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CO2 speichern: Welche Zukunft haben Carbon-Capture-and-Storage-Verfahren?

Autor: Redaktion | Kategorie: Freizeit und Technik | 04.11.2011

CO2 abscheiden und speichern: Welche Zukunft haben Carbon-Capture-and-Storage-Verfahren?
Foto: Shutterstock/oxinoxi

Deutschland hat eine neue Endlagerdebatte. Es geht um das Treibhausgas CO2, das für Tausende von Jahren im Untergrund verbuddelt werden soll. Die Bevölkerung wehrt sich, und die Bundesländer haben einen Gesetzentwurf erst mal abgelehnt. Doch die Regierung setzt weiter auf die neue Technik, obwohl Experten vor unkalkulierbaren Gefahren warnen.

Für die einen ist es eine unverzichtbare Zukunftstechnologie, ein "Muss" im Kampf gegen den globalen Klimawandel. Andere sprechen von einem "Salto rückwärts" ins Zeitalter der fossilen Stromerzeugung: ineffizient, teuer und riskant. Es geht um die unterirdische Speicherung des Treibhausgases CO2. Statt das Klimagift in die Luft zu blasen, will man es an den Kraftwerken auffangen, verflüssigen, über Hunderte von Kilometern auf die Reise schicken und schließlich im Untergrund verschwinden lassen.

Die Frage ist nur, ob die CCS-Technologie im großen Maßstab jemals funktioniert - und wenn ja, ob sie das Weltklima überhaupt schützen kann. CCS steht für den englischen Begriff "Carbon Capture and Storage": die Abscheidung und Lagerung von Kohlendioxid. Die Industrie möchte diese Technik auch in Deutschland in Modellprojekten erproben und entwickeln. Um den rechtlichen Rahmen dafür zu schaffen, hatte das Bundeskabinett im Frühjahr ein neues Gesetz beschlossen.

CO2-Speicherung trifft auf Bürgerinitiativen

Seitdem liefen Bürgerinitiativen und Umweltverbände Sturm gegen den Plan, das Klimaproblem einfach im Boden zu verbuddeln. CCS sei "eine Feigenblatttechnologie, hinter der die schmutzigen Folgen der Kohleverstromung versteckt werden sollen", sagt der Energieexperte Robert Pörschmann vom Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland (BUND). Andere Forscher geben zu bedenken, dass das umstrittene Verfahren zumindest im Ausland eine Chance hat. In Ländern wie China oder Indien, die ihren riesigen Energiehunger noch lange mit Kohlestrom stillen werden.

Der Plan: CO2 unterirdisch einlagern – doch wann kommt es wieder zutage?
Der Plan: CO2 unterirdisch einlagern – doch wann kommt es wieder zutage? (Foto: Grafik: Vattenfall)

In einem Punkt allerdings sind sich fast alle Experten einig: Auf dem Energiesektor wird die CO2-Speicherung in Deutschland keinen bedeutsamen Beitrag zum Klimaschutz mehr leisten können. Die Technik steckt noch in den Kinderschuhen. Wenn überhaupt, wird es mindestens 15, eher wohl 20 Jahre dauern, bis das Verfahren im großen Stil wirklich eingesetzt werden kann. Aber bis dahin dürfte der Strom aus erneuerbaren Energien hierzulande billiger sein, als aus großen CCS-Kraftwerken. Kohle als Energieträger wird dann in Europa kaum noch eine Rolle spielen.

Kohlendioxid: aggressive Chemikalie und tückisches Gift

Anders sieht es auf dem industriellen Sektor aus. In Branchen wie der Stahl-, Zement- oder Aluminiumproduktion wäre die Technologie langfristig wohl die einzige Möglichkeit, den CO2-Ausstoß deutlich zu verringern. Unter zwei Voraussetzungen: Das Verfahren muss sicher und gleichzeitig auch bezahlbar sein. Doch genau das bezweifeln viele Politiker und Experten.

