Abbildung 1: Plattformen auf dem Ekofisk-Komplex (Bildquelle).

Die Sequestrierung von CO₂ auch Carbon Capture and Storage (CCS) genannt, erfolgt in zwei Schritten. Im ersten Schritt wird CO₂ meist bei Verbrennungsprozessen abgeschieden und im zweiten Schritt dauerhaft im Untergrund gespeichert.

Um die nach dem Ersatz der fossilen Energieträger verbleibenden Treibhausgasemissionen auszugleichen muss der Atmosphäre dauerhaft CO₂ entzogen werden. Dazu muss in einem ersten Schritt das Treibhausgas das bei den verschiedenen Quellen frei wird abgeschieden werden.

Die dabei gewonnenen CO₂-Äquivalenz-Mengen sind in Tabelle 1 zusammen gestellt.

Tabelle 1: Abgeschiedene und zu speichernde Mengen an Treibhausgas (THG) mit den zugehörigen Investitionen, Jahreskosten (in Mio. CHF) sowie dem benötigten Energiebedarf.

THG-Quellen	THG-Emission 2050 [Mt CO2-eq/a]	THG-Abscheidung [Mt CO2-eq/a]	THG-Speicherung [Mt CO2-eq/a]	Investi- tion [MCHF]	Jahres- kosten [MCHF/a]	Energie- bedarf [TWh/a]
Biogasproduktion	2.1	2.1	-1.2	444.5	53	0.2
Gärgas	0.9	0.9	0.0	325	29	0.2
Pflanzenkohle	1.2	1.2	-1.2	119	24	0.0
Wärmekraftwerke	8.5	7.6	2.6	2’397	195	9.2
Holz	2.7	2.5	0.0	776	63	3.0
Fossiler Müll	2.6	2.3	2.6	727	59	2.8
Biomüll	1.9	1.7	0.0	533	43	2.0
Klärschlamm	0.2	0.2	0.0	70	6	0.3
Biogas	0.2	0.2	0.0	67	5	0.3
Pyrolysegas	0.8	0.7	0.0	224	18	0.9
Prozesswärme	6.0	6.0	2.2	3’145	258	1.8
Holz	3.2	3.2	0.0	1’695	139	1.0
Fossiler Müll	0.6	0.6	0.6	332	27	0.2
Biomüll	0.5	0.5	0.0	283	23	0.2
Zement	1.6	1.6	1.6	835	68	0.5
Kerosinproduktion	6.2	0.0	6.2	0	0	0.0
Weitere THG-Quellen	6.6	0.0	6.6	0	0	0.0
Methan	4.1	0.0	4.1	0	0	0.0
Lachgas	2.1	0.0	2.1	0	0	0.0
F-Gase	0.4	0.0	0.4	0	0	0.0
Zwischentotal	29.4	15.8	16.4	5’986	507	11.2
DAC	0.0	1.8	0.0	5’679	447	3.3
Gesamttotal	29.4	17.6	16.4	11’665	954	14.5

Um das Netto-Null-Ziel zu erreichen müssen 17,6 Mt CO₂-eq/a abgeschieden werden. Davon lassen sich 15,8 Mt CO₂/a direkt an der Quelle, in Wärmekraftwerken, Kehrichtverbrennungsanlagen, bei der Zementherstellung, der Prozesswärmeerzeugung oder bei der Biogasproduktion abscheiden. Die dafür benötigten Investitionen belaufen sich auf 6,0 Mia. CHF und die jährlichen Kapital- und Unterhaltskosten auf 0,5 Mia. CHF/a. Der Strombedarf für die CO₂-Abscheidung beträgt 11,2 TWh/a.

Die direkt an der Quelle abscheidbaren 15,8 Mt CO₂/a genügen nicht um die Zielgrösse von 17,6 Mt CO₂-eq/a des Netto-Null-Ziel zu erreichen. Dazu müssen der Atmosphäre weitere 1,8 Mt CO₂/a entzogen werden.

Wälder wären dazu in der Lage. Dank dem Waldzuwachs werden in der Schweiz rund 2,5 Mt CO₂/a 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.

