Abbildung 1: Atmosphäre der Erde, aufgenommen von der ISS (Bildquelle).

Um das Netto-Null-Ziel zu erreichen genügt es nicht alle fossilen Energieträger zu ersetzen. Abgesehen davon, dass dies nicht vollständig möglich ist gibt es insbesondere in der Zementindustrie und der Landwirtschaft signifikante Treibhausgasemissionen die sich nicht vermeiden lassen. Die im Jahr 2050 noch verbleibenden klimawirksamen Treibhausgasemissionen belaufen sich auf 17,6 Mt CO₂-eq/a.

Für die Erreichung des Netto-Null-Ziels muss dieselbe Menge CO₂ kompensiert werden. Dazu muss in einem ersten Schritt CO₂ aus der Atmosphäre abgeschieden und in einem zweiten Schritt dauerhaft im Untergrund gespeichert werden.

Unten sind die im Jahr 2050 verbleibenden Treibhausgasemissionen und die Kosten sowie der Energiebedarf für ihre Speicherung zusammengestellt.

Die Abscheidung von CO₂ ist am effizientesten wenn sie direkt an der Quelle, dort wo das CO₂ produziert wird, erfolgt. Dazu kommen in der Schweiz die folgenden Methoden in Frage:

• Biogaswäsche: Das bei der Biogasproduktion anfallende Rohbiogas enthält bis zu 50% CO₂– das abgeschieden werden kann
• Rauchgaswäsche: Bei Wärmekraftwerken wird das CO₂ aus den Abgasen abgeschieden
• Oxyfuelverfahren: Die Verbrennung mit reinem Sauerstoff erlaubt bei Industriefeuerungen eine besonders energieeffiziente CO₂-Abscheidung
• Pflanzenkohle: Wenn aus Biomasse in Pflanzenkohle produziert wird, kann damit die Zersetzung der Biomasse verhindert werden. Das CO₂ bleibt so gebunden

Mit der CO₂-Abscheidung direkt an der Quelle können 15,6 Mt CO₂-eq/a der nicht vermeidbaren Treibhausgas-Emissionen abgeschieden oder reduziert werden. Die dafür benötigten Investitionskosten belaufen sich auf 6,0 Mia. CHF, die Kapital- und Betriebskosten auf 0,5 Mia. CHF/a und der Energiebedarf auf 14,5 TWh/a.

Im Folgenden wird im Detail auf die einzelnen Abscheidemethoden sowie auf ihre Kosten, ihr Energiebedarf und ihre Akzeptanz eingegangen.

Für die Erreichung des Netto-Null-Zieles müssen 17,6 Mt CO₂-eq/a abgeschieden werden. Da an der Quelle lediglich 15,8 Mt CO₂/a entfernt werden können, fehlen somit 1,8 Mt CO₂/a. Diese müssen der Umgebungsluft entzogen werden.

Wälder wären dazu in der Lage.

• Aufforstung: Dank dem Waldzuwachs werden in der Schweiz rund 2,5 Mt CO₂ pro Jahr in Form von Waldholz gespeichert. Doch für die Erreichung der Klimaziele ist diese CO₂-Menge nicht relevant. Dies weil der natürliche Waldzuwachs im Unterschied zu von Menschen durchgeführten Aufforstungen gemäss Kyoto-Protokoll nicht als negative Emission angerechnet werden kann.

Somit müssen die fehlenden 1,8 Mt CO₂/a auf technischem Weg direkt aus der Atmosphäre abgeschieden werden.

• Direct-Air-Capture (DAC): Dieses Verfahren ist sehr energieintensiv und teuer Die Abscheidung von lediglich 1,8 Mt CO₂/a mit dem DAC-Verfahren erfordert Investitionen von 5,7 Mia. CHF und verursacht Kapital- und Betriebskosten von 0,5 Mia. CHF/a. Hinzu kommt noch ein Energiebedarf von 3,3 TWh/a.

Die beiden Abscheidemethoden werden unten im Detail vorgestellt.

Um die Klimaziele zu erreichen reicht es nicht aus das CO₂ lediglich abzuscheiden. 16,4 Mt CO₂/a müssen dauerhaft im Untergrund gespeichert und so dem Ökosystem entzogen werden. Dazu kommen die folgenden Speichermethoden in Frage:

• Verpressung im Untergrund: Das abgeschiedene CO₂ wird in saline Aquifere oder ausgebeutete Erdgas- und Erdöllagerstätten verpresst und so langfristig im Untergrund gespeichert
• In-situ Karbonatisierung: CO₂ wird in geeigneten Gebieten in Form von Kohlensäure in den Untergrund gepumpt und reagiert dort mit dem Gestein zu Karbonaten. Diese sind chemisch stabil und in der Lage das CO₂ über lange Zeiträume zu binden.
• Verwitterung: Die chemische Reaktion von CO₂ mit gewissen Mineralien zu Karbonaten ist ein natürlicher Verwitterungsprozess der sich dauernd in der Natur abspielt. Die Verwitterung kann durch technische Massnahmen beschleunigt werden und damit zur Langfristspeicherung von CO₂ herangezogen werden.

Aufgrund der ungünstigen geologischen Verhältnisse in der Schweiz ist für die Langzeitspeicherung des CO₂ eine Lösung im Ausland anzustreben. Die Kosten für die Speicherung der genannten 16,4 Mt CO₂/a belaufen sich auf rund 1,0 Mia. CHF/a im Falle einer Speicherung in ausgebeuteten Erdgas- und Erdöllagerstätten unter der Nordsee und 1,4 Mia. CHF/a für die Speicherung des CO₂ mittels insitu Karbonatisierung (bei einem angenommenen Strompreis von 48 CHF/MWh).

Falls die Langzeitspeicherung in der Schweiz erfolgen müsste, wäre mit Investitionskosten von 3,0 Mia. CHF und Kapital- und Betriebskosten von rund 2,7 Mia. CHF/a zu rechnen (bei einem angenommenen Strompreis von 100 CHF/MWh).

Anstatt das abgeschiedene CO₂ langzeitzuspeichern kann es falls es aus einer klimaneutralen Quelle stammt auch wiederverwendet werden:

• Wiederverwendung: Beim Wiederverwenden von abgeschiedenem CO₂, dem sogenannte Carbon Capture and Utilization (CCU), werden aus CO₂ und Wasserstoff klimaneutrale Kunst- und Treibstoffe synthetisiert.

Die mit der Wiederverwendung einhergehenden Prozess- und Verfahrensschritte sind jedoch sehr aufwändig und teuer. Dadurch wird die Wiederverwendung um eine Grössenordnung teurer als die geologische Langzeitspeicherung. Aus wirtschaftlicher Sicht ist völlig CCU uninteressant.

Im Folgenden wird im Detail auf die einzelnen Langzeitspeichermethoden und die Wiederverwendung von CO₂ sowie auf ihre Kosten, ihren Energiebedarf und ihre Akzeptanz eingegangen.