Denn in Wahrheit ist Kohlendioxid längst nicht so ungefährlich, wie die Kanzlerin glauben machen will. Was in Sekt oder Selters so schön prickelt und perlt, entpuppt sich in hohen Konzentrationen als ein tückisches Gift. Es kann Trinkwasser für immer unbrauchbar machen. Und wenn größere Mengen auf einen Schlag entweichen, kann CO2 für Menschen und Tiere sogar tödlich sein. Ein weiteres Problem: Anders als Erdgas ist Kohlendioxid eine aggressive Substanz, die - wenn sie mit anderen Chemikalien reagiert - Werkstoffe aller Art buchstäblich zerfressen kann. Vor allem an den Pipelinesystemen oder Tankschiffen drohen Korrosionen und Leckagen. Solche Schäden lassen sich nur vermeiden, wenn das an den Kraftwerken abgetrennte Treibhausgas möglichst frei von anderen Rückständen ist: Je reiner das Kohlendioxid, desto geringer das Risiko.

CO2-Abscheidung ist aufwändig – und teuer

Doch um aus einer Industriequelle tatsächlich pures CO2 zu gewinnen, müsste man aufwendige und teure Reinigungsverfahren installieren. Das ist weniger ein technisches, als ein ökonomisches Problem - bedenkt man, dass in Deutschland allein die Kraftwerke pro Jahr rund 350 Millionen Tonnen Kohlendioxid produzieren. "Es ist eine Kostenfrage", bestätigt auch der Geologe Johannes Peter Gerling von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) und verweist auf ein laufendes Forschungsprojekt: "Wir müssen prüfen: Welche Verunreinigungen im CO2 tolerieren beispielsweise die Abscheidungsanlagen in den Industrieunternehmen? Welche Verunreinigungen tolerieren die Pipelines und das Speichergestein in den unterirdischen Lagerstätten und - besonders wichtig - das Barrieregestein, das ja die Langzeitsicherheit gewährleisten soll?"

Ist das CO2 im Meeresboden oder der norddeutschen Tiefebene gut aufgehoben?
Ist das CO2 im Meeresboden oder der norddeutschen Tiefebene gut aufgehoben? (Foto: Grafik: ÖKO-TEST)

In der CCS-Technologie bewegen sich die Wissenschaftler auf einem schmalen Grat zwischen dem, was sicherheitstechnisch notwendig und wirtschaftlich noch vertretbar ist. Ein wichtiger Aspekt ist auch der schonende Umgang mit den Ressourcen. So wird allein durch die energieintensive Abscheidung und Verflüssigung des Kohlendioxids 30 bis 40 Prozent mehr Braunkohle verfeuert und der Wirkungsgrad der Kraftwerke um zehn bis fünfzehn Prozent gesenkt. Als Folge müsste auch mehr Treibhausgas transportiert und gelagert werden, was die Umwelt zusätzlich belastet.

Große CO2-Speicher östlich von München?

Der CCS-Experte Professor Rolf Kreibich, Direktor des Berliner Instituts für Zukunftsstudien und Technologiebewertung (IZT), macht folgende Rechnung auf: "Wenn man auf der Erde nur bei einem Drittel der fossil befeuerten Kraftwerke tatsächlich CO2 abscheiden und speichern wollte, müsste man ungefähr drei Milliarden Kubikmeter über die Meere verbringen. Dafür brauchte man noch einmal eine Tankschiffflotte, die fast der Größe der heutigen Öltankerflotte entspricht."

Ob die Technologie in Deutschland überhaupt eine Chance hat, hängt aber zuallererst von den potenziellen Lagerstätten ab. Experten der BGR suchen seit Jahren nach geeigneten Standorten für die unterirdischen Deponien, hielten ihre Ergebnisse aber unter Verschluss. Schließlich erzwang die Umweltorganisation Greenpeace die Herausgabe der brisanten Daten und veröffentlichte sie gegen den Willen der Behörde. Wie "Deutschlands Sprudelkarte" enthüllt, sind die BGR-Geologen vor allem in Norddeutschland fündig geworden: in Ostfriesland, der Wesermarsch und im schleswig-holsteinischen Wattenmeer. Auch in Mecklenburg-Vorpommern, Brandenburg, direkt unter dem Ballungsraum Hamburg oder östlich von München könnten größere CO2-Mengen gespeichert werden.