Als Alternative verbleibt deshalb nur das sogenannte Direct-Air-Capture (DAC). Mit diesem Verfahren lässt sich CO₂ direkt aus der Umgebungsluft abscheiden. Obwohl mit DAC nicht einmal 10% der benötigten CO₂-Menge gewonnen werden müssen, verursacht das Verfahren rund die Hälfte der Investitions- und Jahreskosten. Zudem hat DAC einen grossen Landverbrauch und macht Lärm.

Insgesamt fallen für die CO₂-Abscheidung Investitionskosten von 11,7 Mia. CHF/a, Betriebs- und Kapital- und Unterhaltskosten von 1,0 Mia. CHF/a sowie ein Strombedarf von 14,5 TWh/a an.

Aus Akzeptanz- und vermeintlichen Kostengründen wird in verschiedenen Energiesystemstudien angenommen, dass ein Teil der schweizerischen CO₂-Abscheidung ins Ausland verlagert wird. In den  Energieperspektiven 2050+ ist beispielsweise vorgesehen, dass von den abzuscheidenden 17,6 Mt CO₂/a lediglich 7,0 Mt CO₂/a in der Schweiz abgeschieden werden. Bei der Verlagerung der CO₂-Abscheidung ins Ausland ist zu beachten, dass diese Abscheidung mit dem DAC-Verfahren zu erfolgen hat. Dieses ist mit Kapital- und Betriebskosten von 246 CHF/t CO₂ verbunden und benötigt darüber hinaus noch 1,8 MWh/t CO₂ Strom. Selbst bei einem tiefen Strompreis von 48 CHF/MWh kostet eine mittels DAC abgeschiedene t CO₂ rund 335 CHF. Das ist dreimal mehr als die Abscheidung in der Schweiz kosten würde.

Die CO₂-Beiträge aus der Zementherstellung und der Verbrennung von fossilem Müll, dem Flugtreibstoff sowie der weiteren Treibhausgase im Umfang von 17,6 Mt CO₂-eq/a müssen nach der Abscheidung langfristig im Untergrund gespeichert werden. Davon werden bei der Produktion von Pflanzenkohle 1,2 Mt CO₂/a in Form von Kohlenstoff gebunden, sodass deren geologische Speicherung entfällt.

Die verbleibenden 16,4 Mt CO₂/a müssen jedoch dauerhaft im Untergrund gespeichert und damit von der Atmosphäre ferngehalten werden. Dafür stehen folgende Speichermethoden zur Verfügung

• Verpressung: Die günstigste Speicherlösung ergibt sich mit der Verpressung des CO₂ in salinen Aquiferen oder ausgebeuteten Erdgas- und Erdöllagerstätten. Es ist wenig wahrscheinlich, dass solche Lagerstätten in der selber Schweiz gefunden werden, sodass für das schweizerische CO₂ insbesondere die norwegischen Lagerstätten unter der Nordsee in Frage kommen. Dort fallen neben den Transportkosten von 490 Mio. CHF/a, lediglich 100 Mio. CHF/a für das Verpressen des CO₂ im Untergrund an. Der Nachteil der Verpressung von gasförmigem CO₂ im Untergrund liegt darin, dass ein gewisses Risiko einer Wiederfreisetzung durch Leckagen und geologische Störungen besteht.
• In-situ Karbonatisierung: Bei diesem Verwitterungsprozess reagiert CO₂ in Form von Kohlensäure mit basischen Gesteinen wie Basalt, Dunit oder Serpentinit zu Karbonaten. Letztere sind chemisch stabil und in der Lage das CO₂ während langen Zeiträumen zu binden. Es besteht somit kein Risiko für eine Wiederfreisetzung des CO₂.
  Wenn die Kohlensäure direkt in den Untergrund gepumpt wird und die chemische Reaktion dort stattfindet spricht man von in-situ Karbonatisierung. Geeignete Bedingungen für die in-situ Karbonatisierung bestehen insbesondere in Island.
• Verwitterung (Ausland): Der CO₂ bindende Verwitterungsprozess findet selbstverständlich auch an der Oberfläche statt. In natürlicher Form ist er aber zu langsam um die benötigten Mengen an CO₂ zu binden. Er kann jedoch durch eine Vorbehandlung der Ausgangsgesteine stark beschleunigt werden. Geeignete Olivin reiche Speichergesteine für die beschleunigte Verwitterung finden sich beispielsweise in Italien, Österreich oder Frankreich.
• Verwitterung (Schweiz): Die Betriebskosten für die beschleunigte Verwitterung in der Schweiz sind wegen der geringeren Transportkosten mit 690 CHF/a zwar etwas tiefer als bei den anderen Speichermethoden. Weil das in der Schweiz am weitesten verbreitete Speichergestein, der Serpentinit, eine aufwändige thermische Vorbehandlung benötigt, ist der Energieverbrauch für die Speicherung viel höher als bei den anderen Speichermethoden.

