Die neue CO₂-Ökonomie: CCU-Technologien als Wegbereiter der kohlenstoffarmen Zukunft

Vom Fokus auf Sequestrierung zur effektiven Kohlenstoffnutzung

Aufgrund der technologischen Herausforderungen, die mit CCU verbunden sind, konzentrierte sich in der Vergangenheit die Politik vor allem auf den Aspekt der Sequestrierung, bei der CO₂ abgeschieden wird, um es durch Injektion in geologische Lagerstätten dauerhaft zu speichern (Carbon Capture and Storage, CCS). In jüngster Zeit hat sich jedoch ein deutlicher Wandel hin zu politischen Maßnahmen vollzogen, die auch die Nutzung von abgeschiedenem Kohlenstoff fördern und regulieren. Diese Entwicklung verdeutlicht die anhaltende technologische Fortentwicklung von CCU-Technologien und das erweiterte Verständnis für deren potenziellen Nutzen.^[1]

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CCU ist viel mehr als eine Technologie zur Kohlenstoffentfernung

Die alleinige Umstellung des Energiesystems auf nachhaltige Quellen wird aller Voraussicht nach nicht ausreichen, um bis spätestens 2050 eine Netto-Null-Emissionsbilanz zu erreichen. Hierbei kommen CCU-Technologien ins Spiel, die das Potential besitzen, nicht nur zur Emissionsreduktion beizutragen, sondern auch den Rohstoffverbrauch zu senken und den Übergang zu einer effizienten Kreislaufwirtschaft zu unterstützen.

Die Ausrichtung der CCU-Technologien liegt darin, CO₂ aus industriellen Quellen oder direkt aus der Atmosphäre zu erfassen und anstelle von fossilen Kohlenstoffquellen für die Produktion wertvoller Güter einzusetzen. Diese Technologien bieten ein vielfältiges Spektrum an möglichen Anwendungen, die ein beträchtliches Marktpotenzial besitzen. Sie könnten dazu beitragen, den andauernden Bedarf an Kohlenstoff für die Herstellung von Chemikalien, Treibstoffen und Polymeren zu decken und somit den Weg zu einer nachhaltigen Zukunft zu ebnen.^[1]

Ein vielversprechender Ansatz in dieser Hinsicht ist die elektrochemische CO₂-Reduktion.^[2] Mehr zu diesem Thema erfahren Sie in unserem ausführlichen Artikel CO₂-Verwertung: Neue Technologien zur Umwandlung von CO₂ und warum GIG Karasek auf die elektrochemische Reduktion setzt.

Wirtschaftlicher Aufschwung der CO₂-Nutzung   

Das zunehmende Engagement für CO₂-Umwandlungstechnologien spiegelt sich in der wachsenden Zahl privater und öffentlicher Mittel wider, die in Unternehmen in diesem Bereich geflossen sind. Im Jahr 2022 beliefen sich die weltweiten Risikokapitalinvestitionen in Unternehmen, die sich mit der Nutzung von CO₂ befassen, auf fast 500 Millionen US-Dollar, was etwa 20% der gesamten Risikokapitalinvestitionen in CCUS ausmacht.^[3]

US-Unternehmen dominieren die Investitionen, die im Zeitraum 2015-2022 rund 80% der kumulierten Gesamtsumme ausmachen. Auch wenn die Kraftstoffherstellung die führende Anwendung für großtechnische Abscheidungsanlagen ist, sind die Investitionen gleichmäßig auf die verschiedenen Nutzungsarten verteilt, wobei auf Kraftstoffe, Chemikalien und Baustoffe jeweils etwa ein Drittel der Gesamtinvestitionen entfällt.

