Indirekte Nutzung von CO2 - Versionsgeschichte

Dieter Kasang: /* Einleitung */

2024-08-14T14:25:34Z

Einleitung

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	[[Bild:CO2-Quellen-Nutzung.jpg\|thumb\|520px\|Abb. 1: CO<sub>2</sub>-Quellen, indirekte und direkte Nutzung]]		[[Bild:CO2-Quellen-Nutzung.jpg\|thumb\|520px\|Abb. 1: CO<sub>2</sub>-Quellen, indirekte und direkte Nutzung]]
	== Einleitung ==		== Einleitung ==
	[[Kohlendioxid]] kann grundsätzlich entweder nach dem Carbon-Capture-and-Storage-Verfahren (CCS) gespeichert oder nach dem Carbon-Capture-and-Utilization-Verfahren (CCU) als Produkt genutzt werden. Dabei teilt sich die CO<sub>2</sub>-Nutzung in die [[Direkte CO2-Nutzung\|direkte Nutzung]], etwa in der Getränkeindustrie, in [[Direkte_CO2-Nutzung#Gewächshäuser\|Treibhäusern]] oder in der [[Direkte_CO2-Nutzung#Tertiäre_Ölförderung\|Tertiären Ölförderung]], und in die indirekte Nutzung, bei der Kohlendioxid in einen neuen Stoff umgewandelt wird. Zunächst stellt sich bei der CO<sub>2</sub>-Nutzung die Frage, ob sie überhaupt in einem solchen Umfang erfolgt bzw. erfolgen kann, dass der Klimawandel dadurch merklich abgeschwächt und ein erkennbarer Beitrag zur Erreichung der [[2-Grad-Ziel\|Pariser Klimaziele]] geleistet wird? Nach Schätzung der Internationalen Energieagentur<ref name=IEA 2019">IEA (2019), [https://www.iea.org/reports/putting-co2-to-use Putting CO<sub>2</sub> to Use], Paris</ref> werden gegenwärtig rund 230 Mio. t CO<sub>2</sub> jährlich genutzt, im Vergleich zu den weltweiten Emissionen von Kohlendioxid von 40 Gt CO<sub>2</sub> ein verschwindend geringer Anteil von ca. einem halben Prozent. Der größte Einzelverbraucher von CO<sub>2</sub> ist die Düngemittelindustrie durch die Herstellung von Harnstoff mit etwa 130 Mio. t CO<sub>2</sub> pro Jahr, gefolgt von der tertiären Ölförderung mit 70-80 t CO<sub>2</sub>. Der globale Bedarf an CO<sub>2</sub> in Treibhäusern ist unbekannt. Nur in einem sehr kleinen Teil der weltweiten Treibhäuser wird überhaupt CO<sub>2</sub> zur Stimulierung des Pflanzenwachstums genutzt, wobei die Niederlande mit 5-6,3 Mio. t CO<sub>2</sub> weit an der Spitze stehen.		[[Kohlendioxid]] kann grundsätzlich entweder nach dem Carbon-Capture-and-Storage-Verfahren (CCS) gespeichert oder nach dem Carbon-Capture-and-Utilization-Verfahren (CCU) als Produkt genutzt werden. Dabei teilt sich die CO<sub>2</sub>-Nutzung in die [[Direkte CO2-Nutzung\|direkte Nutzung]], etwa in der Getränkeindustrie, in [[Direkte_CO2-Nutzung#Gewächshäuser\|Treibhäusern]] oder in der [[Direkte_CO2-Nutzung#Tertiäre_Ölförderung\|Tertiären Ölförderung]], und in die indirekte Nutzung, bei der Kohlendioxid in einen neuen Stoff umgewandelt wird. Zunächst stellt sich bei der CO<sub>2</sub>-Nutzung die Frage, ob sie überhaupt in einem solchen Umfang erfolgt bzw. erfolgen kann, dass der Klimawandel dadurch merklich abgeschwächt und ein erkennbarer Beitrag zur Erreichung der [[2-Grad-Ziel\|Pariser Klimaziele]] geleistet wird? Nach Schätzung der Internationalen Energieagentur (IEA)<ref name=IEA 2019">IEA (2019), [https://www.iea.org/reports/putting-co2-to-use Putting CO<sub>2</sub> to Use], Paris</ref> werden gegenwärtig rund 230 Mio. t CO<sub>2</sub> jährlich genutzt, im Vergleich zu den weltweiten Emissionen von Kohlendioxid von 40 Gt CO<sub>2</sub> ein verschwindend geringer Anteil von ca. einem halben Prozent. Der größte Einzelverbraucher von CO<sub>2</sub> ist die Düngemittelindustrie durch die Herstellung von Harnstoff mit etwa 130 Mio. t CO<sub>2</sub> pro Jahr, gefolgt von der tertiären Ölförderung mit 70-80 t CO<sub>2</sub>. Der globale Bedarf an CO<sub>2</sub> in Treibhäusern ist unbekannt. Nur in einem sehr kleinen Teil der weltweiten Treibhäuser wird überhaupt CO<sub>2</sub> zur Stimulierung des Pflanzenwachstums genutzt, wobei die Niederlande mit 5-6,3 Mio. t CO<sub>2</sub> weit an der Spitze stehen.

	== Energiebedarf ==		== Energiebedarf ==

Dieter Kasang: /* Kosten und Marktchancen */

2024-08-14T14:23:09Z

Kosten und Marktchancen

← Nächstältere Version		Version vom 14. August 2024, 14:23 Uhr
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	Die Motivation zur Nutzung von CO<sub>2</sub> leitet sich ursprünglich nicht aus dem Klimaschutz ab, sondern war vor allem ökonomisch bedingt. Der Markt für Produkte und Dienstleistungen aus CO<sub>2</sub> wird zukünftig vor allem dann expandieren, wenn sie im Vergleich zu den konventionell produzierten Produkten konkurrenzfähig sind, und das hängt vor allem von den Kosten ab.		Die Motivation zur Nutzung von CO<sub>2</sub> leitet sich ursprünglich nicht aus dem Klimaschutz ab, sondern war vor allem ökonomisch bedingt. Der Markt für Produkte und Dienstleistungen aus CO<sub>2</sub> wird zukünftig vor allem dann expandieren, wenn sie im Vergleich zu den konventionell produzierten Produkten konkurrenzfähig sind, und das hängt vor allem von den Kosten ab.

	Die Preise für die industrielle Abscheidung und Reinigung von CO<sub>2</sub> variieren stark je nach Quelle zwischen 15 und 80 US$ pro Tonne CO<sub>2</sub>. So liegen sie bei der Abscheidung aus Erdgas bei 15-25 US$ und aus der Eisen- und Stahlproduktion bei 60-100 US$. Noch teurer ist das DAC-Verfahren bzw. die Abscheidung von CO<sub>2</sub> aus der Luft mit 94-132 US$ pro t CO<sub>2</sub>, bedingt vor allem durch den hohen Energiebedarf. Auch die Transportkosten von CO<sub>2</sub> zum Endverbraucher können abhängig von der Entfernung und der Transportart (Pipeline, Schiff, LKW) mit signifikanten Kosten verbunden sein.<ref name=IEA 2019" />		Die Preise für die industrielle Abscheidung und Reinigung von CO<sub>2</sub> variieren stark je nach CO<sub>2</sub>-Quelle zwischen 15 und 80 US$ pro Tonne CO<sub>2</sub>. So liegen sie bei der Abscheidung aus Erdgas bei 15-25 US$ und aus der Eisen- und Stahlproduktion bei 60-100 US$. Noch teurer ist das DAC-Verfahren bzw. die Abscheidung von CO<sub>2</sub> aus der Luft mit 94-132 US$ pro t CO<sub>2</sub>, bedingt vor allem durch den hohen Energiebedarf. Auch die Transportkosten von CO<sub>2</sub> zum Endverbraucher können abhängig von der Entfernung und der Transportart (Pipeline, Schiff, LKW) mit signifikanten Kosten verbunden sein.<ref name=IEA 2019" />

