Unter CCS (englisch für carbon capture and storage) versteht man Technologien, deren Ziel im Abscheiden, Transportieren und Lagern von Kohlenstoffdioxid liegt. Kohlenstoffdioxid wird beispielsweise von Kraftwerken oder Industriewerken emittiert und ist als Treibhausgas ma?geblich für den globalen Klimawandel verantwortlich. Aus dieser Eigenschaft von Kohlenstoffdioxid folgen die Bestrebungen, dieses aufzufangen und einzuspeichern, anstatt es in die Atmosph?re gelangen zu lassen. CCS-Technologien werden als ein bedeutender Beitrag zur Dekarbonisierung der Wirtschaft angesehen. Für Prozesse, die für hohe Emissionen von Kohlenstoffdioxid verantwortlich sind und aus technischen oder ?konomischen Gründen nicht ersetzt werden k?nnen, stellen CCS-Technologien die einzige M?glichkeit zur drastischen Reduzierung von Kohlenstoffdioxidemissionen in die Atmosph?re dar. Da die Abscheidung von Kohlenstoffdioxid technisch sehr anspruchsvoll ist, kommen für CCS-Technologien haupts?chlich gro?e Industrieanlagen und Kraftwerke als Einsatzgebiet infrage.

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Abscheidung

Zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus dem Kraftwerksprozess wurden drei verschiedene Verfahren parallel entwickelt.

Das Post-Combustion-Verfahren ist dabei das g?ngigste Verfahren, wobei Kohlenstoffdioxid nach der Verbrennung von Kohle chemisch aus dem Rauchgas gefiltert wird. Vorteilhaft ist dabei, dass der Abscheidungsschritt in vorhandene Reinigungssysteme (z.B. das Rauchgasentschwefelungssystem) integriert werden kann. Die Aufrüstung ist allergings kapitalintensiv.

Beim Oxyfuel-Verfahren wird Kohle in reinem Sauerstoff verbrannt, der Wasserdampf auskondensiert und das entstehende Gas unter Druck verflüssigt. Das Gas hat auf diese Weise einen hohen Kohlenstoffdioxidanteil von bis zu 90%.

Das Pre-Combustion-Verfahren hat seinen Namen dadurch, dass der Kohlenstoff schon vor der Verbrennung aus dem Brennstoff abgeschieden wird. Die Kohle wird zu Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff (siehe Synthesegas) umgewandelt, der Wasserstoff zur Energiegewinnung verbrannt und Kohlenstoffmonoxid anschlie?end mit Wasserdampf zu Kohlenstoffdioxid umgewandelt.

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Es ist technisch m?glich, Kohlenstoffdioxid aus der Luft zu filtern. Aufgrund des hohen technischen Aufwands und der geringen Kohlenstoffdioxidkonzentration in der Atmosph?re (ca. 400 ppm) ist es zudem sinnvoller, sich auf andere Kohlenstoffdioxid-Emissionsquellen zu konzentrieren, wie beispielsweise den Rauchgasen von Kraftwerken. Zur Abscheidung aus der Luft wurden verschiedene Verfahrensweisen entwickelt. Die Abscheidung von Kohlenstoffdioxid aus der Luft ist durch Kondensation in kryogenen Prozessen, Membranabtrennung, Adsorption an Feststoffen oder Absorption in L?sungsflüssigkeiten m?glich. Aufgrund des geringeren Energieaufwands gelten die Adsorption- und Absorptionsprozesse als die aussichtsreichere Technologie.

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Lagern

Durch natürliche Prozesse wird fortlaufend Kohlenstoff aus der Atmosph?re gebunden, beispielsweise durch den Einbau in B?umen, in B?den oder in den Ozeanen. Viele CCS-Technologien basieren darauf, dass das Kohlenstoffdioxid nach der Abscheidung im geologischen Untergrund gelagert wird. Dies wird auch als geologische Speicherung bezeichnet. Dabei wird Kohlenstoffdioxid in geeignete geologische Formationen geleitet, wo es mit Mineralen reagiert und eine feste Phase bildet (z.B. Carbonate) oder im gasf?rmigen Aggregatzustand eingelagert wird.

Als m?gliche Lagerst?tten werden salzwasserführende Aquifere diskutiert, aber auch versiegte Erdgas- und Erd?llagerst?tten. Bei der Speicherung von Kohlenstoffdioxid ist es wichtig, Leckagen zu vermeiden, da Kohlenstoffdioxid ab einer Konzentration von etwa 8 % - 10 % in der Atemluft t?dlich wirkt.

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Neben der geologischen Speicherung kann das abgeschiedene Kohlenstoffdioxid auch als Rohstoff in der Industrie verwendet werden, was als CCU (englisch für carbon capture and usage) bezeichnet wird. Der Kohlenstoff wird somit in den entstehenden Produkten gelagert. Aus Kohlenstoffdioxid kann beispielsweise synthetisches ?l hergestellt werden, welches zu e-Kraftstoffen oder Kunststoffen verarbeitet werden kann.

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Fazit

Auch wenn CCS-Technologien heutzutage im Interesse von Staaten und wissenschaftlichen Einrichtungen stehen, gibt es derzeit erst sehr wenige CCS-Projekte in gr??erem Ma?stab. Als Grund hierfür k?nnen vor allem die hohen Investitionskosten angesehen werden.