Abbildung 1: IEA, Jährliche Risikokapitalinvestitionen in CCUS-Projekte und Unternehmen, 2015-2022, IEA, Paris https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/annual-venture-capital-investment-in-ccus-projects-and-companies-2015-2022, IEA. Licence: CC BY 4.0

Schlüsselfaktoren für die erfolgreiche Implementierung von CCU-Technologien

Die CO₂-Speicherung in unterirdischen Gesteinsformationen oder alten Öl- und Gasfeldern ist noch nicht vollständig erforscht. Es bestehen Bedenken bezüglich der Langzeitsicherheit, insbesondere der Möglichkeit von Leckagen, die CO₂ wieder in die Atmosphäre freisetzen könnten. Auch potenzielle Umweltrisiken wie Bodenveränderungen oder Auswirkungen auf das Grundwasser müssen noch weiter untersucht werden.^[4]

Aufgrund dieser Unsicherheiten sollte die CO₂-Nutzung gegenüber der CO₂-Speicherung bevorzugt werden. Um CCU-Technologien erfolgreich zu implementieren und zu skalieren, müssen jedoch bestimmte Rahmenbedingungen erfüllt werden:

1. Anhebung der CO₂-Emissionskosten

In zahlreichen Märkten sind die Kosten für CO₂-Emissionen aktuell zu gering, um Unternehmen zu verstärkten Investitionen in CCU zu veranlassen. Ohne eine höhere CO₂-Bepreisung fehlt der ökonomische Anreiz, entsprechende Technologien zu implementieren. Eine Anhebung des CO₂-Preises könnte die wirtschaftliche Rentabilität von CCU signifikant steigern und die großflächige Einführung dieser Technologien fördern.^[5]

2. Verfügbarkeit von CO₂-Quellen

Die Skalierbarkeit von CCU-Technologien hängt maßgeblich von der Verfügbarkeit ausreichend großer und kosteneffizienter CO₂-Quellen ab, wie sie etwa in industriellen Prozessen oder Kraftwerken entstehen, wo CO₂ in erheblichem Umfang emittiert wird. Um diese Quellen effektiv zu erschließen, sind neben einer Erhöhung des CO₂-Preises auch finanzielle Anreize sowie umfassende Maßnahmen erforderlich, die auf die Senkung der Abscheidungskosten, die Schaffung stabiler Marktbedingungen und die gezielte Förderung von Forschung und Entwicklung abzielen.^[6]

EU und Österreich setzen Zeichen: Förderung und Integration von CCU-Maßnahmen

In seinem jüngsten Sachstandsbericht vom 20. März 2023 widmet das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC 6) ein ganzes Kapitel der CO₂-Abscheidung und -verwertung. Damit wird deutlich gemacht, dass CCU als essentielle Strategie zur Abschwächung des Klimawandels angesehen wird. Diese Einordnung hat maßgeblich dazu beigetragen, CCU verstärkt in das Rampenlicht der politischen Diskussion zu rücken und die Entwicklung neuer oder überarbeiteter Vorschriften voranzutreiben.^[7]

USA, China und Japan als Treiber grüner Technologien

In den USA wurde im Jahr 2023 eine sehr starke, unterstützende Politik für CCU-Technologien eingeführt. Auf der Grundlage von Abschnitt 45Q des US Internal Revenue Code, des Carbon Capture and Utilization Parity Act, der CCUS-Novelle und des Inflation Reduction Act (IRA) wird der Einsatz von CO₂-Abscheidung finanziell belohnt, und zwar unabhängig von der späteren Nutzung oder Speicherung des CO₂.^[8][9][10]    

• Die Nutzung oder Speicherung von Kohlenstoff aus industriellen Punktquellen wird mit 85 $/Tonne CO₂ und 180 $/Tonne CO₂ aus direkter Luftabscheidung in der kommerziellen Produktion gefördert.
• Ergänzt wird dies durch Subventionen in Höhe von fast 370 Milliarden Dollar für grüne Technologien.

Auch China und Japan fördern die Entwicklung von CCU durch verschiedene politische Maßnahmen und Investitionen in dreistelliger Milliardenhöhe.