	Für den Umwandlungsprozess von CO<sub>2</sub> in zahlreiche Produkte spielt vor allem Wasserstoff eine zentrale Rolle. Bei der gängigsten Art wird Wasserstoff aus Erdgas durch Dampfreformierung gewonnen, wobei mit Hilfe von Wasserdampf der Wasserstoff vom Kohlenstoff getrennt wird. Dabei fällt jedoch pro kg H<sub>2</sub> eine beträchtliche Menge von 10 kg CO<sub>2</sub> an. Ein Speicherverfahren für Kohlendioxid zur Dekarbonisierung des Verfahrens würde Kosten von 1,5-2,5 US$ verursachen. Alternativ kann Wasserstoff aus der Elektrolyse mit einem erheblichen Energieaufwand gewonnen werden, allerdings mit Kosten von 2,5-6,0 US$ pro kg H<sub>2</sub>. Nach Eischätzung der IEA<ref name=IEA 2019" /> wird die Wasserstofferzeugung aus fossilen Brennstoffen in den meisten Regionen der Welt vorläufig die kostengünstigste Option bleiben. Die Kosten für die Wasserstoffproduktion sind der Hauptgrund dafür, dass die CO<sub>2</sub>-basierten Kraftstoffe und Chemikalien derzeit um ein Vielfaches teurer als bei konventionellen Produktionsverfahren sind. Eine kommerzielle Produktion ist nur in Regionen möglich, wo sowohl günstige erneuerbare Energie als auch Kohlendioxid als Grundstoff zur Verfügung stehen wie auf Island oder Chile. Eine Ausnahme stellen kohlendioxidbasierte Polymere dar, deren Markt jedoch relativ klein ist. Auch die Produktion und Behandlung von Baumaterialien wie Zement und Beton sind heute schon konkurrenzfähig.		Für den Umwandlungsprozess von CO<sub>2</sub> in zahlreiche Produkte spielt vor allem Wasserstoff eine zentrale Rolle. Bei der gängigsten Art wird Wasserstoff aus Erdgas durch Dampfreformierung gewonnen, wobei mit Hilfe von Wasserdampf der Wasserstoff vom Kohlenstoff getrennt wird. Dabei fällt jedoch pro kg H<sub>2</sub> eine beträchtliche Menge von 10 kg CO<sub>2</sub> an. Ein Speicherverfahren für Kohlendioxid zur Dekarbonisierung des Verfahrens würde Kosten von 1,5-2,5 US$ verursachen. Alternativ kann Wasserstoff aus der Elektrolyse mit einem erheblichen Energieaufwand gewonnen werden, allerdings mit Kosten von 2,5-6,0 US$ pro kg H<sub>2</sub>. Nach Eischätzung der IEA<ref name=IEA 2019" /> wird die Wasserstofferzeugung aus fossilen Brennstoffen in den meisten Regionen der Welt vorläufig die kostengünstigste Option bleiben. Die Kosten für die Wasserstoffproduktion sind der Hauptgrund dafür, dass die CO<sub>2</sub>-basierten Kraftstoffe und Chemikalien derzeit um ein Vielfaches teurer als bei konventionellen Produktionsverfahren sind. Eine kommerzielle Produktion ist nur in Regionen möglich, wo sowohl günstige erneuerbare Energie als auch Kohlendioxid als Grundstoff zur Verfügung stehen wie auf Island oder Chile. Eine Ausnahme stellen kohlendioxidbasierte Polymere dar, deren Markt jedoch relativ klein ist. Auch die Produktion und Behandlung von Baumaterialien wie Zement und Beton sind heute schon konkurrenzfähig.

Anja: /* Beispiele */

2024-08-14T12:01:46Z

Beispiele

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	[[Bild:CO2 separation utilisation.gif\|thumb\|520px\|Abb. 4: CO<sub>2</sub>-Abscheidung, -Umwandlung und -Nutzung]]		[[Bild:CO2 separation utilisation.gif\|thumb\|520px\|Abb. 4: CO<sub>2</sub>-Abscheidung, -Umwandlung und -Nutzung]]

	Die Abhängigkeit vom Erdöl bei ~~zahlrechen~~ chemischen Prozessen, die Kohlenstoff verarbeiten, macht die chemische Industrie von der Öllieferung und den Preisschwankungen auf dem Weltmarkt abhängig. Die Ölkrisen der Vergangenheit und die aktuellen Lieferprobleme durch den Krieg Russlands gegen die Ukraine haben die Problematik dieser Abhängigkeit deutlich gemacht. Die chemische Industrie ist daher in der Zukunft gezwungen, alternative Rohstoffquellen zu nutzen. Dafür bietet sich Kohlendioxid aus Industrieanlagen und Kraftwerken an.<ref name="Bazzanella 2017">Bazzanella, A., & D. Krämer (2017): [https://dechema.de/dechema%20media/Bilder/Publikationen/CO2%20Buch%20Online.pdf Technologien für Nachhaltigkeit und Klimaschutz – Chemische Prozesse und stoffliche Nutzung von CO<sub>2</sub>]</ref> Die [[CO2-Quellen#CO2_aus_industriellen_Punktquellen\|Abscheidung von Kohlendioxid aus industriellen Rauchgasen]] hat zugleich den Effekt, Kohlendioxid-Emissionen (vorübergehend) zu reduzieren, um den weltweiten Klimawandel zu begrenzen.		Die Abhängigkeit vom Erdöl bei zahlreichen chemischen Prozessen, die Kohlenstoff verarbeiten, macht die chemische Industrie von der Öllieferung und den Preisschwankungen auf dem Weltmarkt abhängig. Die Ölkrisen der Vergangenheit und die aktuellen Lieferprobleme durch den Krieg Russlands gegen die Ukraine haben die Problematik dieser Abhängigkeit deutlich gemacht. Die chemische Industrie ist daher in der Zukunft gezwungen, alternative Rohstoffquellen zu nutzen. Dafür bietet sich Kohlendioxid aus Industrieanlagen und Kraftwerken an.<ref name="Bazzanella 2017">Bazzanella, A., & D. Krämer (2017): [https://dechema.de/dechema%20media/Bilder/Publikationen/CO2%20Buch%20Online.pdf Technologien für Nachhaltigkeit und Klimaschutz – Chemische Prozesse und stoffliche Nutzung von CO<sub>2</sub>]</ref> Die [[CO2-Quellen#CO2_aus_industriellen_Punktquellen\|Abscheidung von Kohlendioxid aus industriellen Rauchgasen]] hat zugleich den Effekt, Kohlendioxid-Emissionen (vorübergehend) zu reduzieren, um den weltweiten Klimawandel zu begrenzen.

