CO2 Sequestrierung Endlagerung von Treibhausgasen

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1 CO2 Sequestrierung Endlagerung von Treibhausgasen Inhaltsverzeichnis 1. Treibhausgase in der Erde endlagern Möglichkeiten zur Abscheidung des Kohlenstoffdioxids Mögliche CO2-Lagerstätten Vorteile und Chancen Nachteile und Risiken Kosten Transport Potenzial Was wird die Zukunft bringen? Ziele Quellen...5 1

2 1. Treibhausgase in der Erde endlagern Mit der heutigen Technik ist es möglich, die verschiedensten giftigen Gase, die bei Verbrennung entstehen, herauszufiltern, endzulagern oder zu neutralisieren. Eines der wenigen Gase, das weder einfach beseitigt, noch sinnvoll umgewandelt werden kann ist CO2. Zurzeit sind diverse Ideen für die Beseitigung oder Endlagerung des giftigen Treibhausgases im Umlauf. Sie reichen von der Speicherung in Tanks unter der Erde bis hin zur Endlagerung im All. Wir behandeln die Idee mit der Endlagerung in der Erde, zwischen den Sedimentschichten. 2. Möglichkeiten zur Abscheidung des Kohlenstoffdioxids Abscheidung in normalen Kohlenkraftwerken: Das Rauchgas, welches das Kraftwerk nach der Entschwefelung verlässt besteht aus 15% CO2 welches in die Atmosphäre gelangt. Mit einem Waschturm könnte das CO2 abgetrennt und abgeleitet werden. Abscheidung in Kombikraftwerken: In Kombikraftwerken mit integrierter Kohlevergasung reagiert die Kohle in einem ersten Schritt in einem Überschuss von Sauerstoff zu Kohlenstoffmonoxid. Nach Entfernen von Verunreinigungen wird das Kohlenstoffmonoxid in Luft verbrannt, die Verbrennungsgase treiben eine Gasturbine an. Das dabei entstehende CO2 kann wieder über Gasabscheider abgetrennt werden. Abscheidung in Oxyfuel-Verfahren: Im Oxyfuel-Verfahren wird die Kohle in reinem Sauerstoff verbrannt. Bei dieser Methode fallen neben CO2 fast keine weiteren Verbrennungsstoffe an, was die Abtrennung erheblich vereinfachen würde. Jedoch existieren bisher noch keine Werkstoffe, die den extremen Temperaturen, welche bei einer Verbrennung in reinem Sauerstoff entstehen, aushalten können. Es gibt noch diverse weitere Abscheidungsverfahren. Für nähere Informationen verweisen wir auf das Dokument: Materialien von Christiane Plötz zum Thema Sequestrierung von CO2: Technologien, Potenziale, Kosten und Umweltauswirkungen. 3. Mögliche CO2-Lagerstätten Favorisiert auf dem Gebiet der CO2-Seqestierung wird die Lagerung in tiefen Sedimentschichten. Damit ein erneutes Zutagetreten des Kohlenstoffdioxids praktisch ausgeschlossen ist, müssen diese Schichten unterhalb der Trinkwasserschichten, in mindestens 800 Metern Tiefe liegen. Kohlenstoffdioxid kann auch in Mineralen gespeichert werden, mit denen es Karbonate bildet. Dies wäre deutlich günstiger, da es so an der Oberfläche gelagert werden könnte. Jedoch ist die Reaktionsgeschwindigkeit unter herkömmlichen Bedingungen zu gering, sodass diese Verfahren nicht praktisch und wirtschaftlich einsetzbar ist. Das sequestrierte CO2 könnte auch in Kohleflöze gepumpt werden. Es würde das dort eingelagerte Methan verdrängen, was Grubenunglücke verhindern könnte. Darüber hinaus könnte das Methan als Treibstoff verkauft werden. 2

