Gastbeitrag: CaCTUS – Carbon Capture & Transformation, Utilization and Storage

Auch bei konsequenter Nutzung erneuerbarer Energien und Effizienzsteigerungen bleiben in bestimmten Industriebereichen, etwa in der Zementindustrie oder der Abfallwirtschaft, sogenannte Hard-to-abate-Emissionen bestehen, die technisch kaum vermeidbar sind. Genau hier setzt das Forschungsprojekt CaCTUS – Carbon Capture & Transformation, Utilization and Storage an.

Ziel des Projekts war es, fundierte Entscheidungsgrundlagen für eine österreichische CCUS-Strategie zu schaffen. Dazu wurden CO₂-Quellen und -Senken, technologische Optionen sowie rechtliche Rahmenbedingungen umfassend analysiert. Über die 2½-jährige Laufzeit hinweg wurden nicht nur langfristige Emissions- und Nachfragepotenziale untersucht, sondern auch geologische Speicheroptionen, techno-ökonomische Auswirkungen und rechtliche Rahmenbedingungen bewertet. Klar ist: Für den erfolgreichen Einsatz muss CCUS in Klima- und Energiestrategien integriert werden, ohne dabei zentrale Prinzipien wie „mitigation first“ oder „energy efficiency first“ aus den Augen zu verlieren. Der Einsatz von CCS soll daher gezielt zur Bindung von Hard-to-abate-Emissionen und zur Erreichung negativer Emissionen beitragen.

Auch in ambitionierten Klimaszenarien verbleiben allein in den Sektoren Industrie und Energieversorgung bis 2050 CO₂-Emissionen im Ausmaß von über 17 Millionen Tonnen pro Jahr (inklusive biogener und dezentraler Quellen). Neben der angestrebten Reduktion wird dabei auch eine Verschiebung von fossilen hin zu biogenen Emissionen erwartet. Im Bereich der Hard-to-abate-Emissionen werden jährlich 4 bis 5 Millionen Tonnen erwartet. Gleichzeitig besteht etwa für die chemische Industrie oder zur Herstellung synthetischer Energieträger ein Bedarf an Kohlenstoff (heute aus Erdöl oder Erdgas gedeckt) äquivalent zu 15 Millionen Tonnen CO₂ pro Jahr.

Diese Bilanz macht deutlich: CO₂ wird künftig nicht nur als Emissionsquelle, sondern auch als Rohstoff verstanden. Die Herausforderung liegt in der intelligenten Verknüpfung von Quellen und Senken – geografisch, technisch und ökonomisch.

Kernbaustein jeder CCUS-Strategie ist die Abscheidung von CO₂ an Punktquellen. Der Fokus liegt auf Punktquellen, etwa bei Industrieanlagen, wo der CO₂-Gehalt vergleichsweise hoch und damit CO2 kosteneffizient abtrennbar ist. Chemische Absorptionsverfahren, wie etwa Aminwäscher, sind bereits heute im industriellen Maßstab erprobt. Potenzielle Abscheidetechnologien weisen jedoch durchgehend hohe Energiebedarfe auf (z. B. heutige Aminwäscher: 3,0–4,5 GJ je Tonne CO₂). Viele Prozesse bieten aber Potenziale zur Wärmerückgewinnung oder Nutzung industrieller Abwärme. Neuere Technologien versprechen niedrigere Energiebedarf und höhere Effizienzen, hier besteht aber noch Forschungsbedarf. Der Aufwand und damit die Kosten der Abscheidung steigen mit sinkendem CO₂-Gehalt im zugeführten Prozessgas sowie mit steigenden Anforderungen an die Reinheit des abgeschiedenen CO₂. Daher braucht es gezielte technologische Weiterentwicklung – etwa in Richtung effizienterer Trennverfahren.