	==== CO<sub>2</sub>-Emissionen und CO<sub>2</sub>-Nutzung ====		==== CO<sub>2</sub>-Emissionen und CO<sub>2</sub>-Nutzung ====

Dieter Kasang: /* Umwandlungsprozesse */

2024-07-18T07:36:16Z

Umwandlungsprozesse

← Nächstältere Version		Version vom 18. Juli 2024, 07:36 Uhr
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	[[Bild:CO2 separation utilisation.gif\|thumb\|520px\|Abb. 4: CO<sub>2</sub>-Abscheidung, -Umwandlung und -Nutzung]]		[[Bild:CO2 separation utilisation.gif\|thumb\|520px\|Abb. 4: CO<sub>2</sub>-Abscheidung, -Umwandlung und -Nutzung]]

	Die Abhängigkeit vom Erdöl bei zahlrechen chemischen Prozessen, die Kohlenstoff verarbeiten, macht die chemische Industrie von der Öllieferung und den Preisschwankungen auf dem Weltmarkt abhängig. Die Ölkrisen der Vergangenheit und die aktuellen Lieferprobleme durch den Krieg Russlands gegen die Ukraine haben die Problematik dieser Abhängigkeit deutlich gemacht. Die chemische Industrie ist daher in der Zukunft gezwungen, alternative Rohstoffquellen zu nutzen. Dafür bietet sich Kohlendioxid aus Industrieanlagen und Kraftwerken an.<ref name="Bazzanella 2017">Bazzanella, A., & D. Krämer (2017): ~~Technologien für Nachhaltigkeit und Klimaschutz – Chemische Prozesse und stoffliche Nutzung von CO2,~~ https://dechema.de/~~dechema_media~~/Bilder/Publikationen/~~CO2_Buch_Online~~.pdf</ref> Die [[CO2-Quellen#CO2_aus_industriellen_Punktquellen\|Abscheidung von Kohlendioxid aus industriellen Rauchgasen]] hat zugleich den Effekt, Kohlendioxid-Emissionen (vorübergehend) zu reduzieren, um den weltweiten Klimawandel zu begrenzen.		Die Abhängigkeit vom Erdöl bei zahlrechen chemischen Prozessen, die Kohlenstoff verarbeiten, macht die chemische Industrie von der Öllieferung und den Preisschwankungen auf dem Weltmarkt abhängig. Die Ölkrisen der Vergangenheit und die aktuellen Lieferprobleme durch den Krieg Russlands gegen die Ukraine haben die Problematik dieser Abhängigkeit deutlich gemacht. Die chemische Industrie ist daher in der Zukunft gezwungen, alternative Rohstoffquellen zu nutzen. Dafür bietet sich Kohlendioxid aus Industrieanlagen und Kraftwerken an.<ref name="Bazzanella 2017">Bazzanella, A., & D. Krämer (2017): [https://dechema.de/dechema%20media/Bilder/Publikationen/CO2%20Buch%20Online.pdf Technologien für Nachhaltigkeit und Klimaschutz – Chemische Prozesse und stoffliche Nutzung von CO<sub>2</sub>]</ref> Die [[CO2-Quellen#CO2_aus_industriellen_Punktquellen\|Abscheidung von Kohlendioxid aus industriellen Rauchgasen]] hat zugleich den Effekt, Kohlendioxid-Emissionen (vorübergehend) zu reduzieren, um den weltweiten Klimawandel zu begrenzen.

	==== CO<sub>2</sub>-Emissionen und CO<sub>2</sub>-Nutzung ====		==== CO<sub>2</sub>-Emissionen und CO<sub>2</sub>-Nutzung ====

Dieter Kasang: /* Beispiele */

2023-01-26T19:24:41Z

Beispiele

← Nächstältere Version		Version vom 26. Januar 2023, 19:24 Uhr
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	== Beispiele ==		== Beispiele ==
	[[Bild~~: Abb. 2~~: CO2 mineralization.jpg\|thumb\|520px\|In die Zementproduktion integrierte CO<sub>2</sub>-Mineralisierung. Die traditionelle Zementproduktion ist rot gekennzeichnet, die Nutzung von CO<sub>2</sub> in der Zementproduktion ist blau markiert.]]		[[Bild: CO2 mineralization.jpg\|thumb\|520px\|In die Zementproduktion integrierte CO<sub>2</sub>-Mineralisierung. Die traditionelle Zementproduktion ist rot gekennzeichnet, die Nutzung von CO<sub>2</sub> in der Zementproduktion ist blau markiert.]]
	=== Bauindustrie ===		=== Bauindustrie ===
	In der Bauindustrie gilt vor allem der Zementsektor einerseits als ein Bereich, in dem CO<sub>2</sub>-Emissionen auch um die Mitte des Jahrhunderts zu einem großen Teil nicht zu vermeiden sein werden, andererseits aber auch als eine Möglichkeit, CO<sub>2</sub> dauerhaft zu speichern. Die Produktion von Zement ist seit Mitte des letzten Jahrhunderts schneller gestiegen als die Weltbevölkerung. Trotz erheblicher Verbesserungen der Energieeffizienz in den letzten Jahrzehnten werden die Energie- und Prozessemissionen für 2019 auf 2,1 bis 2,5 Gt CO<sub>2</sub>-Äquivalent oder 14 bis 17 % der gesamten globalen direkten industriellen Treibhausgas-Emissionen geschätzt. Die Emissionen stammen aus dem Energieverbrauch für die hohen Temperaturen von 800-1400 °C für die Umwandlung von Kalkstein in Zementklinker. 40% der Emissionen entsteht durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen zur Prozesserhitzung, 60% durch die Freisetzung des im Kalkstein gebundenen Kohlendioxids. Schätzungsweise 15-30% an Kohlendioxid werden bei der Aushärtung des Materials wieder gebunden.<ref name="IPCC AR6, WGIII, Ch. 11 2022">IPCC AR6, WGIII (2022): Climate Change 2022. Mitigation of Climate Change, 11.4.1.2</ref>		In der Bauindustrie gilt vor allem der Zementsektor einerseits als ein Bereich, in dem CO<sub>2</sub>-Emissionen auch um die Mitte des Jahrhunderts zu einem großen Teil nicht zu vermeiden sein werden, andererseits aber auch als eine Möglichkeit, CO<sub>2</sub> dauerhaft zu speichern. Die Produktion von Zement ist seit Mitte des letzten Jahrhunderts schneller gestiegen als die Weltbevölkerung. Trotz erheblicher Verbesserungen der Energieeffizienz in den letzten Jahrzehnten werden die Energie- und Prozessemissionen für 2019 auf 2,1 bis 2,5 Gt CO<sub>2</sub>-Äquivalent oder 14 bis 17 % der gesamten globalen direkten industriellen Treibhausgas-Emissionen geschätzt. Die Emissionen stammen aus dem Energieverbrauch für die hohen Temperaturen von 800-1400 °C für die Umwandlung von Kalkstein in Zementklinker. 40% der Emissionen entsteht durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen zur Prozesserhitzung, 60% durch die Freisetzung des im Kalkstein gebundenen Kohlendioxids. Schätzungsweise 15-30% an Kohlendioxid werden bei der Aushärtung des Materials wieder gebunden.<ref name="IPCC AR6, WGIII, Ch. 11 2022">IPCC AR6, WGIII (2022): Climate Change 2022. Mitigation of Climate Change, 11.4.1.2</ref>
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	==== CO<sub>2</sub>-Emissionen und CO<sub>2</sub>-Nutzung ====		==== CO<sub>2</sub>-Emissionen und CO<sub>2</sub>-Nutzung ====
	Die chemische Industrie ist mit knapp 50 EJ 2021 der größte Energieverbraucher der Industrie, wobei der Energiebedarf im Wesentlichen durch fossile Energien abgedeckt wird.<ref name="IEA 2022" /> Trotz des hohen Ölverbrauchs emittiert die chemische Industrie mit ca. 1,5 Gt CO<sub>2</sub>/Jahr gegenwärtig jedoch weniger an CO<sub>2</sub> als die Stahl- (ca. 4 Gt CO<sub>2</sub>/Jahr) und Zementindustrie (ca. 2,5 Gt CO<sub>2</sub>/Jahr).<ref name="IPCC AR6 WG III 2022c">IPCC AR6, WGIII CH. 11 (2022): Climate Change 2022. Mitigation of Climate Change, 11.4.1</ref> Das liegt u.a. daran, dass die emissionsintensive Kohle in der Chemie kaum eine Rolle spielt, zum anderen daran, dass nur ein Zehntel des Ölverbrauchs in der Chemie der Energieerzeugung dient und der Rest in die Herstellung von Roh-, Zwischen- und Endprodukten fließt,<ref name="IEA 2022" /> wo Kohlendioxid mehr oder weniger lange gespeichert bleibt. Die Zwischenprodukte Polymere und Polycarbonate können etwa einen Gewichtsanteil an CO<sub>2</sub> von 50% enthalten.<ref name=IEA 2019" /> Soweit Kohlenstoff in die Herstellung chemischer Produkte fließt, hängt es von der Lebenszeit und einer eventuellen Weiterverwertung dieser Produkte ab, wann es zu Emissionen in die Atmosphäre kommt. Nach dem NZE-Szenario<ref>Netto-Null-Emissions-Szenario bis 2050</ref> der IEA<ref name="IEA 2022" /> wird sich an der Höhe des Energieverbrauchs der chemischen Industrie bis zur Mitte des Jahrhunderts kaum etwas ändern, außer dass die fossilen Energien zu einem erheblichen Teil durch Wasserstoff (und beim Energieverbrauch auch durch Solar- und andere erneuerbare Energien) ersetzt sein werden.		Die chemische Industrie ist mit knapp 50 EJ 2021 der größte Energieverbraucher der Industrie, wobei der Energiebedarf im Wesentlichen durch fossile Energien abgedeckt wird.<ref name="IEA 2022" /> Trotz des hohen Ölverbrauchs emittiert die chemische Industrie mit ca. 1,5 Gt CO<sub>2</sub>/Jahr gegenwärtig jedoch weniger an CO<sub>2</sub> als die Stahl- (ca. 4 Gt CO<sub>2</sub>/Jahr) und Zementindustrie (ca. 2,5 Gt CO<sub>2</sub>/Jahr).<ref name="IPCC AR6 WG III 2022c">IPCC AR6, WGIII CH. 11 (2022): Climate Change 2022. Mitigation of Climate Change, 11.4.1</ref> Das liegt u.a. daran, dass die emissionsintensive Kohle in der Chemie kaum eine Rolle spielt, zum anderen daran, dass nur ein Zehntel des Ölverbrauchs in der Chemie der Energieerzeugung dient und der Rest in die Herstellung von Roh-, Zwischen- und Endprodukten fließt,<ref name="IEA 2022" /> wo Kohlendioxid mehr oder weniger lange gespeichert bleibt. Die Zwischenprodukte Polymere und Polycarbonate können etwa einen Gewichtsanteil an CO<sub>2</sub> von 50% enthalten.<ref name=IEA 2019" /> Soweit Kohlenstoff in die Herstellung chemischer Produkte fließt, hängt es von der Lebenszeit und einer eventuellen Weiterverwertung dieser Produkte ab, wann es zu Emissionen in die Atmosphäre kommt. Nach dem NZE-Szenario<ref>Netto-Null-Emissions-Szenario bis 2050</ref> der IEA<ref name="IEA 2022" /> wird sich an der Höhe des Energieverbrauchs der chemischen Industrie bis zur Mitte des Jahrhunderts kaum etwas ändern, außer dass die fossilen Energien zu einem erheblichen Teil durch Wasserstoff (und beim Energieverbrauch auch durch Solar- und andere erneuerbare Energien) ersetzt sein werden.


