Ein neuer Weg, CO2 aus der Atmosphäre zu entfernen

Unser Planet hat ein CO2 Problem -- wenn wir nicht anfangen, CO2 aus der Atmosphäre zu entfernen, wird es schneller heißer. Chemieingenieurin Jennifer Wilcox stellt eine beeindruckende Technologie vor, wie CO2 aus der Luft gefiltert werden kann -- mit Hilfe einer chemischen Reaktion, die das CO2, ähnlich wie Bäume, einfängt und weiterverwendet...aber in einem riesigen Rahmen. Dieser detaillierte Vortrag zeigt sowohl die hoffnungsvolle Aussicht, als auch die Risiken.

Vierhundert parts per million:

das ist in etwa die Konzentration
von CO2 in der Luft heutzutage.

Aber was bedeutet das?

Pro 400 CO2-Moleküle

gibt es eine Million
Sauerstoff- und Stickstoffmoleküle.

Hier in diesem Raum
sind wir etwa 1800 Personen.

Stellen Sie sich vor, dass nur eine davon
ein grünes T-Shirt trägt,

und Sie müssen diese eine Person finden.

Das ist die Herausforderung,

wenn wir CO2 direkt aus der Luft
einfangen möchten.

Das klingt recht einfach,

CO2 aus der Luft ziehen.

Es ist tatsächlich kompliziert.

Aber ich sage Ihnen, was einfach ist:

CO2 Emissionen direkt zu vermeiden.

Aber das machen wir nicht.

Also müssen wir zurückgehen;

CO2 aus der Luft herausziehen.

Auch wenn es schwierig ist,
ist es trotzdem möglich.

Ich werde Ihnen heute erzählen,
wo diese Technology aktuell steht

und wo sie in der Zukunft
noch hingehen könnte.

Die Erde entfernt von sich aus
Kohlenstoffdioxid aus der Luft

durch Meere, Böden, Pflanzen
und sogar durch Felsen.

Und obwohl Ingenieure und Wissenschaftler
die unschätzbare Arbeit erledigen,

diese natürlichen Prozesse
zu beschleunigen,

wird es einfach nicht genug sein.

Die gute Nachricht: Wir haben mehr.

Dank des menschlichen Einfallsreichtums
haben wir heute die Techologie,

CO2 mit Hilfe chemischer Verfahren

aus der Luft zu entfernen.

Ich vergleiche es gern
mit einem künstlichen Wald.

Es gibt zwei grundsätzliche Ansätze,
so einen Wald zu züchten oder zu bauen.

Erstens: Der Einsatz von wasserlöslichen
CO2-aufnehmenden Chemikalien.

Zweitens: Der Einsatz von Feststoffen
mit CO2-aufnehmenden Chemikalien.

Unabhängig von der Wahl des Ansatzes,
sind sie im Grundsatz gleich.

Ich zeige hier eine Version,
wie solch ein System aussehen kann.

Das ist eine Art Luftfilter.

Wie man sieht, muss er
sehr, sehr breit sein,

um eine ausreichend große
Oberfläche zu haben,

um die benötigte Luft zu verarbeiten.

Denn bedenken Sie,

wir versuchen, 400 Moleküle
aus einer Million zu fangen.

Beim Einsatz der wasserbasierten Idee

nimmt man ein Füllmaterial
mit großer Oberfläche,

der Filter wird mit
diesem Material gefüllt,

mit Pumpen wird Flüssigkeit
über das Füllmaterial verteilt,

und es können Gebläse verwendet werden,
wie Sie hier sehen können,

um die Luft durch
die Flüssigkeit zu sprudeln.

Das CO2 in der Luft wird
durch die Flüssigkeit abgetrennt,

indem es mit den sehr stark bindenden
CO2 Molekülen in Lösung reagiert.

Um möglichst viel CO2 einzufangen,

muss der Filter tiefer sein.

Hierbei gibt es eine Verbesserung,

denn je tiefer der Filter wird,

desto mehr Energie wird gebraucht,
um die Luft hindurchzuleiten.

