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Climeworks legt Grundstein für Direct Air Capture and Storage Anlage Mammoth

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Schweizer Cleantech-Unternehmen Climeworks bietet Service, um Kohlendioxid aus der Umgebungsluft sicher unter der Erde zu versteinern. Rund um Direct Air Capture entsteht eine Industrie für negative CO2-Emissionen.

Ein Cleantech-Unternehmen beschreitet neue Wege: Climeworks bietet seit Juni 2019 an, CO₂ aus der Luft zu filtern und unter der Erde zu speichern – und damit für jeden unvermeidbare Emissionen durch private oder geschäftliche Reisen rückgängig zu machen. Die zugrunde liegende Technologie zur CO2-Filterung aus der Umgebungsluft nennt sich Direct Air Capture and Storage. Neben der ersten kommerziellen Anlage hat das von Christoph Gebald und Jan Wurzbacher gegründete Unternehmen Climeworks mehrere Hundert Millionen Dollar Venture Capital eingeworben.

Einen Baum pflanzen oder zur Kompensation von Flugreisen einen Preis bezahlen, ist bereits möglich. Aber das, was Climeworks seit 2019 jedem bietet, ist weltweit einzigartig. Es ist der wirklich physikalische Entzug von CO₂ aus der Atmosphäre gegen Geld. Das Klimagas wird tatsächlich der Atmosphäre entnommen, das Carbon Budget verbessert sich mit jedem Kilogramm CO₂, das wieder unter die Erde kommt. Und damit zur ökologischen Transformation beiträgt.

Als Basis für die Speicherung von Kohlendioxid unter der Erde dienen zwei Technologien. Die Schweizer Gesellschaft Climeworks hat den ersten Schritt entwickelt: Die direkte Luftabscheidung über ein Filtersystem. Was heute als Direct Air Capture bezeichnet wird, ist mittlerweile in kommerziellen Dimensionen vorhanden. Mit dem Projekt Orca gelang dem Climeworks 2021 ein entscheidender Durchbruch.

Mit CarbFix zu Direct Air Capture and Storage

Den zweiten Schritt macht das auf Island ansässige CarbFix. Das Unternehmen übernimmt das CO2 nach der Luftabscheidung von einer DAC-Anlage und bringt es kombiniert mit Wasser in tiefe Gesteinsschichten. Dort versteinert das Gemisch innerhalb relativ kurzer Zeit vollständig.

Aus Direct Air Capture wird so Direct Air Capture and Storage, also eine Anlage, die CO2 nicht nur aus der Umgebungsluft filtert, sondern auch unterirdisch speichert.

Das Prinzip ist wissenschaftlich erforscht und praktisch nachgewiesen – auf Basis entsprechender Demonstrationsprojekte entstand 2021 das erste kommerzielle Projekt zum Entzug von Kohlendioxid mit anschließender Speicherung unter der Erde.

CO2 versteinert an Basaltstein
Basaltstein mit Kohlendioxid: Das sind die weißen Punkte.

Orca – erste kommerzielle DAC-Lösung

Christoph Gebald und Jan Wurzbacher hatten sich 2009 zum Ziel gesetzt, eine Lösung zu entwickeln, die bis 2050 Kohlendioxid (CO2) im Gigatonnen-Maßstab filtern kann. Am 8. September 2021 gelang den beiden Gründern von Climeworks ein wichtiger Meilenstein: Sie eröffneten die weltweit erste Anlage zur direkten Abscheidung und Speicherung von Kohlendioxid aus der Luft, die kommerziell betrieben wird: Climeworks Orca.

4.000 Tonnen Kohlendioxid werden mit der Direct Air Capture and Storage-Anlage Orca pro Jahr aus der isländischen Atmosphäre geholt. Dazu nutzt Climeworks den zweistufigen Prozess der CO2-Filterung: Zunächst wird Luft mit großen Ventilatoren durch die Anlage hindurch geblasen. Dabei bleibt das CO2 an einem speziellen Filtermaterial in der Mitte des Container hängen.

Ist dieses Filtermaterial gesättigt, beginnt der zweite Teil des Prozesses: Der Kasten wird geschlossen und erhitzt. Bei 100 Grad Celsius löst sich das Gas wieder vom Filtermaterial und kann in hochkonzentrierter Form abgesaugt werden. Für die Anlage kommt zur Durchführung des Prozesses klimafreundliche Geothermie zum Einsatz – Orca wurde in unmittelbarer Nähe zum großen Geothermie-Kraftwerk Hellisheidi errichtet.

Übergabe von Orca an CarbFix

Direkt angrenzend hat Climeworks eine Halle gebaut, um das CO2 für die Übergabe des durch Orca gefilterten Kohlendioxids an CarbFix vorzubereiten.

