Wie man atmosphärisches CO2 bekämpft – Prävention oder Behandlung?

Das United States Geological Survey hat zwei Hauptquellen für das Eindringen von Kohlendioxid in die Atmosphäre identifiziert: natürliche Quellen und Quellen menschlicher Aktivitäten. Die meisten Tiere auf der Erde sind natürliche Kohlenstoffquellen, da sie Kohlendioxid als Abfall ausatmen. Allerdings verursachen viele menschliche Aktivitäten Kohlendioxid‑Emissionen. Zu diesen Aktivitäten gehören einige der wichtigsten Funktionen der menschlichen Zivilisation, darunter die Energieerzeugung durch Verbrennung von Kohle, Öl oder Erdgas. 

Kohlendioxid ist das am häufigsten produzierte Treibhausgas, ein Gas in der Erdatmosphäre, das Wärme einfängt. Charakteristisch unterscheidet sich Kohlendioxid von Sauerstoff und Stickstoff – Gase, die den Großteil unserer Atmosphäre ausmachen – indem es die von der Erdoberfläche abgestrahlte Wärme absorbiert und sie zurück in Richtung Erde abgibt. 

Aber wenn Kohlendioxid ein so natürlich vorkommendes Phänomen ist, warum müssen wir es bekämpfen? Es liegt an den Konsequenzen, die es für die Erde mit sich bringt. 

Warum müssen wir atmosphärisches CO2 bekämpfen?

Kohlendioxid erfüllt eine entscheidende Funktion für unseren Planeten Erde. Das Problem liegt nicht in seiner Präsenz in der Atmosphäre, sondern in seinem Überschuss. Ohne Kohlendioxid wäre es fast unmöglich, dass der natürliche Treibhauseffekt der Erde die durchschnittliche globale Oberflächentemperatur über dem Gefrierpunkt hält. Durch die Emission von mehr Kohlendioxid in die Atmosphäre verstärken wir jedoch den natürlichen Treibhauseffekt, was zu einem Anstieg der globalen Temperatur über nachhaltige Werte führt. 

Das übermäßige Vorhandensein von Kohlendioxid in unserer Atmosphäre

Laut einem Bericht, der von der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) veröffentlicht wurde, bleibt das Wachstum von Kohlendioxid in unserer Atmosphäre schnell. Im Jahr 2022 stieg der globale Oberflächendurchschnitt für Kohlendioxid um 2,13 Teile pro Million (ppm) auf 417,06 ppm. Der Bericht stellte außerdem fest, dass die Konzentration von Kohlendioxid in der Atmosphäre um 50 % höher ist als das vorindustrielle Niveau. 2022 war das elfte aufeinanderfolgende Jahr, in dem Kohlendioxid jährlich um mehr als zwei ppm zunahm. Vor 2013 wuchs Kohlendioxid nie drei Jahre hintereinander um mehr als zwei ppm. 

Es gibt weitere Treibhausgase wie Methan und Distickstoffoxid in unserer Atmosphäre. Keines von ihnen trägt jedoch so stark zur globalen Erwärmung bei wie Kohlendioxid. 

Laut der NOAA lag der Annual Greenhouse Gas Index (AGGI) Ende 2021 bei 1,49. Der Index implizierte, dass der direkte Erwärmungseinfluss von menschengemachten Treibhausgasen um 49 % über dem Basiswert von 1990 gestiegen war. Noch wichtiger ist, dass fast zwei Drittel des gesamten Heizungsungleichgewichts auf Kohlendioxid zurückzuführen sind. 

Atmosphärisches Kohlendioxid: Der wichtigste Beitragende zum Klimawandel

Wir müssen Kohlendioxid planvoll und strategisch bekämpfen, weil es am meisten zum Klimawandel beiträgt. 

Die Verbrennung fossiler Brennstoffe war der größte Treiber dieses exponentiellen Anstiegs von atmosphärischem Kohlendioxid. Die Emissionen aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe sind von 10,9 Milliarden Tonnen pro Jahr in den 1960er Jahren auf etwa 36,6 Milliarden Tonnen pro Jahr im Jahr 2022 gestiegen. 

