Glossar

Auf dieser Seite erklären wir einige wesentliche Begriffe, die für das verstehen von CO₂-Nutzungstechnologien wichtig sein können. Fallen Ihnen noch andere Begriffe auf, die für Laien möglicherweise schwer verständlich sind? Dann melden Sie sich bei uns.

Abscheidung

Als Abscheidung wird im Kontext der CCU-Technologien der Prozess verstanden, bei dem CO2 aus industriellen Abgasen gefiltert wird. Ziel ist es dabei, dass am Ende des Abscheidungsprozesses CO2 in ausreichend hoher Reinheit vorliegt, um entweder genutzt oder geologisch verpresst werden zu können.

CCS – geologische Speicherung von CO2

„Carbon Capture and Storage“ (CCS)  bezeichnet die Abscheidung und anschließende geologische Speicherung von Kohlenstoffdioxid aus industriellen Abgasen mit dem Ziel, das CO2 dauerhaft aus der Atmosphäre zu entfernen. Eine Speicherung gilt zum Beispiel als möglich in Salzwasser führenden unterirdischen Schichten und ehemaligen Lagerstätten von Erdöl und Erdgas.

Dauerhafte Speicherung/Bindung von CO2

Mit dauerhafter Speicherung ist hier die Dauer von mehr als 1.000 Jahren gemeint.

Direkte Nutzung/physikalische Nutzung

Als direkte oder physikalische Nutzung von CO2 wird die Verwendung von Kohlenstoffdioxid in industriellen Prozessen (ohne eine chemische Umwandlung) bezeichnet. Diese Art von Nutzung kann in fester oder flüssiger Form erfolgen und ist bereits heute in verschiedenen Produktionsprozessen gebräuchlich, zum Beispiel als Kohlensaure in Getränken, als Trockeneis zur Kühlung von Lebensmitteln, in Feuerlöschern oder als Düngemittel in Gewächshäusern.

Einsparpotential/Emissionseinsparungen

Es muss beachtet werden, dass die Schätzungen für nutzbare CO2-Emissionen nicht gleichzusetzen sind mit tatsächlich eingesparten CO2-Emissionen, da alle Umwandlungstechnologien wiederum Energie benötigen. Für jede einzelne CO2-Nutzungstechnologie muss daher das Einsparpotenzial individuell bestimmt werden, das sowohl niedriger als auch höher ausfallen kann als die Menge CO2, die genutzt werden kann. Sogar eine Zunahme an Emissionen ist möglich.

End of life

„End of life“ bezeichnet die letzte Phase im Lebenszyklus eines Produkts. Dazu gehören Prozesse wie die Verbrennung des Produkts, seine Entsorgung auf einer Mülldeponie oder auch seine Zuführung zu einem Recyclingprozess.

Katalyse/Katalysator 

Der Begriff „Katalyse“ bezeichnet die Einflussnahme auf den Verlauf einer chemischen Reaktion mithilfe eines Katalysators mit dem Ziel, eine Reaktion zu initiieren, sie zu beschleunigen bzw. die notwendige Energiezufuhr zu reduzieren oder aber auch einen bestimmten Reaktionsverlauf herbeizufuhren. Für CCU-Prozesse waren und sind Durchbruche in der Katalyseforschung essenziell, da durch sie Prozesse erst möglich bzw. energetisch sinnvoll werden, die das an sich reaktionstrage CO2 weiterverarbeiten.

Kreislaufwirtschaft/Kreislaufwirtschaftsgesetz/Recycling

Die „Kreislaufwirtschaft“ bezeichnet ein Konzept, das zum Ziel hat, alle Rohstoffe, die in Waren verwendet werden, vollständig einer weiteren Nutzung zuzuführen. Recyclingprozesse sind Teil dieses Konzepts, werden aber durch andere Formen der Weiternutzung, zum Beispiel eine Kaskadennutzung, ergänzt. In dieser Studie werden beide Begriffe verwendet; „Kreislaufwirtschaft“ steht hier für die konzeptionelle Zielvorstellung, während „Recycling“ ein konkreter Prozess auf dem Weg dorthin ist. Die europäischen Richtlinien zum Umgang mit Abfällen und Recycling sind seit 2012 im Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG) festgelegt.

Life Cycle Assessment/Ökobilanz/Lebenszyklusanalyse

Eine „Lebenszyklusanalyse“ (englisch Life Cycle Assessment – LCA) oder „Ökobilanz“ ist eine systematische Analyse möglicher Umweltauswirkungen des Produktionsprozesses eines Zwischen- oder Endprodukts. Idealerweise sollte diese Analyse den kompletten Lebensweg eines Produkts („Von der Wiege bis zur Bahre“/„Cradle to Grave“) oder bis zur Fertigstellung eines (Zwischen-) Produkts („Von der Wiege zum Fabriktor“/„Cradle to Gate“) umfassen. Für CCU-Produkte bedeutet dies vor allem die Einbeziehung der dem eigentlichen CCU-Kernprozess vor- und nachgelagerten Prozesse, um eine ganzheitliche Bewertung der möglichen Umweltauswirkungen zu ermöglichen.

