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Wenn alles Energiesparen nichts mehr hilft und einfach zu viel CO2 in der Luft ist – was dann?
Bereits heute wissen wir, dass wir trotz aller Einsparung das CO2 wieder aktiv aus der Luft entfernen müssen, um die Pariser Klimaziele einhalten zu können. Um das zu viel an CO2 aus der Luft zu holen, stehen uns sowohl naturbasierte Technologien als auch technische Verfahren zu Verfügung. Diese reichen vom Anpflanzen von Bäumen bis hin zu Verfahren wie Direct-Air-Capture.

Wovon reden wir hier überhaupt?

Entfernen wir CO2 aktiv aus der Luft und speichern es anschließend dauerhaft sprechen wir von:

Welche der folgenden Aussagen treffen zu:

Filtern wir das CO2 direkt aus der Luft sprechen wir von Direct Air Capture (DAC). Es lässt sich anschließend nutzen oder im Boden speichern. Das klingt wie eine nahezu perfekte Lösung der Klimakrise. CO2 haben wir schließlich im Überfluss. Aktuell gibt es laut der Internationalen Energie Agentur (IEA) weltweit etwa 15 funktionierende Direct-Air-Capture-Anlagen, die zusammen jährlich mehr als 9.000 Tonnen CO2 abscheiden. Zum Vergleich: Alleine Deutschland hat im Jahr 2019 über 800 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente ausgestoßen. Die weltweit größte DAC-Anlage befindet sich derzeit in Island. Bei Vollauslastung soll sie jährlich rund x Tonnen Kohlendioxid aus der Luft ziehen können.

Wieviel ist x?

Im Jahr 2021 wurden weltweit ca. 30 Gt CO2 emittiert. Wie viele solcher Anlagen wären nötig, um das emittierte CO2 wieder aus der Luft zu filtern? 

Wie funktioniert eine Direct-Air-Capture-Anlage (DAC)?

Das Verfahren besteht aus zwei Schritten. Zuerst ziehen große Ventilatoren

durch

Das in der Luft enthaltene

wird herausgefiltert und durch eine

Reaktion an einen Träger gebunden. Im zweiten Schritt gibt der Träger das CO2 wieder ab. Dies geschieht unter

Vorteil dieser Technologie ist, dass sie sich überall auf der Welt einsetzen lässt, da die CO2-Konzentration überall gleich hoch ist. Die Anlagen benötigen allerdings viel Strom. Daher ist es sinnvoll sie dort zu bauen, wo erneuerbare Energiequellen ausreichend zur Verfügung stehen.

Die CO2-Konzentration der Luft liegt bei 0,04 Volumenprozent. Um 1 m3 CO2 mit 1,96 kg CO2 zu gewinnen, müssen ca. 2500 m3 Luft „gefiltert“ werden.

Wieviel Kubikmeter Luft muss man filtern, um eine Tonne CO2 zu gewinnen?
Angenommen wird eine Filterleistung von 100 %. 

Das so gewonnene reine CO2 kann in der Industrie als Rohstoff oder zur Herstellung synthetischer Kraftstoffe genutzt werden. Eine weitere Möglichkeit ist, das CO2 in der Erde zu speichern, zum Beispiel in alten Gaslagerstätten. Es ist aber keine Frage – wir müssen uns darum bemühen, dass überschüssiges CO2 irgendwie möglichst langfristig aus unserer Atmosphäre verschwindet. Von einer nachhaltigen Speicherung kann man aber nur sprechen, wenn das CO2 für wenigstens 10.000 Jahre aus der Atmosphäre entfernt wird. Denn kehrt es zu schnell in den Kreislauf zurück, war der Eingriff nicht besonders effektiv und wir packen nachfolgenden Generationen sogar noch etwas zu deren CO2-Ausstoß obendrauf.

Aber kommen wir noch einmal zu unserer DAC-Anlage auf Island zurück. Um das CO2 möglichst dauerhaft der Atmosphäre zu entziehen, setzt die Firma auf einen natürlichen Prozess. Das CO2 wird mit Wasser vermischt und in 800 m Tiefe gepumpt. Dort kommt es mit Basalt in Berührung. Der Basalt enthält Calcium, Magnesium und Eisen. Diese Minerale reagieren mit dem CO2 im Wasser. Es enstehen

Sehen wir und dass einmal genauer an: Nicht alle Gesteine sind gleichermaßen für die Speicherung von CO2 geeignet. Die Minerale müssen in der Lage sein das CO2 zu binden, wie beispielsweise Olivin. Olivin zählt zu den häufigsten Silicaten der Erde und ist gesteinsbildend in magmatischen Gesteinen. So finden wir es auch im Basalt.

Nehmen wir jetzt das Olivin und lassen es mit dem im Wasser gelösten CO2 reagieren:
Was entsteht, vervollständigt die Reaktionsgleichungen: (Hoch- oder Tiefstellungen dürft ihr "normal" schreiben)

Mg2SiO4 + 2CO2 -->