Was ein noch düstereres Bild zeichnet, ist die Tatsache, dass das Volumen an Kohlendioxid, das wir heute in der Atmosphäre haben, mit dem vor 4,3 Millionen Jahren vergleichbar ist. Damals lag der Meeresspiegel etwa 75 Fuß höher als heute, und die durchschnittliche Temperatur war um 7 Grad Fahrenheit höher als das vorindustrielle Niveau. 

Keine effiziente Methode zu entwickeln, um atmosphärisches Kohlendioxid zu bekämpfen, wäre gleichbedeutend mit Versuchen, wenn auch unbeabsichtigt, in jene Ära zurückzukehren. 

Es ist kein Wunder, dass die Bekämpfung von atmosphärischem Kohlendioxid weltweit zu einer Kernfrage geworden ist. Die Frage ist, wie wir es angehen sollen. Betrachten wir es als ein Problem, das behandelt, geheilt und umgekehrt werden kann? Oder sehen wir es als etwas, das verhindert und gestoppt werden muss, bevor es sich alarmierend unkontrollierbar verschärft? 

Obwohl es verfrüht wäre, jetzt ein Urteil zu fällen, müssen wir uns der Lösungen bewusst sein, die um uns herum entwickelt werden, um die Visionen und potenziellen Lösungen zu verstehen, über die die wissenschaftliche Gemeinschaft weltweit nachdenkt. 

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Solarfarmen: Ein besserer Weg, den Klimawandel zu bekämpfen als Aufforstung?

Das Weizmann Institute of Science hat kürzlich eine Studie durchgeführt, die die Vorteile des Baus von Solarfarmen gegenüber der Pflanzung von Wäldern in ariden Regionen aufzeigt.

Aber was sind Solarfarmen? Es handelt sich um die Schaffung eines ‘Waldes’ aus Solarpaneelen. Die Studie schlägt vor, ein Feld voller dunkel gefärbter Solarpaneele zu bauen, das das Klima positiv beeinflusst, indem es Kraftwerke ersetzt, die mit traditionellen fossilen Brennstoffen wie Kohle oder Gas betrieben werden. Die Reduzierung schädlicher Emissionen von Treibhausgasen wird dem Klima helfen, indem die Auswirkungen von Kohlendioxid, Methan oder Distickstoffoxid umgekehrt werden.  

Laut Dr. Rafael Stern und Dr. Jonathan Muller, zwei Forschern, die an dem Projekt beteiligt sind, zeigt die Studie eindeutig, dass in ariden Umgebungen, in denen die meisten offenen Landreserven existieren, der Bau von Solarfarmen weitaus effektiver ist als das Pflanzen von Wäldern, wenn es um die Bewältigung der Klimakrise geht.

Obwohl diese Solarpaneele bei weitem kleiner sind als Wälder, können sie die gleiche Menge an Emissionen ausgleichen. Um genauer zu sein, benötigen diese Solarwälder nur ein Hundertstel des Platzes, den ein traditioneller Wald beansprucht, um die gleiche Menge an Emissionen auszugleichen. 

Allerdings müssen wir, während wir die Errungenschaften dieser Innovationen verstehen und die Vorteile, die die Studie bietet, notieren, auch im Hinterkopf behalten, dass diese Solarpaneele niemals unsere Wälder ersetzen können. Wälder erfüllen viel mehr Zwecke als nur die Reduzierung von Emissionen, einschließlich der Aufrechterhaltung des globalen Regenzyklus, der Erhaltung der Artenvielfalt und vieles mehr. 

Es gibt mehrere weitere Innovationen und Initiativen, die darauf abzielen, Kohlendioxid besser zu bekämpfen. Einige davon finden auch auf Unternehmensebene statt. Das Konzept des Farbregenbogens, entwickelt von Unilever, ist ein solches Beispiel.