Climeworks DAC-Anlage Orca Island
Christoph Gebald und Jan Wurzbacher vor der DAC-Anlage Orca auf Island

Klar ist: Jede Tonne Kohlendioxid, die durch Orca aus der Luft entfernt wird, ist eine Tonne Treibhausgas, die nicht zur globalen Erwärmung beitragen kann. Mit einer Kapazität von 4.000 Tonnen CO2 pro Jahr machen Climeworks und CarbFix gemeinsam einen gewaltigen Skalierungsschritt – die erste Kleinanlage zur Demonstration des Kohlendioxid-Entzugs mit gleichzeitiger, unterirdischer Speicherung, schaffte lediglich 50 Tonnen pro Jahr.

Skalierung zu Megatonnen

Folgen weitere Skalierungsschritte in der identischen Größenordnung, wird Climeworks die Kapazität von Megatonnen in der zweiten Hälfte dieser Dekade erreichen. Aber: Um die nächsten Schritte machen zu können, braucht Climeworks weiterhin Finanzinvestoren. Daneben braucht es Unternehmen wie Microsoft und Privatpersonen. die Emissionen sicher der Atmosphäre entziehen wollen.

Ebenfalls wichtig: Die DACS-Anlage kann so leicht an verschiedenen Standorten weltweit aufgebaut werden – überall dort, wo ausreichend erneuerbare Energie sowie gute Speicherbedingungen wie etwa durch Basaltgesteins-Formationen wie auf Island, vorhanden sind. Im Vergleich zu bisherigen Technologiegenerationen der DACS-Anlagen wurde der Einsatz von Stahl pro Einheit um die Hälfte reduziert.

Durch mehrere technologische Innovationen konnte Climeworks den Prozess intensivieren – dadurch ist eine höhere CO2-Abscheidekapazität pro Modul möglich geworden. So reduziert das Schweizer Cleantech-Unternehmen sukzessive die Ressourcen, die benötigt werden, um Kohlendioxid abzuscheiden – auch das soll zur erwarteten Kostendegression auf 100 bis 200 Dollar pro Tonne CO2 beitragen.

Emissionen im Vergleich: Noch viel zu tun

4.000 Tonnen CO2 sind verglichen mit der bisherigen Menge Kohlendioxid, das direkt aus der Luft abgeschieden wird, ein großer Anteil: Rechnet man diese Menge dazu, liegt die Größe derzeit bei 13.000 Tonnen global. An der Abscheidung arbeiten u.a. auch Cleantech-Unternehmen wie Carbon Engineering aus Kanada. Die Ingenieure dort planen 2023 den Spatenstich für viel größere Standorte.

Der Weltklimarat IPCC schätzt, dass die Welt bis Ende des Jahrhunderts 100 Milliarden bis eine Billion Tonnen Kohlenstoff aus der Atmosphäre entfernen muss, um die schlimmsten Auswirkungen der globalen Erwärmung zu vermeiden.

Orca – das weltweit erste kommerzielle DAC-Kraftwerk von Climeworks.

Ursprünglich hatte sich Climeworks zum Ziel gesetzt, bis 2025 ein Prozent der jährlichen, weltweiten CO2-Emissionen abzuscheiden. Angesichts vieler Rahmenbedingungen wie beispielsweise dem CO2-Preis durch den Emissionshandel, die sich nur langsam in die richtige Richtung bewegen, ist es kaum verwunderlich, dass das ursprünglich als Vision formulierte Ziel nicht erreichbar sein wird.

Mammoth: Die modulare DACS-Anlage

Am 28. Juni 2022 gab Climeworks den Bau einer weiteren, deutlich größeren Anlage bekannt. Für Mammoth ist der Grundstein gelegt. Mammoth ist das 18. Projekt von Climeworks und die zweite kommerzielle Anlage zur direkten Luftabscheidung und -speicherung (Direct Air Capture and Storage). Die Mammoth-Anlage von Climeworks ist für eine CO2-Abscheidungskapazität von 36.000 Tonnen pro Jahr ausgelegt.

Der Bau von Mammoth wird 18 bis 24 Monate dauern. Das Geothermie-Kraftwerk Hellisheidi von ON Power wird die Anlage und die Injektionsstellen von CarbFix mit erneuerbarer Energie versorgen.

Mammoth wird das bislang größte DACS-Projekt weltweit.
Der Baustart für Mammoth ist erfolgt.

Finanzierungsrunde macht Bau möglich

Mammoth soll in Betrieb genügend Erkenntnisse bringen, um in der nächsten Größenordnung 10-fache Scale-up-Schritte unternehmen zu können. Der Bau wurde möglich, weil Climeworks kurz davor 600 Millionen Dollar Venture Capital einwerben konnte. Gleichzeitig entwickeln sich die Kohlendioxid-Preise entsprechend.