	== Einzelnachweise ==		== Einzelnachweise ==

Dieter Kasang am 26. Januar 2023 um 19:23 Uhr

2023-01-26T19:23:19Z

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	[[Bild:CO2-Quellen-Nutzung.jpg\|thumb\|520px\|CO<sub>2</sub>-Quellen, indirekte und direkte Nutzung]]		[[Bild:CO2-Quellen-Nutzung.jpg\|thumb\|520px\|Abb. 1: CO<sub>2</sub>-Quellen, indirekte und direkte Nutzung]]
	== Einleitung ==		== Einleitung ==
	[[Kohlendioxid]] kann grundsätzlich entweder nach dem Carbon-Capture-and-Storage-Verfahren (CCS) gespeichert oder nach dem Carbon-Capture-and-Utilization-Verfahren (CCU) als Produkt genutzt werden. Dabei teilt sich die CO<sub>2</sub>-Nutzung in die [[Direkte CO2-Nutzung\|direkte Nutzung]], etwa in der Getränkeindustrie, in [[Direkte_CO2-Nutzung#Gewächshäuser\|Treibhäusern]] oder in der [[Direkte_CO2-Nutzung#Tertiäre_Ölförderung\|Tertiären Ölförderung]], und in die indirekte Nutzung, bei der Kohlendioxid in einen neuen Stoff umgewandelt wird. Zunächst stellt sich bei der CO<sub>2</sub>-Nutzung die Frage, ob sie überhaupt in einem solchen Umfang erfolgt bzw. erfolgen kann, dass der Klimawandel dadurch merklich abgeschwächt und ein erkennbarer Beitrag zur Erreichung der [[2-Grad-Ziel\|Pariser Klimaziele]] geleistet wird? Nach Schätzung der Internationalen Energieagentur<ref name=IEA 2019">IEA (2019), [https://www.iea.org/reports/putting-co2-to-use Putting CO<sub>2</sub> to Use], Paris</ref> werden gegenwärtig rund 230 Mio. t CO<sub>2</sub> jährlich genutzt, im Vergleich zu den weltweiten Emissionen von Kohlendioxid von 40 Gt CO<sub>2</sub> ein verschwindend geringer Anteil von ca. einem halben Prozent. Der größte Einzelverbraucher von CO<sub>2</sub> ist die Düngemittelindustrie durch die Herstellung von Harnstoff mit etwa 130 Mio. t CO<sub>2</sub> pro Jahr, gefolgt von der tertiären Ölförderung mit 70-80 t CO<sub>2</sub>. Der globale Bedarf an CO<sub>2</sub> in Treibhäusern ist unbekannt. Nur in einem sehr kleinen Teil der weltweiten Treibhäuser wird überhaupt CO<sub>2</sub> zur Stimulierung des Pflanzenwachstums genutzt, wobei die Niederlande mit 5-6,3 Mio. t CO<sub>2</sub> weit an der Spitze stehen.		[[Kohlendioxid]] kann grundsätzlich entweder nach dem Carbon-Capture-and-Storage-Verfahren (CCS) gespeichert oder nach dem Carbon-Capture-and-Utilization-Verfahren (CCU) als Produkt genutzt werden. Dabei teilt sich die CO<sub>2</sub>-Nutzung in die [[Direkte CO2-Nutzung\|direkte Nutzung]], etwa in der Getränkeindustrie, in [[Direkte_CO2-Nutzung#Gewächshäuser\|Treibhäusern]] oder in der [[Direkte_CO2-Nutzung#Tertiäre_Ölförderung\|Tertiären Ölförderung]], und in die indirekte Nutzung, bei der Kohlendioxid in einen neuen Stoff umgewandelt wird. Zunächst stellt sich bei der CO<sub>2</sub>-Nutzung die Frage, ob sie überhaupt in einem solchen Umfang erfolgt bzw. erfolgen kann, dass der Klimawandel dadurch merklich abgeschwächt und ein erkennbarer Beitrag zur Erreichung der [[2-Grad-Ziel\|Pariser Klimaziele]] geleistet wird? Nach Schätzung der Internationalen Energieagentur<ref name=IEA 2019">IEA (2019), [https://www.iea.org/reports/putting-co2-to-use Putting CO<sub>2</sub> to Use], Paris</ref> werden gegenwärtig rund 230 Mio. t CO<sub>2</sub> jährlich genutzt, im Vergleich zu den weltweiten Emissionen von Kohlendioxid von 40 Gt CO<sub>2</sub> ein verschwindend geringer Anteil von ca. einem halben Prozent. Der größte Einzelverbraucher von CO<sub>2</sub> ist die Düngemittelindustrie durch die Herstellung von Harnstoff mit etwa 130 Mio. t CO<sub>2</sub> pro Jahr, gefolgt von der tertiären Ölförderung mit 70-80 t CO<sub>2</sub>. Der globale Bedarf an CO<sub>2</sub> in Treibhäusern ist unbekannt. Nur in einem sehr kleinen Teil der weltweiten Treibhäuser wird überhaupt CO<sub>2</sub> zur Stimulierung des Pflanzenwachstums genutzt, wobei die Niederlande mit 5-6,3 Mio. t CO<sub>2</sub> weit an der Spitze stehen.
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	== Beispiele ==		== Beispiele ==
	[[Bild:CO2 mineralization.jpg\|thumb\|520px\|In die Zementproduktion integrierte CO<sub>2</sub>-Mineralisierung. Die traditionelle Zementproduktion ist rot gekennzeichnet, die Nutzung von CO<sub>2</sub> in der Zementproduktion ist blau markiert.]]		[[Bild: Abb. 2: CO2 mineralization.jpg\|thumb\|520px\|In die Zementproduktion integrierte CO<sub>2</sub>-Mineralisierung. Die traditionelle Zementproduktion ist rot gekennzeichnet, die Nutzung von CO<sub>2</sub> in der Zementproduktion ist blau markiert.]]
	=== Bauindustrie ===		=== Bauindustrie ===