Luftfilter zum direkten Filtern von Luft
haben dieses einzigartige Design,

bei dem es eine riesige Oberfläche gibt,
aber eine relativ geringe Dicke.

Wenn dann CO2 aufgefangen wurde,

muss das genutzte Material recycelt werden

und das immer wieder.

Es wird so viel CO2 eingefangen,

dass der Filterprozess
nachhaltig sein muss.

Also kann ein Material nicht nur
einmal verwendet werden.

Das Recyceln des Materials verbraucht
eine enorme Menge an Wärme,

denn bedenken Sie:
CO2 ist so verdünnt in der Luft,

dass es vom Material sehr
stark gebunden wird.

Also wird sehr viel Wärme
zum Recyceln dieses Materials benötigt.

Um das Material zu recyceln,

wird das konzentrierte CO2 freigegeben,

und man erhält hochreines CO2.

Und das ist wirklich wichtig,

denn hochreines CO2
lässt sich leichter verflüssigen,

leichter transportieren,
entweder mittels Pipeline oder LKW,

oder noch einfacher, direkt nutzen,

zum Beispiel als Treibstoff
oder eine Chemikalie.

Ich möchte noch etwas
über diese Energie sprechen.

Die zum Recyceln des Materials
benötigte Wärme

bestimmt die benötigte Energie
und die daraus folgenden Kosten.

Also frage ich:

Wie viel Energie wird wohl benötigt,

um eine Million Tonnen CO2 pro Jahr

aus der Luft zu entfernen?

Die Antwort ist: ein Kraftwerk.

Man benötigt ein ganzes Kraftwerk,
um CO2 direkt aus der Luft zu filtern.

Abhängig vom gewählten Ansatz,

könnte das Kraftwerk im Bereich
von 300 bis 500 Megawatt liegen.

Die Wahl des Kraftwerks
muss gut überlegt sein.

Wenn man Kohle wählt,

wird letztlich mehr CO2 emittiert
als aufgefangen wird.

Anschließend geht es noch um Kosten.

Bei einer energieintensiven Version

könnte nur das Einfangen

1.000 $ pro Tonne kosten.

Übertragen bedeutet das:

Wenn dieses extrem teure CO2
zu Flüssigtreibstoff umgewandelt wird,

kostet es 50 Dollar pro Gallone.

Das ist viel zu teuer;
das ist nicht praktikabel.

Wie also können wir die Kosten reduzieren?

Das zu beantworten,
ist Teil meiner Arbeit.

Es gibt ein Unternehmen,
ein gewerbsmäßiges Unternehmen,

das die Umwandlung für nur 600 Dollar
pro Tonne erreicht.

Und es gibt einige andere Unternehmen,
die Technologien entwickeln,

um den Prozess noch günstiger zu machen.

Ich werde Ihnen

ein paar dieser Unternehmen vorstellen.

Eins nennt sich Carbon Engineering

mit Sitz in Kanada.

Dort wird eine flüssigkeitsbasierte
Variante zur Abtrennung,

kombiniert mit der Verbrennung ausreichend
vorhandenen billigem Erdgas, eingesetzt,

um die benötigte Wärme zu erzeugen.

Sie haben einen klugen Ansatz,

der es ihnen erlaubt, sowohl
das CO2 aus der Luft,

als auch das CO2 aus der Verbrennung
des Erdgases aufzufangen.

Mit diesem Ansatz

gleichen sie die überschüssige
Verschmutzung aus und reduzieren Kosten.

Die Firmen Climeworks aus der Schweiz
und Global Thermostat aus den USA

verwenden einen anderen Ansatz.

Sie nehmen feste Materialien.

Climeworks nutzt Wärme von der Erde,

also Geothermie,

oder sogar überschüssigen Dampf
aus anderen Industrieprozessen,

um die Verschmutzung
und die Kosten zu senken.

Global Thermostat verwenden
auch eine andere Variante.

Sie konzentrieren sich
auf die benötigte Wärme

und die Geschwindigkeit, in der sie sich
durch das Material bewegt,

damit sie das CO2 sehr schnell

freigeben und produzieren können.