Im Jahr 2008 haben Peter B. Kelemen und Jürg Matter, zwei Forscher der New Yorker Columbia University, den Nachweis erbracht, dass in bestimmten Peridotit-Gesteinen chemische Reaktionen ausgelöst werden können, die CO2 im Gestein in Form von Carbonaten binden. Die Idee hat gewaltiges Potenzial. Jetzt schließt sich Climeworks mit Partner 44.01 zusammen, um genau diesen Prozess im Nahen Osten zu testen.

Partner 44.01 ist darauf spezialisiert, Kohlendioxid in solchen Gesteinsformationen sicher und dauerhaft zu speichern. Peridotit ist laut Wikipedia ein „grobkristallines ultramafisches Gestein“, aus dem der größte Teil des Erdmantels besteht. Es enthält mindestens 40 Prozent Olivin – ein Material, das auch für den Kampf gegen die Erderwärmung genutzt werden soll. Dieser natürliche Prozess erfolgt in alkalischen Umgebungen: Atmosphärisches CO₂ reagiert mit Peridotit-Gestein, das reich an Magnesium und Kalzium ist, um Karbonate auszufällen.

Wissenschaftliche Schätzungen zeigen, dass das globale Potenzial zur geologischen Speicherung von CO₂ alle seit der industriellen Revolution jemals emittierten Treibhausgase übersteigt.

Artikel zur CO2-Speicherung im Oman ursprünglich vom 19. Mai 2021.

Die Nachfrage nach entsprechenden Projekten ist bis Mitte 2022 kräftig gewachsen. Der IPCC, die Internationale Energieagentur IEA, die Europäische Union und das US-Energieministerium haben den Wert der Technologie erkannt. Die IEA prognostiziert, dass DAC bis zum Ende des Jahrzehnts 85 Megatonnen CO2 aus der Atmosphäre entfernen kann, was mehr als 21.000 Orca-Anlagen entspricht.

Die US-Regierung hat 2021 3,5 Milliarden Dollar für den Bau und den Betrieb von Luftabscheidungsanlagen im ganzen Land vorgesehen.

Finanzierungsrunde 2020 – Börsengang denkbar

Climeworks hatte am 3. Juni 2020 eine frühere Finanzierungsrunde abgeschlossen: Rund 68 Millionen Euro wurden damals eingesammelt. Daran beteiligten sich private Investoren und Family Offices aus der Schweiz und den deutschsprachigen Nachbarländern. Für die Zukunft ist ein Börsengang denkbar.

600 Millionen Dollar von verschiedenen Finanzinvestoren

Am 5. April 2022 gab Climeworks schließlich die bislang größte Finanzierungsrunde bekannt: 600 Millionen Euro bekam Climeworks. Daran beteiligten sich folgende Geldgeber:

  • Partners Group
  • GIC
  • Baillie Gifford
  • Carbon Removal Parters
  • Global Founders Capital
  • John Doerr
  • M&G
  • Swiss Re
  • BigPoint Holding AG

Wir haben Climeworks mit der Vision gegründet, der Welt eine Lösung zur Luftabscheidung zur Verfügung zu stellen, die das Potenzial hat, den Klimawandel umzukehren. Und genau damit werden wir jetzt beginnen.


Jan Wurzbacher, Co-Gründer von Climeworks

Mit dem frischen Kapital will Climeworks in die nächste Wachstumsphase starten. Bedeutet: Die Direkte Luftabscheidung soll weiter skaliert werden. Mit neuen Großanlagen soll sich Kohlenstoffabscheidung zu einem Billionen-Dollar-Markt entwickeln. Es entsteht eine Art eigene Industrie.

Reise-Emissionen durch DACS ausgleichen

„Remove travel emissions that cannot be reduced. Join the pioneers fighting the climate crisis“ – steht auf der Webseite von Climeworks, die vor einer Weile um einen „Shop“ ergänzt wurde. Ab sieben Euro ist es möglich, CO₂ -Emissionen auszugleichen, die man zuvor bei Reisen erzeugt hat. „Explorer“, „Discoverer“ und „Special Expedition“ sind die Auswahlmöglichkeiten – aber man kann auch seinen ganz eigenen Kompensationsplan generieren.

Luftabscheidung: Direct Air Capture

Climeworks nutzt als Carbon Removal Lösung seinen Direct Air Capture-Ansatz und kombiniert diese mit der Lösung des CarbFix-Projektes das CO₂ sicher unter der Erde zu speichern. Weder Wetterbedingungen noch Brände können das klimaschädliche Gas nach Angaben von Climeworks und CarbFix wieder freisetzen.

Dabei ist Island nur einer von mehreren Standorten weltweit, die für das CarbFix-Verfahren in Frage kommen. Auf globaler Ebene haben Studien eine Gesamtkapazität von 30 Billionen Tonnen CO₂ geschätzt. Große, weitere Vorkommen befinden sich etwa in den USA oder Asien.