	In der Bauindustrie gilt vor allem der Zementsektor einerseits als ein Bereich, in dem CO<sub>2</sub>-Emissionen auch um die Mitte des Jahrhunderts zu einem großen Teil nicht zu vermeiden sein werden, andererseits aber auch als eine Möglichkeit, CO<sub>2</sub> dauerhaft zu speichern. Die Produktion von Zement ist seit Mitte des letzten Jahrhunderts schneller gestiegen als die Weltbevölkerung. Trotz erheblicher Verbesserungen der Energieeffizienz in den letzten Jahrzehnten werden die Energie- und Prozessemissionen für 2019 auf 2,1 bis 2,5 Gt CO<sub>2</sub>-Äquivalent oder 14 bis 17 % der gesamten globalen direkten industriellen Treibhausgas-Emissionen geschätzt. Die Emissionen stammen aus dem Energieverbrauch für die hohen Temperaturen von 800-1400 °C für die Umwandlung von Kalkstein in Zementklinker. 40% der Emissionen entsteht durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen zur Prozesserhitzung, 60% durch die Freisetzung des im Kalkstein gebundenen Kohlendioxids. Schätzungsweise 15-30% an Kohlendioxid werden bei der Aushärtung des Materials wieder gebunden.<ref name="IPCC AR6, WGIII, Ch. 11 2022">IPCC AR6, WGIII (2022): Climate Change 2022. Mitigation of Climate Change, 11.4.1.2</ref>		In der Bauindustrie gilt vor allem der Zementsektor einerseits als ein Bereich, in dem CO<sub>2</sub>-Emissionen auch um die Mitte des Jahrhunderts zu einem großen Teil nicht zu vermeiden sein werden, andererseits aber auch als eine Möglichkeit, CO<sub>2</sub> dauerhaft zu speichern. Die Produktion von Zement ist seit Mitte des letzten Jahrhunderts schneller gestiegen als die Weltbevölkerung. Trotz erheblicher Verbesserungen der Energieeffizienz in den letzten Jahrzehnten werden die Energie- und Prozessemissionen für 2019 auf 2,1 bis 2,5 Gt CO<sub>2</sub>-Äquivalent oder 14 bis 17 % der gesamten globalen direkten industriellen Treibhausgas-Emissionen geschätzt. Die Emissionen stammen aus dem Energieverbrauch für die hohen Temperaturen von 800-1400 °C für die Umwandlung von Kalkstein in Zementklinker. 40% der Emissionen entsteht durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen zur Prozesserhitzung, 60% durch die Freisetzung des im Kalkstein gebundenen Kohlendioxids. Schätzungsweise 15-30% an Kohlendioxid werden bei der Aushärtung des Materials wieder gebunden.<ref name="IPCC AR6, WGIII, Ch. 11 2022">IPCC AR6, WGIII (2022): Climate Change 2022. Mitigation of Climate Change, 11.4.1.2</ref>
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	In der chemischen Industrie werden von Zwischenprodukten bis zu Gegenständen des täglichen Bedarfs zahlreiche Produkte wie Methanol, Ethylen, Polymere, Verpackung, Telefone, Zahnbürsten etc. hergestellt (Abb. 1). Die Zwischenprodukte Methan und Methanol, aber auch Ethylen und Polymere dienen schon seit langem zur Herstellung weiterer Chemieprodukte. Die wichtigsten Anwendungsbereiche sind Kunststoffe, die Automobilbranche und der Bausektor. Viele dieser Produkte werden auf der Basis von Kohlenstoff erzeugt,<ref name="ACATECH 2018" /> das im Wesentlichen aus Erdöl stammt. Auf den Chemie-Sektor entfallen gegenwärtig 15% des globalen Ölbedarfs<ref name="IEA 2022">IEA (2022): [https://www.iea.org/reports/world-energy-outlook-2022 World Energy Outlook 2022]</ref> und 8% des globalen Gasbedarfs.<ref name="IEA 2018">IEA (2018): [https://www.iea.org/reports/the-future-of-petrochemicals The Future of Petrochemicals.]</ref> Die derzeitige weltweite Kunststoffproduktion von etwa 350 Mio. t/Jahr basiert z.B. fast ausschließlich auf Erdöl<ref name="IPCC AR6 WG III 2022a">IPCC AR6, WGIII CH. 11 (2022): Climate Change 2022. Mitigation of Climate Change, 11.3.6</ref> und verbraucht etwa die Hälfte des in der chemischen Industrie verwendeten Erdöls.<ref name="IPCC AR6 WG III 2022b">IPCC AR6, WGIII CH. 11 (2022): Climate Change 2022. Mitigation of Climate Change, Box 11.2</ref> Die Recyclingraten sind dabei sehr niedrig und liegen im globalen Mittel bei nur 17%.<ref name="IEA 2022" />		In der chemischen Industrie werden von Zwischenprodukten bis zu Gegenständen des täglichen Bedarfs zahlreiche Produkte wie Methanol, Ethylen, Polymere, Verpackung, Telefone, Zahnbürsten etc. hergestellt (Abb. 1). Die Zwischenprodukte Methan und Methanol, aber auch Ethylen und Polymere dienen schon seit langem zur Herstellung weiterer Chemieprodukte. Die wichtigsten Anwendungsbereiche sind Kunststoffe, die Automobilbranche und der Bausektor. Viele dieser Produkte werden auf der Basis von Kohlenstoff erzeugt,<ref name="ACATECH 2018" /> das im Wesentlichen aus Erdöl stammt. Auf den Chemie-Sektor entfallen gegenwärtig 15% des globalen Ölbedarfs<ref name="IEA 2022">IEA (2022): [https://www.iea.org/reports/world-energy-outlook-2022 World Energy Outlook 2022]</ref> und 8% des globalen Gasbedarfs.<ref name="IEA 2018">IEA (2018): [https://www.iea.org/reports/the-future-of-petrochemicals The Future of Petrochemicals.]</ref> Die derzeitige weltweite Kunststoffproduktion von etwa 350 Mio. t/Jahr basiert z.B. fast ausschließlich auf Erdöl<ref name="IPCC AR6 WG III 2022a">IPCC AR6, WGIII CH. 11 (2022): Climate Change 2022. Mitigation of Climate Change, 11.3.6</ref> und verbraucht etwa die Hälfte des in der chemischen Industrie verwendeten Erdöls.<ref name="IPCC AR6 WG III 2022b">IPCC AR6, WGIII CH. 11 (2022): Climate Change 2022. Mitigation of Climate Change, Box 11.2</ref> Die Recyclingraten sind dabei sehr niedrig und liegen im globalen Mittel bei nur 17%.<ref name="IEA 2022" />