In China wurden im Jahr 2022 auf nationaler Ebene etwa 70 CCUS-relevante Maßnahmen erlassen, darunter Pläne, Normen, Roadmaps und Technologiekataloge. Ebenso wurde CCUS erstmals in den nationalen Fünfjahresplan Chinas aufgenommen.^[11] Im Februar 2024 gab es einen weiteren Schub durch drei neue politische Maßnahmen:^[12]

• Der Umsetzungsplan zur Förderung kohlenstoffarmer Technologien nennt CCUS als einen der fünf Schwerpunkte.
• Die Richtlinie zur Entwicklung von Standards für CO₂-Neutralität berücksichtigt auch CCUS und Direct Air Capture (DAC).
• Im Katalog für grüne Industrien wurde erstmals CCUS im Bereich der Emissionskontrolle einführt.

Die Fördermaßnahmen umfassen Subventionen für Industrien, die CCUS einsetzen, steuerliche Anreize und Investitionen in großangelegte Demonstrationsprojekte zur Kostensenkung und Verbesserung der Infrastruktur. Der Fokus liegt vor allem auf der Dekarbonisierung des kohledominierten Energiesektors und die Integration von CCUS in Industriesektoren wie Stahl, Zement und Chemie.

Wie China fördert auch Japan CCUS-Technologien intensiv, um seine Dekarbonisierungsziele zu erreichen, und setzt dabei auf verschiedene Maßnahmen und Initiativen:

• Japan gründete das Asia CCUS Network während des Asia CCUS Forum 2020 mit dem Ziel, die regionale Zusammenarbeit sowie den Technologietransfer im Bereich CCUS zu stärken. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Zusammenarbeit mit Ländern in Südostasien.^[13]
• Im Jahr 2022 wurde die Green Transformation (GX)-Förderstrategie verabschiedet, um innovative Technologien wie CCUS gezielt zu fördern. Als zentraler Akteur unterstützt die Japan Organization for Metals and Energy Security (JOGMEC) umfassend großangelegte CCUS-Projekte entlang der gesamten CO₂-Wertschöpfungskette.^[14]
• Im Mai 2024 wurde mit dem Act on Carbon Dioxide Storage Businesses ein neues Gesetz auf den Weg gebracht, um die Realisierung großangelegter CCS-Projekte zu erleichtern.^[15]

Zu den finanziellen Anreizen zählen unter anderem staatliche Zuschüsse für Machbarkeitsstudien, Subventionen sowie Investitionen in die Verbesserung der Infrastruktur, um die Kosten der CO₂-Abscheidung zu senken.

EU veröffentlicht Vorschlag für Gesetz zur Netto-Null-Industrie:

Als Antwort auf die Industrieförderprogramme in anderen Weltregionen hat die EU im März 2023 die „Netto-Null-Industrie-Verordnung“ (Net-Zero Industry Act, NZIA) präsentiert. Gemeinsam mit dem „EU-Gesetz über kritische Rohstoffe“ (Critical Raw Materials Act) und dem „Industrieplan für den Green Deal“ soll ein klarer europäischer Rahmen geschaffen werden, um die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Net Zero Industry zu verbessern sowie Anreize für Investitionen zu bieten und den Übergang zur Klimaneutralität zu beschleunigen. Der entsprechende Legislativvorschlag befindet sich derzeit noch in Diskussion.^[16]

Österreich verankert CCU-Technologien im NEKP

Österreich hat umgehend auf diese Entwicklung reagiert und plant bis 2026 Investitionen von fünf Milliarden Euro zur Förderung der ökologischen Transformation der heimischen Wirtschaft. Im Rahmen dieses Vorhabens sollen CCU und CCS eine maßgebliche Rolle einnehmen, um die Wettbewerbsfähigkeit des Standorts Österreich zu stärken.^[17]

Relevante Initiativen wurden bereits im Entwurf des Nationalen Energie- und Klimaplans (NEKP) berücksichtigt. Dieser Plan muss bis Juni 2024 finalisiert und an die EU-Kommission übermittelt werden. Konkrete Schritte zur Förderung von CCUS-Technologien sind wie folgt vorgesehen:^[18]