1.Unilever

Unilever hat das Konzept des Colour Rainbow entwickelt, um alternative Kohlenstoffquellen zu identifizieren, die das durch fossile Brennstoffe emittierte Kohlenstoff ersetzen können, das nicht erneuerbar ist. Der Carbon Rainbow umfasst Purple Carbon aus Kohlendioxid, Blue Carbon aus marinen Quellen, Green Carbon aus Pflanzen und Grey Carbon aus Plastikabfällen. 

Wie ihre Kategorisierung zeigt, befasst sich Purple Carbon direkt mit atmosphärischem Kohlendioxid. Es weist auf das Konzept und die Vorteile der Abscheidung von Kohlendioxid aus industriellen Emissionen oder der Atmosphäre hin. Als Konsumgütergigant zielt Unilevers innovatives Konzept darauf ab, das Purple Carbon zu erfassen, es zu nützlichen Zutaten zu verarbeiten, damit es in die Produktion gehen und zu einem nutzbaren Konsumprodukt werden kann. Das Produkt wird so hergestellt, dass nach der Entsorgung seine Reste wieder in die Umwelt zurückkehren, da die Formulierung biologisch abbaubar ist. 

Laut Jon Hague, dem Leiter für Clean Future, Wissenschaft und Technologie im Bereich Home Care bei Unilever, hat das Unternehmen bereits OMO‑Waschflüssigkapseln in China, Sunlight‑Geschirrspülmittel in Südafrika und Coral‑Waschflüssigkeit in Deutschland eingeführt. Laut Herrn Hague: „Das ist nur ein Beispiel dafür, wie wir die Chemie unserer Home‑Care‑Produkte neu erfinden, um Wachstumsmöglichkeiten für unsere Marken zu schaffen und gleichzeitig den Einsatz fossiler Brennstoffe zu reduzieren.“

Im Geschäftsjahr 2022 erzielte Unilever einen Jahresumsatz von mehr als 60 Milliarden Euro, mit einer operativen Marge von fast 18 % und mehr als 4,3 Milliarden Euro an Dividenden. 

2. Linde Engineering

Linde Engineering positioniert seine HISORP® CC, eine adsorptionsbasierte CO₂‑Abscheidungslösung, als die neueste Ergänzung zu seinem Portfolio für CO₂‑Abscheidung. Sie ist mit einer breiten Palette von Kohlenstoffquellen kompatibel und in der Lage, das CO₂‑Produkt in der gewünschten Konzentration und im gewünschten physikalischen Zustand zu liefern.

Die Lösung kann atmosphärisches CO₂ aus Abgasen von Kraftwerken, Abgasen integrierter Stahlwerke, Abgasen der Dampfmethanreformierung, Prozessgasen aus Zement‑ und Wasserstoffproduktion sowie CO₂‑reichen Strömen, die bei der Oxy‑Fuel‑Verbrennung und chemischen Produktion entstehen, bewältigen.

Diese Lösungen können nicht nur Kohlendioxid erfassen und verhindern, dass es in die Atmosphäre gelangt, sondern es auch auf das Niveau zu reinigen, das für verschiedene Anwendungsfälle in der Industrie erforderlich ist. Zu den Industrien, die mit gereinigtem Kohlendioxid versorgt werden, gehören Lebensmittel‑ und Getränke sowie Elektronik.

Die Lösung kann das CO₂ zudem sequestrieren, um die Klimaauswirkungen industrieller Prozesse zu mindern, die auf die Verbrennung kohlenstoffbasierter Brennstoffe angewiesen sind. Linde Engineerings HISORP® CC verspricht eine Abscheiderate von bis zu 99,7 %.

Die Lösung ist zudem vorteilhaft, da sie ausschließlich elektrisch betrieben wird und vollständig mit 100 % erneuerbarer Energie laufen kann. Da sie keinen Dampf verbraucht, hat sie keinen zusätzlichen CO₂‑Fußabdruck. Die Lösung wird in vorgefertigten, auf Schienen montierten Einheiten geliefert, die minimale Bauaufwände erfordern. Sie benötigt zudem keine Handhabung, Aufbereitung oder Entsorgung von Chemikalien und ist gegenüber Sauerstoff unempfindlich.