	Grundsätzlich werden fossile Brennstoffe in der chemischen Industrie auf zweierlei Art und Weise genutzt: 1. als Energie, um mit Wärme, Dampf und Strom die chemischen Prozesse, die Maschinen und Anlagen anzutreiben, und 2. als Grundstoff, um daraus chemische Produkte herzustellen. Dabei werden von dem wichtigsten fossilen Rohstoff Erdöl 90% als Grundstoff genutzt, der Rest als Energie. Der Grundstoff Erdöl geht zu 70% in die Herstellung von Kunststoffen.<ref name="IEA 2022" /> Bis 2050 wird sich die Kunststoffproduktion nach jetzigen Schätzungen auf jährlich 1,3 Mrd. t erhöhen. Während gegenwärtig 4-8% des jährlichen globalen Ölverbrauchs für die Herstellung von Kunststoffen genutzt wird, könnten es 2050 20% oder mehr sein.<ref name="Costa 2021">Pires da Mata Costa, L., D. Micheline Vaz de Miranda, A.C. Couto de Oliveira et al. (2021): [https://doi.org/10.3390/pr9050759 Capture and Reuse of Carbon Dioxide (CO2) for a Plastics Circular Economy: A Review.] Processes 2021, 9, 759. </ref>		Grundsätzlich werden fossile Brennstoffe in der chemischen Industrie auf zweierlei Art und Weise genutzt: 1. als Energie, um mit Wärme, Dampf und Strom die chemischen Prozesse, die Maschinen und Anlagen anzutreiben, und 2. als Grundstoff, um daraus chemische Produkte herzustellen. Dabei werden von dem wichtigsten fossilen Rohstoff Erdöl 90% als Grundstoff genutzt, der Rest als Energie. Der Grundstoff Erdöl geht zu 70% in die Herstellung von Kunststoffen.<ref name="IEA 2022" /> Bis 2050 wird sich die Kunststoffproduktion nach jetzigen Schätzungen auf jährlich 1,3 Mrd. t erhöhen. Während gegenwärtig 4-8% des jährlichen globalen Ölverbrauchs für die Herstellung von Kunststoffen genutzt wird, könnten es 2050 20% oder mehr sein.<ref name="Costa 2021">Pires da Mata Costa, L., D. Micheline Vaz de Miranda, A.C. Couto de Oliveira et al. (2021): [https://doi.org/10.3390/pr9050759 Capture and Reuse of Carbon Dioxide (CO2) for a Plastics Circular Economy: A Review.] Processes 2021, 9, 759. </ref>



	Abb. 2~~: Ölverbrauch in der Chemie 2021~~ und ~~je nach Szenario 2030 und 2050 in Mio. Barrel pro Tag~~		[[Bild:CO2 separation utilisation.gif\|thumb\|520px\|Abb. 4: CO<sub>2</sub>-Abscheidung, -Umwandlung und -Nutzung]]

	Die Abhängigkeit vom Erdöl bei zahlrechen chemischen Prozessen, die Kohlenstoff verarbeiten, macht die chemische Industrie von der Öllieferung und den Preisschwankungen auf dem Weltmarkt abhängig. Die Ölkrisen der Vergangenheit und die aktuellen Lieferprobleme durch den Krieg Russlands gegen die Ukraine haben die Problematik dieser Abhängigkeit deutlich gemacht. Die chemische Industrie ist daher in der Zukunft gezwungen, alternative Rohstoffquellen zu nutzen. Dafür bietet sich Kohlendioxid aus Industrieanlagen und Kraftwerken an.<ref name="Bazzanella 2017">Bazzanella, A., & D. Krämer (2017): Technologien für Nachhaltigkeit und Klimaschutz – Chemische Prozesse und stoffliche Nutzung von CO2, https://dechema.de/dechema_media/Bilder/Publikationen/CO2_Buch_Online.pdf</ref> Die [[CO2-Quellen#CO2_aus_industriellen_Punktquellen\|Abscheidung von Kohlendioxid aus industriellen Rauchgasen]] hat zugleich den Effekt, Kohlendioxid-Emissionen (vorübergehend) zu reduzieren, um den weltweiten Klimawandel zu begrenzen.		Die Abhängigkeit vom Erdöl bei zahlrechen chemischen Prozessen, die Kohlenstoff verarbeiten, macht die chemische Industrie von der Öllieferung und den Preisschwankungen auf dem Weltmarkt abhängig. Die Ölkrisen der Vergangenheit und die aktuellen Lieferprobleme durch den Krieg Russlands gegen die Ukraine haben die Problematik dieser Abhängigkeit deutlich gemacht. Die chemische Industrie ist daher in der Zukunft gezwungen, alternative Rohstoffquellen zu nutzen. Dafür bietet sich Kohlendioxid aus Industrieanlagen und Kraftwerken an.<ref name="Bazzanella 2017">Bazzanella, A., & D. Krämer (2017): Technologien für Nachhaltigkeit und Klimaschutz – Chemische Prozesse und stoffliche Nutzung von CO2, https://dechema.de/dechema_media/Bilder/Publikationen/CO2_Buch_Online.pdf</ref> Die [[CO2-Quellen#CO2_aus_industriellen_Punktquellen\|Abscheidung von Kohlendioxid aus industriellen Rauchgasen]] hat zugleich den Effekt, Kohlendioxid-Emissionen (vorübergehend) zu reduzieren, um den weltweiten Klimawandel zu begrenzen.