• Erarbeitung strategischer Optionen zur Berücksichtigung von CCS- und CCU-Technologien durch die verantwortlichen Bundesministerien (insbesondere BMF und BMK) gemeinsam mit Stakeholdern und unter Berücksichtigung unionsrechtlicher Weiterentwicklungen.
• Klärung des konkreten Klimanutzen (Lebenszyklusanalyse) im Rahmen von Pilot- und Demonstrationsprojekten zur techno-ökonomischen, ökologischen und regulatorischen Machbarkeit der CCU- und CCS-Wertschöpfungsketten.
• Begleitende Maßnahmen unter anderem in den Bereichen Kreislaufwirtschaft, CCU/S, Genehmigungsverfahren sowie Förderung der Nachfrage nach grünen Produkten.
• Klärung rechtlicher und politischer Fragen zur geologischen Speicherung in Österreich (Evaluierung des Gesetzes über das Verbot der geologischen Speicherung von CO₂).
• Machbarkeitsstudie für ein österreichisches CO₂-Sammel- und Transportnetz, um den Aufbau einer CO₂-Rohrleitungsinfrastruktur zu beschleunigen.

Im Rahmen von FTI-Initiativen (Forschungs-, Technologie- und Innovationsinitiativen) sollen zudem CCUS-Technologien aktiv gefördert werden, um die zeitgerechte Verfügbarkeit von Technologien und Lösungen sicherzustellen.

Fallstudien zur CCU-Förderung: Best Practices aus den USA und der EU

Im Streben nach nachhaltigeren und umweltfreundlicheren Lösungen stehen Gesellschaften weltweit vor der Herausforderung, innovative Ansätze zur Reduzierung von CO₂-Emissionen zu finden. In diesem Zusammenhang beleuchten wir zwei interessante Fallstudien: Die wegweisende „Buy Clean“-Gesetzgebung in den USA, die sich der Reduzierung von Industrieemissionen verschrieben hat, sowie ein ambitioniertes EU-Projekt, das darauf abzielt, durch effiziente Koordination von Interessengruppen die Forschung und Innovation im Bereich CCU und CCS voranzutreiben.

Beide Fallstudien verdeutlichen die Bedeutung umfassender Umweltpolitiken und regulatorischer Zusammenarbeit für die Förderung von CCU-Technologien und ihre Integration in eine nachhaltigere Zukunft.

Grenzüberschreitende Impulse: Die Übertragung des Buy Clean-Modells auf die EU

Die Einführung eines bahnbrechenden Gesetzes im Jahr 2017 durch den Bundesstaat Kalifornien zur Reduzierung von Industrieemissionen stellt eine bemerkenswerte Strategie im Kampf gegen den Klimawandel dar. Diese innovative Maßnahme nutzt die beträchtliche Beschaffungsmacht des Staates, um „saubere“ Produkte zu fördern und damit Anreize für Hersteller gängiger Baumaterialien wie Beton und Stahl zu setzen, ihre Produktionsprozesse emissionsärmer zu gestalten.

Andere Bundesstaaten sind inzwischen mit ähnlichen Buy Clean-Richtlinien gefolgt, und auch die Kommunalverwaltungen und viele Organisationen des Privatsektors haben ehrgeizige Beschaffungspraktiken entwickelt. Im Dezember 2021 wurde schließlich die erste Buy Clean-Task Force auf Bundesebene ins Leben gerufen, die Empfehlungen für eine umweltfreundlichere Beschaffung aussprechen soll.

Der Ansatz der „Buy Clean“-Gesetzgebung in den USA könnte auch für die Europäische Union wegweisend sein. Durch die Adaption ähnlicher Leitlinien für die öffentliche Beschaffung könnte die EU nicht nur die Nachfrage nach umweltfreundlichen Produkten stärken, sondern auch den Markt für CCU-Technologien in Europa ankurbeln. Dieses Modell könnte nicht nur zur Bekämpfung des Klimawandels beitragen, sondern auch die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Industrie stärken und die EU als führende Kraft bei der Entwicklung und Umsetzung innovativer CO₂-Reduktionstechnologien weltweit positionieren.