Linde veröffentlichte seine Jahres‑ und Quartalsergebnisse für das Jahr 2022 im Februar 2023 mit einem Jahresumsatz von US$33 Milliarden. 

3. Edinburgh Sensors 

Die Lösung von Edinburgh Sensors ist ein Infrarot‑Gassensor, der die Konzentrationen von extrahiertem CO₂ überwacht. Climeworks, ein Schweizer Unternehmen, das sich auf die Technologie der direkten Luftabscheidung von Kohlendioxid spezialisiert hat, verwendet Gascard NG, um Kohlendioxid in der Atmosphäre zu reduzieren.

Gascard NG verfügt über eine Echtzeit‑Temperatur‑ und atmosphärische Druckkorrektur über integrierte Sensoren. Es kann zudem zusätzliche Gaserkennungstechnologien integrieren. Neben Kohlendioxid kann Gascard NG auch atmosphärisches Methan und Kohlenmonoxid erkennen und messen.

Gegründet 1974 und mit Sitz in Livingstone, West Lothian, Vereinigtes Königreich, ist Edinburgh Sensors ein privat gehaltenes Unternehmen. 

4. Climeworks

Eines der innovativsten Unternehmen in diesem Bereich ist Climeworks, das eine Direktluftabscheidungstechnologie entwickelt hat, um Kohlendioxid direkt aus der Luft zu entfernen. Es reduziert die atmosphärische Konzentration von CO₂, indem ausschließlich erneuerbare Energie, Energie aus Abfall oder andere Abwärme als Energiequellen genutzt werden.

Genauer gesagt ist die Direktluftabscheidungstechnologie von Climeworks ein dreistufiger Prozess. Der erste Schritt besteht darin, die Luft durch einen im Kollektor befindlichen Ventilator zu leiten, damit sie durch einen im Kollektor platzierten Filter strömt und die Kohlendioxid‑Partikel einfängt. Der Kollektor schließt, wenn der Filter vollständig mit Kohlendioxid gefüllt ist. Die Temperatur steigt dabei auf etwa 100 °C, wodurch der Filter das Kohlendioxid zur Sammlung freigibt.

Die Climeworks‑Lösung bietet mehrere Vorteile:

1. Sie ist standortunabhängig.
2. Sie ist hoch skalierbar und messbar.
3. Sie ist eine äußerst platzsparende Lösung.

Climeworks behauptet, weniger Land zu benötigen als viele andere Techniken. Auf einer Fläche von 0,42 Acres kann die Climeworks Orca‑Anlage jährlich 4.000 Tonnen CO₂ aus der Luft entfernen, fast 1.000‑mal effektiver als Bäume. Auf derselben Fläche könnten etwa 220 Bäume mit einer geschätzten Kapazität von je 22 kg wachsen, was nur 4,62 Tonnen CO₂ pro Jahr entfernen würde.

Im April 2022 schloss Climeworks eine Eigenkapitalfinanzierung in Höhe von USD 650 Millionen ab.

Mit Bewusstsein folgt mehr Handeln

Die gute Nachricht ist, dass die Welt, einschließlich ihrer Regierungen, internationalen Organisationen, Forschungsinstitutionen, groß angelegten Unternehmen, innovativen Start‑Ups und vor allem einzelner Verbraucher, sich der verheerenden Auswirkungen des Klimawandels auf diesen Planeten und seine Zukunft bewusst ist.

Die Interessengruppen verfügen zudem über umfangreiches Wissen darüber, wie atmosphärisches CO₂ die globale Erwärmung antreibt, die Hauptursache des Klimawandels. Dieses Bewusstsein hat begonnen, Ergebnisse zu liefern, da täglich neue und innovative Lösungen entstehen. Es wird nur eine Frage der Zeit sein, bis die Menschheit eine signifikante Umkehrung der Auswirkungen von atmosphärischem Kohlendioxid und der von ihm eingeschlossenen Wärme erreicht.

Ausmaß der Auswirkungen von atmosphärischem Kohlendioxid und der Wärme, die es eingeschlossen hält.

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