• Wiederverwendung (Ausland): Die Wiederverwendung des in der Schweiz abgeschiedenen CO₂ findet idealerweise in Gebieten mit niedrigen Strompreisen statt. Dort kann der für die Wiederverwendung benötigte Wasserstoff günstig produziert werden. Aufgrund der für die Wiederverwendung benötigten aufwändigen Prozesse ist diese jedoch deutlich teurer als eine Endlagerung des CO₂.
• Wiederverwendung (Schweiz): In der Schweiz ist die Wiederverwendung des abgeschiedenen CO2 aufgrund der höheren Strompreise noch einmal deutlich teurer als im Ausland.

In Tabelle 2 sind die Kosten und der Energiebedarf für die geologische Speicherung resp. Wiederverwendung der in der Schweiz jährlich anfallenden 16,4 Mt CO₂/a zusammengestellt.

Tabelle 2: Kosten (in Mio. CHF) und Energiebedarf für die geologische Speicherung der in der Schweiz jährlich anfallenden 16,4 Mt CO₂/a.

Speicher- methode	Investi- tion [MCHF/a]	Trans- port [MCHF/a]	Speicher– ung [MCHF/a]	Betrieb [MCHF/a]	Energie- bedarf [TWh/a]	Strom- preis [CHF/MWh]	Gesamt– kosten [MCHF/a]
Verpressung	0	804	164	968	0.0	48	968
In-situ Karbonatisierung	0	804	459	1’263	2.8	48	1’397
Verwitterung (Ausland)	0	804	574	1’378	3.8	48	1’559
Verwitterung (Schweiz)	2’952	558	574	1’132	15.6	100	2’690
Wiederverwendung (Ausland)	0	804	6019	6’822	120.4	48	12’600
Wiederverwendung (Schweiz)	73’226	0	6019	6’019	120.4	100	18’056

Die Kosten der Wiederverwendung des abgeschiedenen CO₂ sind um einen Faktor drei bis fünfzehn höher als die Kosten der Langzeitspeicherung in geologischen Formationen. Selbst die teuerste Variante der Langzeitspeicherung, die geologische Speicherung in der Schweiz ist fünf- bis siebenmal günstiger als die Wiederverwendung in Form von Flugtreibstoff. Aus wirtschaftlichen Gründen ist die Wiederverwendung deshalb völlig uninteressant.

Unter den Varianten mit geologischer Langzeitspeicherung ist die Implementierung in der Schweiz die teuerste. Dies liegt an den ungünstigen schweizerischen Speichergesteinen, welche eine aufwändige thermische Vorbehandlung benötigen und dadurch insgesamt 15,6 TWh/a Strom verbrauchen.

Es ist deshalb sinnvoll für die geologische Speicherung des CO₂ Lösungen im Ausland zu verfolgen. Mit Kosten von rund 1,0 Mia. CHF/a ist die Verpressung des in der Schweiz abgeschiedenen CO₂ in ehemaligen Erdgasfeldern die kostengünstigste Lösung. Unter Annahme eines Strompreises von 48 CHF/MWh ergeben sich für Kosten von rund 1,0 Mia. CHF/a für die Verpressung des CO₂ in ehemaligen Erdgasfeldern und 1,6 Mia. CHF für die Speicherung des CO₂ in Form von Karbonaten.