Ein Leck im unterirdischen CO2-Lager wäre fatal

Doch in den betroffenen Landkreisen und Gemeinden stoßen die Pläne auf erbitterten Widerstand: Bürgerinitiativen und Bauern machen mobil. Verbände der Wasserwirtschaft protestieren. Und mehrere Ministerpräsidenten hatten deshalb angekündigt, dass sie die unterirdischen Lagerstätten auf ihrem Territorium verhindern wollten. Das haben sie Ende September im Bundesrat auch getan. Damit ist eingetreten, was die Regierung unbedingt vermeiden wollte: Sie hat den Schwarzen Peter zurück, und Deutschland das nächste Endlagerproblem. Zudem droht Deutschland jetzt auch ein Vertragsverletzungsverfahren, da die Regierung die EU-CCS-Richtlinie eigentlich schon im Juni in nationales Recht hätte umsetzen müssen.

Tatsächlich gibt es im Streit um die CO2-Speicherung viele Parallelen zur Atomdebatte: Wieder geht es um einen Problemstoff, der dauerhaft von der Erdatmosphäre abgeschlossen werden muss. Und wie bei der Atomenergie sprechen die Befürworter von einer wichtigen "Brückentechnologie" als Übergang zu den erneuerbaren Energien. Dagegen nennen die Kritiker das Verfahren eine "Krücke" für die klimafeindliche Kohlewirtschaft - eine "Mogelpackung", die nur dazu diene, den Neubau von Großkraftwerken zu legitimieren. Auch bei der Frage der Langzeitsicherheit ist die Meinung gespalten. Während die staatlichen Endlagerexperten die CO2-Speicher-Technik grundsätzlich für machbar und kontrollierbar halten, warnen Umweltschützer vor unkalkulierbaren Gefahren. Probleme bereitet vor allem der enorme Druck, der notwendig ist, um das Kohlendioxid kilometertief in den Untergrund zu verpressen. Nach einem Gutachten des BUND werden dadurch schlimmstenfalls unterirdische Risse oder Mikro-Erdbeben ausgelöst, so dass das Klimagift wieder entweichen kann.

CO2-Speicher als akute Gefahr für die Bevölkerung

Wenn das passiert, gibt es zwei mögliche Szenarien: Entweder das Treibhausgas sucht sich nur langsam seinen Weg nach oben und verflüchtigt sich schließlich in die Atmosphäre. In diesem Fall wäre auch der Klimaschutzeffekt buchstäblich verpufft. Wenn aber große Mengen CO2 sehr schnell an die Oberfläche gelangen, bedeutet das eine akute Gefahr für die Bevölkerung. Bereits eine Konzentration von acht Prozent in der Atemluft führt innerhalb kurzer Zeit zum Tod. Kohlendioxid ist schwerer als Luft und kann sich unbemerkt in Senken oder Tälern sammeln.

Für Aufsehen sorgte kürzlich ein Vorfall am Ölfeld Weyburn in der kanadischen Provinz Saskatchewan. Dort pumpt der Energiekonzern Cenovus zu Forschungszwecken seit zehn Jahren täglich 6.000 Tonnen Kohlendioxid in den Untergrund. Das Vorhaben gilt weltweit als ein Schlüsselprojekt für die CCS-Technologie. Doch jetzt gibt es Hinweise auf Leckagen in der Speicherstätte. Wie die Besitzer einer nahe liegenden Farm berichten, steigen auf ihrem Grundstück aus einer Kiesgrube merkwürdige Gasblasen auf. Tiere verenden aus rätselhaften Gründen. Auch kleinere Explosionen beunruhigen die Bewohner.

Tatsächlich wurden in Bodennähe erhöhte Kohlendioxidkonzentrationen gemessen. Und ein von den Grundeigentümern bezahltes Gutachten kommt zu dem Schluss, dass Gasproben aus der Kiesgrube den gleichen chemischen Fingerabdruck aufweisen wie das ursprünglich verpresste CO2. Der Energiekonzern bestreitet dagegen entschieden einen Zusammenhang mit dem Forschungsprojekt.