Microsoft setzt auf Carbon Dioxide Removal

Besonders relevant für das Geschäftsmodell von Climeworks ist es, die „Negative Emissionen“ zu verkaufen. Das passiert mittlerweile im Jahr 2022 in deutlich größer werdendem Stil: So hat Climeworks am 13. Juli 2022 verkündet, einen 10-Jahres-Vertrag mit Microsoft geschlossen zu haben. Der Software-Gigant nimmt in diesem Rahmen des zweiten Vertrages zwischen den Unternehmen 10.000 Tonnen CO2ab, das dauerhaft der Atmosphäre entzogen wird.

Im Jahr 2020 verkündete Microsoft das Ziel, bis 2030 CO2-negativ zu werden und alle historischen CO2-Emissionen bis 2050 zu neutralisieren. Das CDR-Produkt von Climeworks soll hierzu einen entscheidenden Beitrag leisten. Das Schweizer Unternehmen wiederum wird das Kapital dazu nutzen, das eigene Angebot auszuweiten, und mehr Einzelpersonen oder Unternehmen davon zu überzeugen, unvermeidbare Emissionen durch Speichern unter der Erde auszugleichen.

Carbon Dioxide Removal für jedermann

Carbon Dioxide Removal ist eine essentielle Technologie, um die Atmosphäre von CO₂ zu befreien und den Klimawandel zu bekämpfen. Aber: Es darf selbstverständlich kein Freifahrtschein sein, andere Maßnahmen zu unterlassen – Bäume pflanzen, Rodung des Regenwaldes stoppen, aus Abfällen Biokohle oder neuartige Rohstoffe für Reifen generieren, anstatt die Abfälle zu verbrennen – diese und viele weitere Maßnahmen, die letztlich weg von fossilen Rohstoffen, hin zu saubereren Alternativen führen, müssen mit voller Wucht vorangetrieben werden.

Und dennoch: Der letzte IPCC-Bericht zeigt, dass die „normalen“ Maßnahmen nicht ausreichen werden – zusätzlich müssen negative Emissionen hinzukommen. Climeworks ist dabei zusammen mit Carbon Engineering oder Global Thermostat ein echter DAC-Spezialist. Und auch wenn der Verkauf des gespeicherten Kohlendioxids erst über Jahre richtigen Impact bringen dürfte: Er hilft, die Entwicklungen von Climeworks günstiger zu machen und womöglich schneller zusätzliche Direct Air Capture-Anlagen zu bauen.

Vorteile und Nachteile von Direct Air Capture and Storage

Die Carbon Removal-Anlagen der Schweizer Climeworks hat noch zwei Haken: Sie braucht im Betrieb relativ viel thermische Energie. Diese Abwärme ist am Geothermiekraftwerk in Island reichlich vorhanden, so dass das Problem bei diese Installation gelöst ist. Dazu ist sie noch relativ teuer – langfristig ist die Filterung und Speicherung für weniger als 100 Dollar pro Tonne angestrebt. Um dorthin zu kommen, sind aber weitere Sprünge und der sukzessive Bau weiterer Anlagen notwendig.

Im Vergleich zu anderen Negativ-Emissions-Technologien, (Carbon Removal) die der IPCC-Sonderbericht zum 1,5-Grad-Ziel als CO2-Senken auflistet, hat die Climeworks-Lösung aber auch Vorteile: Der Flächenverbrauch ist geringer, es wird kein Wasser für den Prozess von Climeworks benötigt und, sollten die Kosten auf weniger als 100 Dollar pro Tonne sinken, wäre die Lösung im Vergleich etwa zu BECCS wettbewerbsfähig.

Dieser Artikel entstand am 13. Juni 2019, wurde mehrfach ergänzt und erweitert. Zuletzt am 28. Juni 2022.

Hinweis: Martin Jendrischik, der Autor dieses Beitrags, war bis November 2018 für Climeworks als Kommunikationsberater tätig. Seitdem bestehen keine Geschäftsbeziehungen.

% S Kommentare
  1. Christian sagt

    Kann man diese Technologie auch gleichzeitig einer Verbrennungsanlage nachschalten? Da stünde hochkonzentrierte CO2-belastete Luft und Energie zur Verfügung. Für das Thema Recycling wäre das ggf. eine gute Lösung, gerade in Gebieten, wo unerlaubt Müllberge angezündet werden.

    1. Martin Jendrischik sagt

      Nein. Kohlendioxid aus solchen Strömen zu filtern, ist eine andere Technologie.

      Viele Grüße,
      Martin

  2. gina sagt

    Super geschrieben und sehr informativ!!!

    1. Martin Jendrischik sagt

      Danke, Gina. Heute gab es wieder ein Update.

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