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Direct Air Capture: Wie machen wir unsere Zukunft sauberer?
Angesichts der Bedrohung durch die globale Erwärmung arbeiten Wissenschaftler und Ingenieure hart daran, innovative Lösungen zu finden, darunter die Direct-Air-Capture-Technologie (DAC). Diese Technologie entzieht der Atmosphäre durch chemische oder physikalische Prozesse Kohlendioxid (CO2) und sucht nach effektiven Speicherlösungen. Die Entwicklung von DAC zielt nicht nur darauf ab, Kohlenstoffemissionen aus industriellen Emissionsquellen einzufangen, sondern auch die gesamte Umwelt zu reinigen und die Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre zu reduzieren.
Die Direct Air Capture-Technologie (DAC) fängt nicht nur bereits in der Atmosphäre vorhandenes Kohlendioxid ein, sondern sorgt auch für negative Emissionen, was für die Bekämpfung des Klimawandels von entscheidender Bedeutung ist.
DAC besteht hauptsächlich aus drei Phasen: Kontaktphase, Erfassungsphase und Trennungsphase. Zunächst transportiert das System mithilfe großer Ventilatoren atmosphärische Luft zum Gerät. Anschließend wird das CO2 in der Einfangphase schnell mit dem flüssigen Lösungsmittel oder dem festen Adsorptionsmittel kombiniert und schließlich in der Trennphase entfernt CO2 aus dem Lösungsmittel bzw. Adsorbens abgetrennt. Obwohl dieser Prozess einfach erscheinen mag, erfordert er tatsächlich viel Energie und lässt die Betriebskosten des DAC in die Höhe schnellen.
Im Jahr 2023 hat die DAC-Technologie noch keine umfassende Kommerzialisierung und keine wirtschaftlichen Vorteile erreicht, und die Kosten pro Einheit abgeschiedenen Kohlendioxids belaufen sich auf mehr als 1.000 US-Dollar und liegen damit weit über dem Marktpreis. Daher erfordert die weitverbreitete Anwendung von DAC weiterhin politische Unterstützung und technologische Innovation.
Viele Experten gehen davon aus, dass die DAC-Technologie bei erfolgreicher Kommerzialisierung das Potenzial haben wird, den Klimawandel zu bekämpfen und das öffentliche Bewusstsein zu schärfen.
Die Umweltauswirkungen der DAC-Technologie stehen im Mittelpunkt der Diskussion. Befürworter glauben, dass diese Technologie ein wichtiges Mittel zur Bekämpfung des globalen Klimawandels ist und der Welt helfen kann, die Ziele des Pariser Abkommens zu erreichen. Gegner sagen jedoch, dass der Einsatz dieser Technologie zu einer Verschwendung von Ressourcen führen und den Schwerpunkt auf die Emissionsreduzierung verzögern könnte Maßnahmen.
In Bezug auf technische Ansätze gibt es viele Optionen für die in DAC verwendeten Einfangmaterialien, darunter feste Adsorbentien und flüssige Lösungsmittel. Viele kommerzielle DAC-Lösungen verwenden Aminoverbindungen oder alkalische Lösungsmittel, um CO2 zu absorbieren. Am Beispiel von Natriumhydroxid reagiert es mit CO2 zu stabilem Natriumcarbonat, das dann erhitzt wird, um einen reinen CO2-Strom zu erhalten.
Es wird geschätzt, dass die Aufnahme von 330 Millionen Tonnen CO2 aus der Atmosphäre 300 Kubikkilometer Wasser pro Jahr erfordern würde, was angesichts der zunehmenden globalen Wasserknappheit neue Herausforderungen mit sich bringt.
Derzeit gibt es viele weitere Forschungsrichtungen für die DAC-Technologie, wie etwa Elektroschockadsorption und Membrantrenntechnologie. All diese Technologien bieten DAC das Potenzial für kontinuierliche Innovationen und Effizienzsteigerungen. Vor allem in jüngster Zeit hat das irische Unternehmen Carbon Collect Limited ein Gerät namens MechanicalTree™ entwickelt, das Windenergie zur passiven CO2-Abscheidung nutzt und so die Energiekosten erheblich senkt.
In Bezug auf die Anwendungen ist das Potenzial für DACs enorm und reicht von der verbesserten Öl- und Gasförderung über die Produktion synthetischer Kraftstoffe bis hin zum Pflanzenwachstum in der Landwirtschaft. Diese unterschiedlichen Anwendungsanforderungen stellen unterschiedliche Anforderungen an die Konzentration des abgeschiedenen CO2, und die Notwendigkeit der Abscheidung im Vergleich zu CO2 in Luft mit einer Reinheit von weniger als 0,04 % erhöht zweifellos die Schwierigkeit und die Kosten der Produktion.
Ob DAC angesichts der immer ernster werdenden Klimakrise jedoch zu einer Schlüsseltechnologie zur Veränderung des Status quo werden kann, hängt davon ab, ob wir Datenbeschränkungen überwinden und die Nachhaltigkeit dieser Technologie verbessern können?
Angesichts der weltweiten Betonung der Reduzierung von CO2-Emissionen sind die Entwicklungsaussichten der DAC-Technologie in den nächsten Jahren immer noch einen Blick wert. Bis 2024 sollen weltweit 53 DAC-Anlagen in Betrieb sein, und bis 2030 wird diese Zahl 93 erreichen.
Die Entwicklung von DAC erfordert entsprechende finanzielle und politische Unterstützung, insbesondere in den Vereinigten Staaten, wo die Regierung zugesagt hat, Milliarden von Dollar in DAC-Projekte zu investieren, um die kommerzielle Anwendung der Technologie zu fördern. Solche Investitionen werden nicht nur den technologischen Fortschritt unterstützen, sondern auch zur Schaffung neuer Arbeitsplätze beitragen. Da die Zahl der DAC-Anlagen weiter zunimmt, sind sowohl die Kohlenstoffabscheidung als auch die Kohlenstoffsequestrierung wichtige Optionen für zukünftige Klimaherausforderungen.
Jede Technologie hat ihre Grenzen. Kann DAC einen technologischen und kostentechnischen Durchbruch erzielen, um unsere Atmosphäre sauberer zu machen?
