Negative Emissionen in der Theorie möglich

Im Rahmen der Empa-Forschungsinitiative «Mining the Atmosphere» verfolgen Forschende das Ziel, fossiles oder synthetisches Gas in grossem Massstab in Wasserstoff umzuwandeln und den verbleibenden Kohlenstoff industriell zu verwenden. Ein Blick auf die Energie- und Treibhausgasbilanzen zeigt: Das Konzept benötigt zwar viel Energie, könnte aber insgesamt zu negativen CO2-Emissionen führen.

Die Industrie ist neben dem Gebäudepark und der Mobilität der drittgrösste Energieverbraucher. In der Schweiz entspricht dies zum Beispiel einem Endenergieverbrauch von jährlich rund 22 Terawattstunden. Deswegen möchten Empa-Forschende die Hochtemperatur-Prozesswärme durch ein Pyrolyseverfahren dekarbonisieren, welches den Kohlenstoff im Erdgas vor der Verbrennung abtrennt und damit Wasserstoff generiert. Der abgetrennte Kohlenstoff soll in Pulverform für Anwendungen in der Bau- und Landwirtschaft verwendet werden. Eine entsprechende Demonstrationsanlage befindet sich in der Auslegungsphase und soll in den nächsten zwei Jahren in Zug aufgebaut werden.

Eine negative CO2-Bilanz trotz erhöhtem Energiebedarf möglich

Gemäss den Forschenden kann dieses Verfahren noch einen Schritt weiter zu einer negativen CO2-Bilanz entwickelt werden. Werde anstelle von fossilem Erdgas erneuerbares synthetisches Methan verwendet, sinken die CO2-Emissionen gemäss EMPA in den negativen Bereich. Die Bilanzierung beruht auf der Annahme, dass das CO2, das für die Herstellung des synthetischen Methans notwendig ist, mittels einer «Direct-Air-Capturing»-Anlage direkt aus der Atmosphäre gewonnen wird.

Das grösste Problem bei dieser Variante sei, dass der Primärenergiebedarf weiter steigen würde. «Klar, der Primärenergieaufwand dieses Konzepts ist hoch – rund zweieinhalb bis drei Mal höher als bei der effizientesten Wasserstofferzeugung in der Schweiz», räumt Christian Bach, Abteilungsleiter Fahrzeugantriebssysteme der Empa, ein. «Da aber pro Quadratmeter Photovoltaik in Wüstenregionen zwei bis zweieinhalb Mal mehr Strom erzeugt werden kann als bei uns, braucht dieser Ansatz kaum mehr Photovoltaik-Fläche.»

Eine Frage der Kosten

Eine weitere Herausforderung seien die Kosten. Gelänge es jedoch, den Kohlenstoff als Rohstoff für nicht-energetische Anwendungen zu vermarkten, dann könnte, gemäss den Forschern der Empa, der gesamte Prozess wirtschaftlich sein.

Zusätzliche Informationen:

Die Medienmitteilung und weitere Informationen auf der Website der Empa

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Pyrolyse von synthetischem Methan