3 4. Vorteile und Chancen Da auch mit den optimistischsten Annahmen der steigende Weltenergiebedarf nicht mit regenerativen Energien und Energieeffizienzsteigerung auf der Erzeugungs- und Verbrauchsseite gedeckt werden kann, wird die weltweite Stromversorgung weiterhin auf Primärenergieträgern basieren. Es besteht mit der dauerhaften Einlagerung des Kohlenstoffdioxids daher die Möglichkeit, die ansonsten zu erwartende steigende Belastung der Atmosphäre mit Treibhausgasen zu reduzieren. 5. Nachteile und Risiken Bei manchen Arten der Lagerung, insbesondere bei der Einleitung ins Meer, könnte das gespeicherte CO2 im Laufe von einigen 100 bis 1000 Jahren wieder in die Atmosphäre gelangen, so dass nur eine Verzögerung der Emission erreicht würde. Auch bei einigen unterirdischen Lagern, die prinzipiell wesentlich zuverlässiger sind, ist dies schwer einzuschätzen. Das Beobachten von CO2-Lagern ist daher wichtiger Gegenstand der Entwicklung. Die Gefahr des allmählichen Ausgasens, das den klimapolitischen Effekt der CO2- Sequestrierung womöglich unbemerkt zunichte machen würde, erschwert auch die Suche nach geeigneten Lagerstätten, denn der sichere Verbleib des Gases muss natürlich gesichert sein. Weit gefährlicher als das allmählichen Ausgasen des gespeicherten Kohlenstoffdioxids wäre ein plötzliches Zutagetreten. Dadurch würden hohe CO2-Konzentrationen erreicht werden, die erstickend wirken. Die Einleitung großer Mengen CO2 ins Meer kann massive ökologische Folgen haben, etwa durch Senkung des ph-wertes oder die Bildung von CO2-Seen auf dem Meeresgrund, die das dortige Leben abtöten. Durch den Aufwand, der zur CO2-Abtrennung nötig ist, sinkt der Wirkungsgrad der Kraftwerke, wodurch mit Strompreiserhöhungen zu rechnen sein wird. Man kann diesen Nachteil jedoch umgehen, wenn man die ebenfalls bei der Verbrennung fossiler Energieträger anfallenden Schwefeloxide mit dem CO2 zusammen speichern würde. Wollte man das gesamte Kohlenstoffdioxid, das während der Lebensdauer von 60 Jahren eines konventionellen Kraftwerks auftritt, in Sedimentschichten lagern, bräuchte man dafür so große Reservoirs, dass das Kraftwerk nur an wenigen Stellen der Erde errichtet werden könnte. Forscher sind jedoch zuversichtlich, mittels besserer Erkundungsmethoden genügend Speicherstätten finden zu können. 6. Kosten Die Kosten für die Sequestrierung von CO2 in Ozeanen wird auf etwa $/t CO2 geschätzt. Diese Angaben werden aber fast jährlich von verschiedensten Firmen neu errechnet und geschätzt. Somit ist eine Preislimite fast nicht festzustellen. Jedoch ist zu erwähnen, dass ein Hauptteil der Kosten durch die Pipelines und andere Transportmittel verschlungen werden. Folgende Diagramme geben Aufschluss über Kosten und Nutzen des Verfahrens. 3

4 Die heutige und künftige Reduktion der Kraftwerksleistung durch CO2 Sequestrierung: Kosten der CO2 Abscheidung: 7. Transport Nur in seltensten Fällen kann CO2 direkt an Ort und Stelle gelagert werden. Darum muss es transportiert werden. Eine Variante ist der Transport durch Pipelines für die direkte Injektion an der Lagerstätte. Diese Methode wird oft verwendet das keine direkten Transportkosten anfallen. Allerdings muss das Gas, bei längeren Strecken immer wieder neu komprimiert werden. (80 bar Minimum). Die Kosten die bei dieser Methode anfallen sehen in etwa so aus (Stand 1997): 8. Potenzial Das Potenzial der globalen CO2 Sequestrierung wird ungefähr so eingeschätzt: Wenn eine grosse Fläche in südlichen Ozean in den nächsten 100 Jahren in organischen Kohlenstoff umgesetzt werden würde. Könnte ca. 15% des anthropogenen Kohlenstoffs sequestriert werden. Diese Angaben sind aber reine Schätzungen und gehen vom absoluten Optimalfall aus. Die ungefähre Speicherdauer des CO2 kann im Moment noch nicht geschätzt werden, da noch keine langjährigen Experimente durchgeführt werden konnten. 4

5 9. Was wird die Zukunft bringen? Autoren und Wissenschaftler sind sich einer Meinung, die Sequestrierung von CO2 ist eine dringend notwendige Massnahme zur Reduktion der Treibhausgase. Aber wie bei allem in der Welt, wird der Erfolg dieser Projekte stark vom Geld abhängen. Denn ohne Investoren sind grossangelegte Massnahmen undenkbar. Im IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) Bericht von 2001 wird das Thema intensiv aufgegriffen und verlangt nacht einer bewussteren und robusteren Klimapolitik Weltweit. Weiter geht man davon aus, dass eine Reduktion der Nachfrage eintreten solle. Sowie den Ersatz fossiler Energien durch andere kohlenstoffärmere fossile Brennstoffe. Aber die fast wichtigsten Punkte, zur Reduktion der Emissionen sieht der Bericht in folgenden Punkten: - Verstärkteren Einsatz von Biomasse und Erdgas - Starke Energieeinsparungen (Autoindustrie) - Wiederaufforstung Die folgende Tabelle gibt Auskunft über den Beitrag der CO2 Sequestrierung zur Gesamtreduktion der Emission bis Die Szenarien sind dem Bericht zu entnehmen. 10. Ziele Alle Verfahren zur CO2 Sequestrierung befinden sich in den Unterschiedlichsten Entwicklungsstadien. Als Beispiel wird bereits CO2 bei der Ölförderung injiziert und erfolgreich angewendet. Währen andere Gebiete der Sequestrierung sich erst in der Grundlagenforschung befinden. Als Ziele von zukünftigen Forschungen sollten folgende Punkte gelten: - Genauere Abschätzung der Potenziale unter Berücksichtigung verschiedenster ökonomischer Szenarien, Sicherheitsstandards und Speichern auf nationaler und globalen Ebene. - Untersuchung vollständiger Produkt und Prozesslinien unter Berücksichtigung von Stoff, Energie und Ökobilanzen. - Forschung zu Risiken und Umweltveränderungen-, Gefährdungen der Seqestriertechnologien. 11. Quellen materialien Christiane Plötz: Seq. Von CO2: Techn., Potenziale, Kosten - IPCC Synthesebericht von 2001 ( - div. Von Hr. Schweizer abgegebener Informationsquellen (Zeitungsberichte etc.) 5