Dieter Kasang am 26. Januar 2023 um 16:10 Uhr

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	</ref>		</ref>

	Für die Umwandlung von CO<sub>2</sub> und die Herstellung höherwertiger chemischer Produkte wie Methan und Methanol aus 100 Mio. t CO<sub>2</sub> liegt der Energiebedarf laut Umweltbundesamt<ref name=UBA 2021" /> bei 1.000 Terawattstunden (TWh). In Deutschland wäre das doppelt so viel wie der gesamte jährliche Verbrauch von 513 TWh. Dieser Bedarf kann in Deutschland auf absehbare Zeit nur sehr begrenzt durch erneuerbare Energien abgedeckt werden, u.a. weil Energie aus Sonne und Wind starken zeitlichen Schwankungen unterliegt. Würde stattdessen für die Umwandlung von CO<sub>2</sub> auf fossile Energien zurückgegriffen, kann das zu einer mehrfach höheren CO<sub>2</sub>-Emission führen als bei der direkten Nutzung von Erdgas.<ref name=UBA 2021" /> Für Europa wurde berechnet, dass für eine Nutzung von 210 Mio. t CO<sub>2</sub> als Ersatz für fossilbasierte Kohlenstoffquellen ein Strombedarf von 4900 TWh anfallen würde, was dem Sechsfachen des 2015 erzeugten regenerativen Stroms in der EU entspräche.<ref name="ACATECH 2018">ACATECH (Hrsg., 2018): CCU und CCS – Bausteine für den Klimaschutz in der Industrie (acatech POSITION), München</ref> Die Herstellung von Polymeren auf der Basis von Kohlendioxid, die als Grundstoff für die Produktion von Plastik, Schaumstoffen und Harzen verwendet werden und 50% CO<sub>2</sub> nach Gewicht beinhalten können, kommt dagegen bei der Umwandlung mit relativ wenig Energie aus.<ref name=IEA 2019" />		Für die Umwandlung von CO<sub>2</sub> und die Herstellung höherwertiger chemischer Produkte wie [[Methan]] und Methanol aus 100 Mio. t CO<sub>2</sub> liegt der Energiebedarf laut Umweltbundesamt<ref name=UBA 2021" /> bei 1.000 Terawattstunden (TWh). In Deutschland wäre das doppelt so viel wie der gesamte jährliche Verbrauch von 513 TWh. Dieser Bedarf kann in Deutschland auf absehbare Zeit nur sehr begrenzt durch erneuerbare Energien abgedeckt werden, u.a. weil Energie aus Sonne und Wind starken zeitlichen Schwankungen unterliegt. Würde stattdessen für die Umwandlung von CO<sub>2</sub> auf fossile Energien zurückgegriffen, kann das zu einer mehrfach höheren CO<sub>2</sub>-Emission führen als bei der direkten Nutzung von Erdgas.<ref name=UBA 2021" /> Für Europa wurde berechnet, dass für eine Nutzung von 210 Mio. t CO<sub>2</sub> als Ersatz für fossilbasierte Kohlenstoffquellen ein Strombedarf von 4900 TWh anfallen würde, was dem Sechsfachen des 2015 erzeugten regenerativen Stroms in der EU entspräche.<ref name="ACATECH 2018">ACATECH (Hrsg., 2018): CCU und CCS – Bausteine für den Klimaschutz in der Industrie (acatech POSITION), München</ref> Die Herstellung von Polymeren auf der Basis von Kohlendioxid, die als Grundstoff für die Produktion von Plastik, Schaumstoffen und Harzen verwendet werden und 50% CO<sub>2</sub> nach Gewicht beinhalten können, kommt dagegen bei der Umwandlung mit relativ wenig Energie aus.<ref name=IEA 2019" />

	== Speicherung ==		== Speicherung ==
	Im Gegensatz zu CCS wird Kohlendioxid bei der Nutzung nur über die Lebensdauer der erzeugten Produkte (z.B. Treibstoffe, Chemikalien, Baumaterialien) gespeichert. Die Speicherung variiert dabei stark je nach Produkt von weniger als einem Jahr bei Treibstoffen, bis zu 10 Jahren für die meisten chemischen Zwischenprodukten und bis zu Hunderten von Jahren bei Polymeren und zu Tausenden von Jahren bei Baumateriealien.<ref name=IEA 2019" /> Die zeitlich begrenzte Speicherung wird oft als Argument gegen die Klimawirksamkeit von CCU-Verfahren angeführt. So schreibt etwa das Umweltbundesamt<ref name=UBA 2021" /> in seiner Bewertungsanalyse von CCU: „Wird Kohlenstoff mehrfach genutzt, so verlagert sich die Emission bis nach der letzten Nutzung...Eine CCU-Maßnahme ist also keine Klimaschutzmaßnahme, die fossile, treibhausrelevante Emissionen mindern kann.“ Demgegenüber rechnet die IEA<ref name=IEA 2019" /> vor, dass bei zweimaliger Nutzung von CO<sub>2</sub>, z.B. bei der Verbrennung des ursprünglichen Energieträgers und dann für die Herstellung eines Treibstoffes oder einer Chemikalie 50% der CO<sub>2</sub>-Menge eingespart werden, wenn dadurch bei dem zweiten Prozess die Nutzung von neuer fossiler Energie eingespart wird. Die Nutzung bzw. Speicherung in einem Produkt ist im Hinblick auf die Klimawirksamkeit auch immer dahin zu betrachten, inwieweit dadurch andere fossile Energieträger substituiert werden.		Im Gegensatz zu CCS wird Kohlendioxid bei der Nutzung nur über die Lebensdauer der erzeugten Produkte (z.B. Treibstoffe, Chemikalien, Baumaterialien) gespeichert. Die Speicherung variiert dabei stark je nach Produkt von weniger als einem Jahr bei Treibstoffen, bis zu 10 Jahren für die meisten chemischen Zwischenprodukten und bis zu Hunderten von Jahren bei Polymeren und zu Tausenden von Jahren bei Baumateriealien.<ref name=IEA 2019" /> Die zeitlich begrenzte Speicherung wird oft als Argument gegen die Klimawirksamkeit von CCU-Verfahren angeführt. So schreibt etwa das Umweltbundesamt<ref name=UBA 2021" /> in seiner Bewertungsanalyse von CCU: „Wird Kohlenstoff mehrfach genutzt, so verlagert sich die Emission bis nach der letzten Nutzung...Eine CCU-Maßnahme ist also keine Klimaschutzmaßnahme, die fossile, treibhausrelevante Emissionen mindern kann.“ Demgegenüber rechnet die IEA<ref name=IEA 2019" /> vor, dass bei zweimaliger Nutzung von CO<sub>2</sub>, z.B. bei der Verbrennung des ursprünglichen Energieträgers und dann für die Herstellung eines Treibstoffes oder einer Chemikalie 50% der CO<sub>2</sub>-Menge eingespart werden, wenn dadurch bei dem zweiten Prozess die Nutzung von neuer fossiler Energie eingespart wird. Die Nutzung bzw. Speicherung in einem Produkt ist im Hinblick auf die Klimawirksamkeit auch immer dahin zu betrachten, inwieweit dadurch andere fossile Energieträger substituiert werden.

	Weniger temporär ist die Bindung von CO<sub>2</sub> in Zement und Beton. Technologien zur Nutzung von Kohlenstoff in der Bauindustrie können einerseits während der Aushärtungsphase des Betons eingesetzt werden, andererseits beim Mischen von Beton. Die weltweite Bevölkerungszunahme und Verstädterung lassen auch zukünftig einen hohen Bedarf an Betonbaumaterial erwarten und damit auch eine breite Möglichkeit, CO<sub>2</sub> zu speichern. Schätzungen gehen davon aus, dass um die Mitte des Jahrhunderts 0,1-1,4 Gt CO<sub>2</sub> auf diese Weise gebunden werden könnten.<ref name="Ravikumar 2021">Ravikumar, D., D. Zhang, G. Keoleian, et al. (2021): [https://doi.org/10.1038/s41467-021-21148-w Carbon dioxide utilization in concrete curing or mixing might not produce a net climate benefit.] Nat Commun 12, 855 (2021)</ref> Die Nutzung von CO<sub>2</sub> kann auch wie bei der tertiären Ölförderung (OER) in eine anschließende dauerhafte Speicherung des Kohlendioxids übergehen. Das OER-Verfahren wird daher auch als eine Mischform von CO<sub>2</sub>-Nutzung und -Speicherung eingestuft und als Carbon Capture, Utilization and Storage (CCUS) bezeichnet.<ref name=IEA 2019" />		Weniger temporär ist die Bindung von CO<sub>2</sub> in Zement und Beton. Technologien zur Nutzung von Kohlenstoff in der Bauindustrie können einerseits während der Aushärtungsphase des Betons eingesetzt werden, andererseits beim Mischen von Beton. Die weltweite Bevölkerungszunahme und Verstädterung lassen auch zukünftig einen hohen Bedarf an Betonbaumaterial erwarten und damit auch eine breite Möglichkeit, CO<sub>2</sub> zu speichern. Schätzungen gehen davon aus, dass um die Mitte des Jahrhunderts 0,1-1,4 Gt CO<sub>2</sub> auf diese Weise gebunden werden könnten.<ref name="Ravikumar 2021">Ravikumar, D., D. Zhang, G. Keoleian, et al. (2021): [https://doi.org/10.1038/s41467-021-21148-w Carbon dioxide utilization in concrete curing or mixing might not produce a net climate benefit.] Nat Commun 12, 855 (2021)</ref> Die Nutzung von CO<sub>2</sub> kann auch wie bei der [[Direkte CO2-Nutzung\|tertiären Ölförderung (OER)]] in eine anschließende dauerhafte Speicherung des Kohlendioxids übergehen. Das OER-Verfahren wird daher auch als eine Mischform von CO<sub>2</sub>-Nutzung und -Speicherung eingestuft und als Carbon Capture, Utilization and Storage (CCUS) bezeichnet.<ref name=IEA 2019" />