Ein weiterer wichtiger Baustein für eine zukünftige Kohlenstoffwirtschaft ist die Nutzung des abgeschiedenen CO₂. Eine Vielzahl der möglichen Syntheseprozess ist hier in der chemischen Industrie grundsätzlich gut bekannt und großtechnisch erprobt. Neu ist hier vor allem die Integration der Rohstoffe, wie CO₂ und Wasserstoff, aus separaten Quellen in die auf fossilen Kohlenwasserstoffen basierenden Prozesse. Die größte Herausforderung bleibt dabei aber der hohe Bedarf an erneuerbarem Strom und Wasserstoff – beides Ressourcen, die auch an anderer Stelle stark nachgefragt sind.

Durch die geologische Speicherung kann CO₂ dauerhaft gebunden werden. Österreich verfügt über potenzielle Speicherkapazitäten in ausgeförderten Öl- und Gaslagerstätten, etwa im Wiener Becken oder der oberösterreichischen Molassezone. Diese Speicher sind geologisch gut erforscht und bieten ein Potenzial von rund 300 Millionen Tonnen CO₂. Für heimische saline Aquifere (poröse salzwasserführende Gesteinsschichten) werden CCS-Kapazitäten im Bereich mehrerer hundert Millionen Tonnen geschätzt, allerdings bedürfen diese erst entsprechender Exploration und Charakterisierung. Für einzelne Lagerstätten besteht zudem die Möglichkeit von Nutzungskonflikten in Zusammenhang mit der Energiewende, etwa mit der geothermischen Nutzung oder mit Speicherung von Wasserstoff. Die Umweltrisiken der geologischen Speicherung gelten nach aktuellem Stand als gering, dennoch sind Monitoring und Sicherheitsstandards – wie sie auch in der EU-CCS-Richtlinie vorgesehen sind – konsequent umzusetzen.

Ein oft unterschätzter, aber zentraler Aspekt von CCUS ist der Transport von CO₂. Damit CO₂ von den Emittenten zu potenziellen Senken gelangt, braucht es eine leistungsfähige Infrastruktur. Pipelines gelten dabei als am wirtschaftlichsten – vor allem für den Transport großer Mengen über Land. Der Transport erfolgt idealerweise in der sogenannten dichten oder überkritischen Phase – bei Drücken zwischen 85 und 150 bar – wodurch große Mengen effizient transportiert werden können. Diese höheren Drücke beim Transport in der dichten Phase machen in der Regel den Neubau spezieller CO₂-Leitungen notwendig.

Zwar bestehen bereits weltweit über 9.000 km CO₂-Pipelines, doch diese verlaufen meist in dünn besiedelten Regionen. Der Aufbau eines CO₂-Netzes in urbanen oder industriellen Ballungsräumen wie in Österreich erfordert besondere Sicherheitsstandards, vorausschauende Planung und ein abgestimmtes Genehmigungsregime.

Die Speicherung von CO₂ via CCS stellt gegenüber der Verwendung zur Herstellung chemischer Produkte eine vergleichsweise günstige Option zur Reduktion von Netto-Emissionen dar, zumal die Bindung in CCU-Produkten meist nicht dauerhaft ist. Dennoch kann die Herstellung von CCU-Produkten auch wirtschaftliche Vorteile gegenüber der Produktion aus fossilen Rohstoffen mit sich bringen – insbesondere dann, wenn die Vermeidung der (meist dezentralen) Emissionen am Ende der Produktlebensdauer mitberücksichtigt werden.

Das Projekt CaCTUS zeigt deutlich: CCUS ist ein zentraler Baustein jeder wirksamen Klimastrategie – insbesondere mit Blick auf Hard-to-abate-Emissionen und den Kohlenstoffbedarf für erneuerbare Produkte. Österreich verfügt über die technologischen, geologischen und industriellen Voraussetzungen, um CO₂ gezielt abzuscheiden, zu nutzen und dauerhaft zu speichern. Was es jetzt braucht, sind klare politische Entscheidungen, wirtschaftliche Anreize und eine überregionale Infrastrukturplanung.

Weitere Informationen und Ergebnisse aus CaCTUS sind auf der Webseite des Projekts verfügbar: https://project-cactus.at.