Wie auch immer der Streit über die seltsamen Gasaustritte in Weyburn enden wird: Wegen der möglichen Umweltauswirkungen ist die geologische Speicherung der schwierigste und unsicherste Teil des CCS-Verfahrens. Das beginnt bereits bei der Suche nach geeigneten Deponien. Als eine Möglichkeit bieten sich erschöpfte Gas- oder Ölfelder an. Die sind als Endlager auch deshalb so interessant, weil sie durch die CO2-Verpressung noch wirtschaftlicher genutzt werden können.

Hierzulande sind die meisten potenziellen Lagerstätten aber sogenannte salinare Aquifere - poröse, mit Salzwasser getränkte Sandsteinschichten in einer Tiefe von mehreren Hundert Metern. Eine dichte Tondecke schirmt sie von den oberen Grundwasserstockwerken ab. Bei der Einlagerung kommt es nun darauf an, diese Barriere so wenig wie möglich zu beschädigen. Über Bohrungen, die wie Nadelstiche in die Tiefe dringen, wird das flüssige Treibhausgas quasi in den Untergrund injiziert, wo es - im Salzwasser gelöst - nicht mehr entkommen kann.

So zumindest wünschen sich das die Geologen. Die Experten der BGR gehen davon aus, dass am Standort Deutschland in solchen Aquiferen höchstens 50 bis 75 Millionen Jahrestonnen CO2 gespeichert werden können. Hochgerechnet auf einen Zeitraum von 40 Jahren - also der üblichen Laufzeit einer Industrieanlage - kommt man auf eine Gesamtmenge von etwa drei Milliarden Tonnen. Grob geschätzt entspricht das etwa einem Fünftel des aus deutschen Kraftwerken ausgestoßenen Treibhausgases. Den Rest müsste man wahrscheinlich nach Nordeuropa exportieren. Beispielsweise könnte man das Klimagift hinaus in die Nordsee schippern, wo von Ländern wie Norwegen oder Dänemark zurzeit große Öl- und Gasfelder ausgebeutet werden.

Untergrund, löchrig wie ein Schweizer Käse

Doch egal ob das Kohlendioxid irgendwann einmal unter dem Meeresboden oder im Untergrund der norddeutschen Tiefebene landet: Bevor es so weit ist, müssen die Forscher noch etliche Probleme lösen. Ein Beispiel: In Deutschland hat man auf der Suche nach Erdgas oder anderen Rohstoffen bereits an vielen Stellen den Bohrer angesetzt. Fachleute berichten, dass große Flächen regelrecht zerlöchert sind. Und niemand weiß genau, ob die alten Bohrverschlüsse stabil genug sind, um dem Kohlendioxid dauerhaft standzuhalten. Im Gegenteil: Es ist noch nicht einmal klar, wie die neuen Injektionsstellen über Jahrtausende sicher abgedichtet werden können. Und verunreinigtes CO2 zernagt nicht nur Dichtungen oder Bohrverschlüsse. Es greift genauso die natürlichen Gesteinsschichten an - ein zusätzliches Risiko für die Sicherheit der Speicherstätten.

Schließlich ändern sich durch die Verpressung auch die Druckverhältnisse im Untergrund. Wenn das Gas in die Gesteinsporen dringt, muss das Salzwasser irgendwohin entweichen. Es könnte beispielsweise in höher gelegene Süßwasserschichten gelangen und auf diese Weise das Brauch- und Trinkwasser dauerhaft verschmutzen. Für die Anwohner in den betroffenen Gebieten ist das eine Horrorvision. Nach Meinung des Technologieexperten Kreibich ist auch noch längst nicht geklärt, wie es im großtechnischen Maßstab überhaupt gelingen soll, die CO2-Speicher umfassend zu überwachen.

Offen ist auch noch eine andere Frage: Warum treiben Politik und Industrie überhaupt eine Technologie voran, die bislang noch in den Kinderschuhen steckt, deren Entwicklung astronomische Summen verschlingen wird und die gleichzeitig zum Klimaschutz im eigenen Land keinen nennenswerten Beitrag mehr leisten kann? Warum riskiert die Bundesregierung einen neuen Endlagerkonflikt für ein Gesetz, das - abgesehen von den Strombossen - eigentlich niemand haben will?