Minerale/Mineralisierung

Als „Mineralisierung“ wird ein Prozess der stofflichen Nutzung von CO2 bezeichnet, durch den zum Beispiel industrielle Abfälle wie Asche und Sand mit CO2 aus Abgasen zu sogenannten Mineralen verarbeitet werden können. Solche Minerale können zum Beispiel als zement- oder betonähnliche Baustoffe unter anderem für den Straßenbau genutzt werden.

Power-to-X – PtX/PtG/PtL

„Power-to-X“ bezeichnet als Oberbegriff Prozesse, die Energie aus erneuerbaren Quellen, zum Beispiel in Form von Wasserstoff oder Strom gemeinsam mit CO2 in unterschiedliche Energieträger umwandeln (zum Beispiel „Power-to-Gas“ – PtG oder „Power-to-Liquids“ – PtL). Diese Technologien spielen in der Energiewende als Option zur Flexibilisierung und Speicherung von Spitzen in der Produktion von erneuerbaren Energien eine wichtige Rolle, stellen aber auch eine großskalige Anwendungsmöglichkeit von CCU-Technologien dar. Aufgrund der niedrigen Preise fossiler Energie sind diese neuen Technologien derzeit allerdings nicht wettbewerbsfähig gegenüber konventionellen Kraftstoffen.

Stoffliche Nutzung von CO2

CO2 kann als Rohstoff zur Produktion sowohl energetisch höherwertiger als auch niederwertiger Kohlenstoffverbindungen dienen, indem es chemisch umgewandelt wird. Diese sogenannte stoffliche Nutzung von CO2 als Baustein für Materialien, Chemikalien und Minerale ist bereits seit Langem üblich in speziellen pharmazeutischen Produkten (z. B. Kopfschmerztabletten), Losungsmitteln oder auf größerer Skala für Düngemittel (Harnstoff). Darüber hinaus ist die stoffliche Nutzung von CO2 heute bereits technisch möglich bei der Herstellung von Kunststoffen und Schäumen, Farben und Beschichtungen und zementähnlichen Baustoffen (sog. Mineralen). Bei diesen neuen Verfahren handelt es sich in der Regel um innovative Prozesse, die herkömmliche Produktionsprozesse ersetzen sollen, sich aber derzeit noch in einem sehr frühen Entwicklungsstadium befinden oder erst kürzlich durch Durchbruche in der Katalyseforschung möglich wurden und deshalb zunächst in einem industriellen Maßstab demonstriert werden müssen.

Synthetische Kraftstoffe/Energieträger

Grundsätzlich ist es auch möglich, Kohlenstoffdioxid als Rohstoff zu nutzen, um Energieträger herzustellen. Aus CO2 können beispielsweise in unterschiedlichen Prozessen folgende Energieträger produziert werden:

• flüssige Kraftstoffe wie Methanol, Diesel,

• gasförmige Kraftstoffe wie Methan/synthetisches Erdgas. 

Solche Energieträger können der direkten Nutzung im Mobilitätsbereich dienen oder aber auch in Zukunft als Energiespeicher sinnvoll sein, um Spitzen in der Erzeugung erneuerbarer Energien zu nutzen.

Technologien zur CO2-Abscheidung

Die Klasse der Technologien, die aktuell als Benchmark für die großskalige Abscheidung von CO2 gilt, sind nasschemische Wäscheverfahren mithilfe stark alkalischer Lösungen, vor allem die sogenannte „Aminwäsche“. Bei nasschemischen Wäscheverfahren wird ein Abgasstrom durch eine sogenannte Absorberlösung geleitet. Das im Abgasstrom enthaltene CO2 wird dabei von den Molekülen der Absorberlösung absorbiert und vom restlichen Abgasstrom getrennt. Im Fall der Aminwäsche basiert dieses Absorbergemisch auf einer Lösung aus Aminen.

Verzögerung von Emissionen

Nach einer gewissen Zeitspanne wird das genutzte CO2 wieder emittiert. Je nach Lebenszeit des jeweiligen CCU-Produkts kann das CO2 dabei Tage oder Wochen (z.B. bei synthetischen Kraftstoffen) bis hin zu Jahren (z.B. in Polymeren) oder Jahrzehnten bzw. Jahrhunderten (z.B. in Zement) gespeichert werden.