Ein starkes Stakeholder-Netzwerk für CCU/S-Technologien

Die effiziente Koordinierung von Interessengruppen, einschließlich Industrie, Forschung, Behörden und Zivilgesellschaft, ist entscheidend, um Forschung und Innovation im Bereich CCUS voranzubringen und politische Prioritäten sowohl auf EU- als auch auf nationaler Ebene zu setzen.^[19]

Das Projekt SSZEPIWG9, unterstützt durch Horizon Europe, hat sich zum Ziel gesetzt, ein starkes Netzwerk von CCUS-Akteuren aufzubauen, indem es die Aktivitäten der Zero Emissions Platform (ZEP) und der Arbeitsgruppe 9 des SET-Plans im Bereich CCUS (IWG9) miteinander verknüpft und koordiniert, um die Entwicklung und Umsetzung des SET-Plans zu unterstützen.^[20]

Erreicht werden soll dies durch ein gemeinsames Arbeitsprogramm der ETIP ZEP und der IWG9, die Schaffung von Netzwerken und Foren zur Zusammenarbeit und Abstimmung, die Einbeziehung von externen Akteuren sowie die Entwicklung klarer Strategien und Empfehlungen.

Öffentlichkeitsarbeit spielt im Rahmen des Projekts eine zentrale Rolle, da sie eine Brücke zwischen den technischen und politischen Aspekten von CCUS schafft. Die Komplexität der CCUS-Technologien erfordert eine verständliche Kommunikation, um Vertrauen in CO₂-basierte Produkte aufzubauen, Unterstützung zu mobilisieren und breite gesellschaftliche Akzeptanz zu schaffen – ein wesentlicher Beitrag zur Förderung und erfolgreichen Umsetzung dieser Technologien.

Abbildung 2: Innovative CO2-basierte Produkte tragen dazu bei, den Kohlenstoffkreislauf zu schließen und nachhaltige Lösungen für eine kohlenstoffarme Zukunft zu entwickeln. © nova-institute.eu^[21]

Conclusio und Ausblick

GIG Karasek ist der Überzeugung, dass CCU-Technologien langfristig gesehen ein unverzichtbarer Bestandteil für eine nachhaltige Wirtschaft sein werden. Die enge Zusammenarbeit zwischen den Akteuren in Wissenschaft, Industrie und Politik wird dabei entscheidend sein, um CCU-Technologien als Schlüsselkomponente im Übergang zu einer kohlenstoffarmen Wirtschaft zu etablieren und Europa als Vorreiter in der Entwicklung innovativer Lösungen zur CO₂-Reduktion zu positionieren.

Als Experte für Trenntechnik mit besonderer Expertise im Bereich CO₂-Nutzung und nachgelagerten Trennverfahren setzen wir uns proaktiv für die Weiterentwicklung von CCU-Technologien ein. Ein wichtiger Meilenstein auf diesem Weg ist die ECO2CELL Technologie, die bereits in unserer innovativen Laboranlage Anwendung findet. Die ECO2CELL Lab Plant steht Unternehmen für umfassende Tests zur Verfügung und benötigt lediglich CO₂, Wasser und Strom, um durch einen elektrokatalytischen Prozess eine Vielzahl von Mehrwertprodukten herzustellen. GIG Karasek verfolgt zudem aktiv Partnerschaften mit Forschungs- und Industriepartnern, um die technologische Evolution der CO₂-Elektrolyse und weiterer Anwendungsbereiche voranzubringen.

Die Zeit zu handeln ist jetzt, und die Weichen für eine kohlenstoffarme Zukunft müssen jetzt gestellt werden. Bei Interesse an einer Kooperation freuen wir uns über eine Kontaktaufnahme Ihrerseits!