Immerhin besteht jetzt die Aussicht auf eine kräftige Anschubfinanzierung durch die Europäische Union. "Damit wurden die Voraussetzungen dafür geschaffen, dass auch in Deutschland Modellprojekte zur Erprobung der CCS-Technologie durch die EU gefördert werden können", frohlockt das Bundesumweltministerium. Und der BGR-Geologe Berger sagt: "Wir müssen zeigen, dass auch wir Verantwortung für das Weltklima übernehmen. Wenn wir hier in Europa die CCS-Technologie nicht demonstrieren, wird es uns umso schwerer fallen, die Entwicklungs- und Schwellenländer zu überzeugen."

Kreibich vermutet dagegen ganz andere Motive: "Die großen Stromkonzerne haben 30 Jahre lang mit aller Macht versucht, die Erneuerbaren Energien und dezentrale Systeme zu verhindern und zu sabotieren. Auch die CCS-Technologie soll dazu beitragen, die zentralistischen Systeme und damit die Machtbasis der Konzerne gegenüber Politik und Öffentlichkeit zu erhalten."

Interview: CCS-Technologie hat in Europa keine Chance

Prof. Rolf Kreibich ist Direktor des Instituts für Zukunftsstudien und Technologiebewertung (IZT) in Berlin. Der Physiker, Mathematiker und Soziologe war von 1969 bis 1976 Präsident der Freien Universität Berlin und ist Mitglied zahlreicher Sachverständigenkommissionen.

ÖKO-TEST: Sie haben als Gutachter Bürgerinitiativen gegen die Erkundung von CO2-Lagerstätten unterstützt. Wovor haben die Menschen Angst?

Rolf Kreibich: Eine große Rolle spielt das Wasser. Die Leute haben eine Höllenangst, dass das Trinkwasser möglicherweise unbrauchbar wird. Zweitens geht es um Sicherheitsrisiken, die an der Erdoberfläche durch schnell ausströmendes Gas entstehen könnten und nicht beherrschbar sind. Viele Menschen fürchten auch, dass ihnen durch ein Endlager der ganze Tourismus und ihre schöne Umwelt zerstört werden. Der Widerstand in der Bevölkerung ist enorm.

ÖKO-TEST: Gibt es aus Ihrer Sicht besonders kritische Punkte?

Kreibich: Ja, es sind auf jeder Stufe des Prozesses enorme Schwachpunkte vorhanden. Nur ein Beispiel: Allein für die Abscheidung und Verflüssigung des CO2 müssten wir 36 bis 39 Prozent mehr Braunkohle einsetzen. Das bedeutet, dass noch mehr Ressourcen verbraucht, noch mehr CO2 verpresst und über große Strecken transportiert werden müsste - per Pipeline, mit Tankwagen oder Tankschiffen, was ja eine völlig verrückte Vorstellung ist. Das ist technisch machbar, aber mit entsprechenden Umweltbelastungen und gigantischen Kosten verbunden, was sich natürlich auf den Strompreis auswirken würde. Und dort, wo CO2 verpresst wird, kann die Erde auch nicht mehr nach Rohstoffen oder geothermischer Energie erschlossen werden.

ÖKO-TEST: Die Technologie könnte aus Kostengründen scheitern?

Kreibich: In Deutschland hatten wir 2007 ja noch 32 Kohlekraftwerke in Planung, von denen 14 bereits wieder gestoppt wurden - und zwar nicht in erster Linie aus ökologischen, sondern ökonomischen Gründen. Und wenn man sich jetzt vorstellt, dass sich durch die CO2-Abscheidung die Kosten noch einmal um mindestens ein Drittel erhöhen, sind Kohlekraftwerke überhaupt nicht mehr wirtschaftlich. Dazu kommt: Das Verfahren wird großtechnisch wohl frühestens in 15 oder 20 Jahren einsatzfähig sein, was auch gegen Deutschland spricht, weil wir dann weitgehend aus den Großfeuerungsanlagen mit Kohle heraus sein werden.