nicht in die Atmosphäre emitiert, was zu einer negativen CO2 -Bilanz führt
Quelle: Biogene Brennstoffe im Energiesystem BMU 2007; eigene Darstellung
CO2
Solare Einstrahlung
Biomasseaufbau
durch die Bindung von CO2 im Rahmen der Photosynthese
Biomasse
enthält gebundenes CO2
Biomassenutzung
zur Stromerzeugung in Kraftwerken
CCS
© IZ Klima e.V., www.iz-klima.de
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CO2-Abscheidung und Speicherung
Aufgaben: 1. Erläutere anhand der Grafiken den Begriff „negative Emissionen“ in eigenen Worten. 2. Recherchiere, welche Arten von Biomasse besonders gut für die Energieerzeugung geeignet sind. Welche Probleme gibt es?
Zeitbild Wissen: Klimaschutz und CCS
© Zeitbild 2011
Kopiervorlage / Arbeitsblatt 14
CO2 und CCS in der Industrie Neben den energiebedingten CO2-Emissionen, die bei der Verstromung fossiler Energieträger wie beispielsweise der Kohle entstehen, tragen auch prozessbedingte CO2-Emissionen zur Erhöhung der CO2-Konzentration in der Atmosphäre bei. Dieses Industrie-CO2 entsteht beispielsweise bei chemischen Prozessen im Rahmen der energieintensiven Produktion von Zement, Stahl und Aluminium sowie in der der
Soviel CO2 entsteht durchschnittlich prozessbedingt bei der Herstellung von 1 t Rohstahl 1 t Zement 1 t Kalk 1 t Glas*
912 kg 383 kg 785 kg 200 kg
*aus reinen Rohstoffen
Weltweites Einsparpotenzial bei prozessbedingten CO2-Emissionen durch CCS Chemische Industrie 15%
Stahl und Eisen 52%
Petrochemie. CO2-Emissionen aus Industrieprozessen, die mit 80 Millionen Tonnen CO2-Äquivalenten immerhin zehn Prozent des jährlichen CO2-Ausstoßes in Deutschland ausmachen, können auch dann nicht vermieden werden, wenn Stahl- und Zementwerke die notwendige Energie ausschließlich aus erneuerbaren Energien beziehen würden. Auch für die Industrie gilt: Die Steigerung der Energieeffizienz ist zentrales Gebot. Allerdings reicht diese selbst in Kombination mit neuen CO2-armen Produktionsprozessen nicht aus, um den Ausstoß des Klimagases um das notwendige Maß zu reduzieren. So zeigen erste Ergebnisse, dass die für die Klimaschutzziele erforderlichen CO2-Emissionsminderungen nur im gemeinsamen Einsatz mit der Klimaschutztechnologie CCS erreicht werden können.
CO2- Ausstoß in Deutschland nach Sektoren (2008) Energiewirtschaft 44,66%
Industrieprozesse 9,73%
Verkehr 18,73%
Zement 31%
Zellstoff und Papier 2%
Produzierendes Gewerbe 9,24%
Gewerbe, Handel, Dienstleistungen 5,16%
Haushalte 12,48%
Quelle: IEA, Energy Technology Perspectives 2010
Quelle: UBA, 2010
Das konservative Szenario der IEA zeigt, dass durch den Einsatz von CCS prozessbedingte CO2-Emissionen bis 2050 weltweit um 1,7 Gt reduziert werden könnten. Die optimistische Schätzung geht sogar von bis zu 2,5 Gt CO2 aus.
Den größten Anteil an den CO2-Emissionen in Deutschland hat nach wie vor die Energiewirtschaft. Insgesamt sind die CO2Emissionen gegenüber dem Basisjahr 1990 um 19,3 Prozent zurückgegangen.
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Aufgaben: 1. Durch welche Prozesse entsteht bei der Herstellung bestimmter Rohstoffe (z.B. Stahl, Zement oder Kalk) CO2? Warum lässt sich die Entstehung von CO2 bei diesen Industrieprozessen nicht ohne Weiteres reduzieren? 2. Im Jahr 2008 betrug der CO2-Ausstoß in Deutschland 833 Millionen t CO2-Äqvivalente. Berechne anhand der sektoralen CO2-Zahlen aus dem Tortendiagramm, wie hoch der CO2-Ausstoß in den einzelnen Sektoren in CO2-Äqvivalenten war.
Zeitbild Wissen: Klimaschutz und CCS
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