Das erlaubt ihnen ein kompakteres Design

und insgesamt weniger Kosten.

Und da gibt es noch mehr.

Ein künstlicher Wald hat einen Vorteil
einem echten Wald gegenüber: die Größe.

Das nächste Bild, das ich Ihnen zeige,
ist eine Karte des Amazonas-Regenwalds.

Der Amazonas kann im Jahr
1.6 Milliarden Tonnen CO2 einfangen.

Das entspricht etwa 25 Prozent

der jährlichen Emissionen in den USA.

Die benötigte Fläche für
einen künstlichen Wald

oder eine Direct-Air-Capture-Anlage,

die dem gleich kommt,

ist 500 mal kleiner.

Hinzu kommt, dass ein künstlicher Wald

nicht auf Land gebaut werden muss,
das landwirtschafltich nutzbar ist.

Es gibt also keine Konkurrenz
mit Ackerland oder Lebensmitteln

und außerdem gibt es keinen Grund,
echte Bäume dafür zu fällen,

um das zu realisieren.

Ich möchte nochmal zurückgehen

und die negativen Emissionen ansprechen.

Negative Emissionen erfordern,
dass das abgetrennte CO2

permanent aus der Atmosphäre entfernt wird

und wieder zurück unter die Erde kommt,

wo es überhaupt erst herkam.

Aber seien wir ehrlich,
niemand verdient daran Geld --

jedenfalls nicht genug.

Also sind die Unternehmen,
die diese Technologien entwickeln,

daran interessiert, das CO2 zu nehmen

und damit etwas Sinnvolles zu machen,
also ein vermarktbares Produkt.

Das könnte Flüssigtreibstoff sein,
Kunststoffe oder künstlicher Kies.

Verstehen Sie mich nicht falsch --
die CO2-Märkte sind groß.

Aber ich möchte Sie auch nicht fehlleiten.

Sie sind nicht groß genug,
um unsere Klimakrise zu lösen.

Also müssen wir ernsthaft
darüber nachdenken,

was es braucht.

Eine Sache über die CO2-Märkte,
bei der ich mir absolut sicher bin,

ist, dass sie es erlauben,
neue Capture-Anlagen zu bauen.

Und mit jeder gebauten Anlage

lernen wir mehr.

Wenn wir mehr lernen,

haben wir die Mögichkeit,
Kosten zu senken.

Aber wir müssen auch bereit sein,
als weltweite Gesellschaft

zu investieren.

Wir können so viel kluges Denken und
Technologie haben, wie wir wollen,

aber es wird nicht ausreichen,

damit die Technologie einen
großen Einfluss auf das Klima hat.

Wir brauchen dringend Vorschriften,

wir brauchen Subventionen,

Steuern auf CO2.

Es gibt ein paar von uns, die absolut
bereit wären, mehr zu bezahlen,

aber was benötigt wird,

ist, dass CO2-neutrale, CO2-negative Wege

für die Gesellschaft bezahlbar werden,

um das Klima zu beeinflussen.

Zusätzlich zu dieser Art Investitionen

müssen wir auch in Forschung
und Entwicklung investieren.

Wie könnte das aussehen?

Im Jahr 1966 investierte die USA
etwa 0,5 % des Bruttoinlandproduktes

in das Apollo Programm.

Dieses brachte Menschen sicher zum Mond

und wieder zurück zur Erde.

0,5 % des BIP heutzutage entspricht
etwa 100 Milliarden Dollar.

Mit dem Wissen, dass Direct Air Capture

eine der Optionen beim Kampf
gegen den Klimawandel ist,

stellen Sie sich vor, wir könnten 20 %,
also 20 Milliarden Dollar investieren.

Stellen Sie sich dann noch vor,
wir könnten die Kosten

auf 100 Dollar pro Tonne senken.

Das wird schwierig,
aber das macht an meinem Job Spaß.

Also wie würde das aussehen,

20 Milliarden Dollar,
100 Dollar pro Tonne?

Das würde von uns verlangen,
200 künstliche Wälder zu bauen,

die jeweils eine Millionen Tonnen CO2
pro Jahr einfangen können.

