Kopiervorlage / Arbeitsblatt 13

Negative Emissionen

Aufgaben:1. Erläutere anhand der Gra!ken den Begri" „negative Emissionen“ in eigenen Worten. 2. Recherchiere, welche Arten von Biomasse besonders gut für die Energieerzeugung geeignet sind.

Welche Probleme gibt es?

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Biomasse-nutzungzur Strom-erzeugung in Kraftwerken

Biomasse-aufbaudurch die Bin-dung von CO2 im Rahmen derPhotosynthese

CO!

Biomasseenthält ge-bundenes CO2

SolareEinstrahlung

CCS

CO!-Abscheidung und Speicherung

Negative EmissionenQuelle: Biogene Brennsto!e im Energiesystem BMU 2007; eigene Darstellung

© IZ Klima e.V., www.iz-klima.de

CO2 wird nicht in die Atmosphäre emitiert, was zu einer negativen CO2-Bilanz führt

Die internationale Staatengemeinschaft hat sich in Cancúnzum Ziel gesetzt, den kritischen Anstieg der Erderwärmungauf maximal 2 Grad Celsius zu begrenzen. Eine wesentlicheVoraussetzung dafür ist, dass weniger CO2 in die Atmosphäregelangt. Viele Wissenschaftler sind aber davon überzeugt,dass man dafür weit mehr tun muss als die CO2-Emissionenlediglich zu senken. Sie gehen davon aus, dass der Atmo-sphäre bereits emittiertes CO2 aktiv entzogen werden muss.

Für den Klimaschutz ist das besonders wichtig. Denn: Einmalfreigesetztes CO2 bleibt jahrhundertelang in der Atmosphärewirksam, und daher reicht eine Reduzierung der Treibhaus-gasemissionen nicht aus. Mit bestimmten Verfahren, wie zumBeispiel der Kombination aus Biomasse mit CCS (Bio-energywith carbon capture and storage, kurz BECCS) soll daher be-reits emittiertes Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre ge-zogen und anschließend in tiefen geologischen G e steins for-mationen sicher gespeichert werden.

Das hört sich zunächst kompliziert an, ist aber ein ganz na-türlicher Vorgang. Pflanzen wachsen, indem sie CO2 durch Fo-

tosynthese aus der Luft aufnehmen. Für BECCS wird schnellwachsende Biomasse angebaut, die diesen natürlichen Pro-zess der CO2-Aufnahme nutzt. Nach der Ernte wird diese Bio-masse dann in Biogas umgewandelt und in Kraftwerken zurCO2-neutralen Stromproduktion oder Wärmeerzeugung ge-nutzt. Das dabei entstehende CO2 wird ab geschieden und anschließend gespeichert. Man spricht von negativen Emis-sionen. Derzeit ist BCCS die einzige Technologie zur Erzielungnegativer Emissionen. Das IPCC (Weltklimarat) sieht darineine Schlüsseltechnologie für eine signifikante Reduktion vonCO2 in der Atmosphäre – ein wichtiger Schritt zum Erreichender globalen Klimaschutzziele.

Damit BECCS einen relevanten Beitrag zur CO2-Reduktion lei-sten kann, werden schnell wachsende Biomasse und ent-sprechende Flächen benötigt. Damit diese nicht in Kon- kurrenz zu landwirtschaftlich genutzten Flächen stehen,haben Wissenschaftler die Vision, erodierte, also durch Windund Wasser abgetragene, Flächen in den Entwicklungsländernzu kultivieren und diesen Ländern damit gleichzeitig Per-spektiven für Energie und Klimaschutz zu geben.

Zeitbild Wissen: Klimaschutz und CCS © Zeitbild 2011

Zeitbild Wissen: Klimaschutz und CCS © Zeitbild 2011

Kopiervorlage / Arbeitsblatt 14

CO2 und CCS in der Industrie

Aufgaben:1. Durch welche Prozesse entsteht bei der Herstellung bestimmter Rohsto!e (z.B. Stahl, Zement oder Kalk)

CO2? Warum lässt sich die Entstehung von CO2 bei diesen Industrieprozessen nicht ohne Weiteres reduzieren?

2. Im Jahr 2008 betrug der CO2-Ausstoß in Deutschland 833 Millionen t CO2-Äqvivalente. Berechne an-hand der sektoralen CO2-Zahlen aus dem Tortendiagramm, wie hoch der CO2-Ausstoß in den einzelnenSektoren in CO2-Äqvivalenten war.

!

Neben den energiebedingten CO2-Emissionen, die bei derVerstromung fossiler Energieträger wie beispielsweise derKohle entstehen, tragen auch prozessbedingte CO2-Emissio-nen zur Erhöhung der CO2-Konzentration in der Atmosphärebei. Dieses Industrie-CO2 entsteht beispielsweise bei chemi-schen Prozessen im Rahmen der energieintensiven Produk-tion von Zement, Stahl und Aluminium sowie in der der

Petrochemie. CO2-Emissionen aus Industrieprozessen, diemit 80 Millionen Tonnen CO2-Äquivalenten immerhin zehnProzent des jährlichen CO2-Ausstoßes in Deutschland aus-machen, können auch dann nicht vermieden werden, wennStahl- und Zementwerke die notwendige Energie ausschließ-lich aus erneuerbaren Energien beziehen würden.

Auch für die Industrie gilt: Die Steigerung der Energieeffizienzist zentrales Gebot. Allerdings reicht diese selbst in Kombi-nation mit neuen CO2-armen Produktionsprozessen nichtaus, um den Ausstoß des Klimagases um das notwendigeMaß zu reduzieren. So zeigen erste Ergebnisse, dass die fürdie Klimaschutzziele erforderlichen CO2-Emissionsminde-rungen nur im gemeinsamen Einsatz mit der Klimaschutz-technologie CCS erreicht werden können.

Das konservative Szenario der IEA zeigt, dass durch den Ein-satz von CCS prozessbedingte CO2-Emissionen bis 2050 welt-weit um 1,7 Gt reduziert werden könnten. Die optimistischeSchätzung geht sogar von bis zu 2,5 Gt CO2 aus.

Den größten Anteil an den CO2-Emissionen in Deutschland hatnach wie vor die Energiewirtschaft. Insgesamt sind die CO2-Emissionen gegenüber dem Basisjahr 1990 um 19,3 Prozentzurückgegangen.

Soviel CO2 entsteht durchschnittlich prozessbedingt bei der Herstellung von

1 t Rohstahl 912 kg 1 t Zement 383 kg 1 t Kalk 785 kg 1 t Glas* 200 kg *aus reinen Rohsto!en

Industrieprozesse9,73%

Verkehr18,73%

Haushalte12,48%

Energiewirtschaft 44,66%

CO2- Ausstoß in Deutschland nach Sektoren (2008)

Quelle: UBA, 2010

Gewerbe, Handel,Dienstleistungen

5,16%

Produzierendes Gewerbe

9,24%

Chemische Industrie15%

Zement31%

Zellsto! und Papier2%

Stahl und Eisen 52%

Weltweites Einsparpotenzial bei prozess-bedingten CO2-Emissionen durch CCS

Quelle: IEA, Energy Technology Perspectives 2010