Das summiert sich auf etwa 5 %
der jährlichen Emissionen der USA.

Es hört sich nicht viel an.

Aber es ist tatsächlich signifikant.

Beim Blick auf die Emissionen
der Langstreckenfahrten von LKW

und des kommerziellen Flugverkehrs

summieren diese sich auf etwa 5 %.

Unsere Abhängigkeit von Flüssigtreibstoff
macht es wirklich schwierig,

diese Emissionen zu vermeiden.

Also könnten diese Investitionen
absolut signifikant sein.

Nun, was würde es an Land brauchen,

für diese 200 Anlagen?

Es zeigt sich, dass sie etwa die Hälfte
der Fläche von Vancouver benötigen.

Wenn sie mit Erdgas betrieben werden.

Aber erinnern Sie sich an den Nachteil von
Erdgas -- es emittiert ebenfalls CO2.

Wenn Sie also Erdgas nutzen
für die Direct Air Capture,

enden Sie mit nur einem Drittel
des beabsichtigten CO2,

außer Sie haben diesen klugen Ansatz
der Parallel-Erfassung,

wie ihn Carbon Engineering hat.

Wenn wir einen alternativen Ansatz hätten

und Wind- oder Solarenergie nutzen würden,

wäre die Fläche 15 mal größer,

vergleichbar mit New Jersey.

Eine Sache, über die ich bei meiner Arbeit
und Forschung nachdenke, ist es,

geeignete Orte für diese Anlagen zu finden

und lokal verfügbare Ressourcen
mit einzuberechnen --

ob es jetzt Land, Wasser,
günstige und saubere Elektrizität ist --

denn Sie können zum Beispiel
saubere Elektrizität bei der Elektrolyse

nutzen, um Wasserstoff herzustellen,

was eine ausgezeichnete, CO2-freie
Alternative zu Erdgas ist,

um die benötigte Wärme zu liefern.

Ich möchte aber nochmal auf negative
Emissionen zurückkommen.

Negative Emissionen sollten nicht als
Patentrezept angesehen werden,

aber sie können uns helfen,
wenn wir es weiterhin nicht schaffen,

die weltweite Verschmutzung
durch CO2 zu reduzieren.

Aber das ist auch ein Grund,
warum wir vorsichtig sein müssen.

Dieser Ansatz ist so verführerisch,
dass es riskant sein kann,

da manch einer sich daran festhalten kann
als Gesamtlösung unserer Klimakrise.

Es kann Menschen dazu verführen,
weiter fossile Brennstoffe zu verbrennen,

24 Stunden am Tag, 365 Tage im Jahr.

Ich plädiere dafür,
dass wir negative Emissionen

nicht als Ersatz dafür sehen,
dass wir die Verschmutzung stoppen,

sondern als Zusatz zu einem exisiterenden
Portfolio, das alles beinhaltet,

von erhöhter Energieeffizienz

über energiearmes CO2

zu verbesserter Landwirtschaft --

das alles wird uns gemeinsam
auf den Weg zur Klimaneutralität bringen.

Ein kleines bisschen Selbstreflektion:

mein Ehemann ist Notarzt.

Und ich bin immer wieder fasziniert
über die lebensrettende Arbeit,

die er und seine Kollegen
jeden Tag leisten.

Dennoch, wenn ich mit ihnen
über meine Arbeit spreche,

merke ich, dass sie genauso
beeindruckt davon sind,

denn, den Klimawandel durch Entfernen
von CO2 zu bekämpfen,

ist nicht nur die Rettung eines Eisbären

oder eines Gletschers.

Es geht um die Rettung von Menschen.

Ein künstlicher Wald ist vielleicht
niemals so schön wie ein echter,

aber er könnte es uns ermöglichen,
nicht nur den Amazonas zu bewahren,

sondern all die Menschen,

die wir lieben,

und genauso all unsere
zukünftigen Generationen

und modernen Zivilisationen.

Vielen Dank.

(Applaus)