	== Kosten und Marktchancen ==		== Kosten und Marktchancen ==
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	=== Chemische Industrie ===		=== Chemische Industrie ===
	[[Bild:Chemical products.jpg\|thumb\|520px\|Abb. 3: Wir leben in einer Welt voller chemischer Produkte. ]]		[[Bild:Chemical products.jpg\|thumb\|520px\|Abb. 3: Wir leben in einer Welt voller chemischer Produkte. ]]

	==== Umwandlungsprozesse ====		==== Umwandlungsprozesse ====
	In der chemischen Industrie werden von Zwischenprodukten bis zu Gegenständen des täglichen Bedarfs zahlreiche Produkte wie Methanol, Ethylen, Polymere, Verpackung, Telefone, Zahnbürsten etc. hergestellt (Abb. 1). Die Zwischenprodukte Methan und Methanol, aber auch Ethylen und Polymere dienen schon seit langem zur Herstellung weiterer Chemieprodukte. Die wichtigsten Anwendungsbereiche sind Kunststoffe, die Automobilbranche und der Bausektor. Viele dieser Produkte werden auf der Basis von Kohlenstoff erzeugt, das im Wesentlichen aus Erdöl stammt. Auf den Chemie-Sektor entfallen gegenwärtig 15% des globalen Ölbedarfs und 8% des globalen Gasbedarfs. Die derzeitige weltweite Kunststoffproduktion von etwa 350 Mio. t/Jahr basiert z.B. fast ausschließlich auf Erdöl und verbraucht etwa die Hälfte des in der chemischen Industrie verwendeten Erdöls. Die Recyclingraten sind dabei sehr niedrig und liegen im globalen Mittel bei nur 17%.		In der chemischen Industrie werden von Zwischenprodukten bis zu Gegenständen des täglichen Bedarfs zahlreiche Produkte wie Methanol, Ethylen, Polymere, Verpackung, Telefone, Zahnbürsten etc. hergestellt (Abb. 1). Die Zwischenprodukte Methan und Methanol, aber auch Ethylen und Polymere dienen schon seit langem zur Herstellung weiterer Chemieprodukte. Die wichtigsten Anwendungsbereiche sind Kunststoffe, die Automobilbranche und der Bausektor. Viele dieser Produkte werden auf der Basis von Kohlenstoff erzeugt,<ref name="ACATECH 2018" /> das im Wesentlichen aus Erdöl stammt. Auf den Chemie-Sektor entfallen gegenwärtig 15% des globalen Ölbedarfs<ref name="IEA 2022">IEA (2022): [https://www.iea.org/reports/world-energy-outlook-2022 World Energy Outlook 2022]</ref> und 8% des globalen Gasbedarfs.<ref name="IEA 2018">IEA (2018): [https://www.iea.org/reports/the-future-of-petrochemicals The Future of Petrochemicals.]</ref> Die derzeitige weltweite Kunststoffproduktion von etwa 350 Mio. t/Jahr basiert z.B. fast ausschließlich auf Erdöl<ref name="IPCC AR6 WG III 2022a">IPCC AR6, WGIII CH. 11 (2022): Climate Change 2022. Mitigation of Climate Change, 11.3.6</ref> und verbraucht etwa die Hälfte des in der chemischen Industrie verwendeten Erdöls.<ref name="IPCC AR6 WG III 2022b">IPCC AR6, WGIII CH. 11 (2022): Climate Change 2022. Mitigation of Climate Change, Box 11.2</ref> Die Recyclingraten sind dabei sehr niedrig und liegen im globalen Mittel bei nur 17%.<ref name="IEA 2022" />

	Grundsätzlich werden fossile Brennstoffe in der chemischen Industrie auf zweierlei Art und Weise ~~gebraucht~~: als Energie, um mit Wärme, Dampf und Strom die chemischen Prozesse, die Maschinen und Anlagen anzutreiben, und als Grundstoff, um daraus chemische Produkte herzustellen. Dabei werden von dem wichtigsten fossilen Rohstoff Erdöl 90% als Grundstoff genutzt, der Rest als Energie. Der Grundstoff Erdöl geht zu 70% in die Herstellung von Kunststoffen. Bis 2050 wird sich die Kunststoffproduktion nach jetzigen Schätzungen auf jährlich 1,3 Mrd. t erhöhen. Während gegenwärtig 4-8% des jährlichen globalen Ölverbrauchs für die Herstellung von Kunststoffen genutzt wird, könnten es 2050 20% oder mehr sein.		Grundsätzlich werden fossile Brennstoffe in der chemischen Industrie auf zweierlei Art und Weise genutzt: 1. als Energie, um mit Wärme, Dampf und Strom die chemischen Prozesse, die Maschinen und Anlagen anzutreiben, und 2. als Grundstoff, um daraus chemische Produkte herzustellen. Dabei werden von dem wichtigsten fossilen Rohstoff Erdöl 90% als Grundstoff genutzt, der Rest als Energie. Der Grundstoff Erdöl geht zu 70% in die Herstellung von Kunststoffen.<ref name="IEA 2022" /> Bis 2050 wird sich die Kunststoffproduktion nach jetzigen Schätzungen auf jährlich 1,3 Mrd. t erhöhen. Während gegenwärtig 4-8% des jährlichen globalen Ölverbrauchs für die Herstellung von Kunststoffen genutzt wird, könnten es 2050 20% oder mehr sein.<ref name="Costa 2021">Pires da Mata Costa, L., D. Micheline Vaz de Miranda, A.C. Couto de Oliveira et al. (2021): [https://doi.org/10.3390/pr9050759 Capture and Reuse of Carbon Dioxide (CO2) for a Plastics Circular Economy: A Review.] Processes 2021, 9, 759. </ref>


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	Abb. 2: Ölverbrauch in der Chemie 2021 und je nach Szenario 2030 und 2050 in Mio. Barrel pro Tag		Abb. 2: Ölverbrauch in der Chemie 2021 und je nach Szenario 2030 und 2050 in Mio. Barrel pro Tag

	Die Abhängigkeit vom Erdöl bei zahlrechen chemischen Prozessen, die Kohlenstoff verarbeiten, macht die chemische Industrie von der Öllieferung und den Preisschwankungen auf dem Weltmarkt abhängig. Die Ölkrisen der Vergangenheit und die aktuellen Lieferprobleme durch den Krieg Russlands gegen die Ukraine haben die Problematik dieser Abhängigkeit deutlich gemacht. Die chemische Industrie ist daher in der Zukunft gezwungen, alternative Rohstoffquellen zu nutzen. Dafür bietet sich Kohlendioxid aus Industrieanlagen und Kraftwerken an. Die Abscheidung von Kohlendioxid aus industriellen Rauchgasen hat zugleich den Effekt, Kohlendioxid-Emissionen (vorübergehend) zu reduzieren, um den weltweiten Klimawandel zu begrenzen.		Die Abhängigkeit vom Erdöl bei zahlrechen chemischen Prozessen, die Kohlenstoff verarbeiten, macht die chemische Industrie von der Öllieferung und den Preisschwankungen auf dem Weltmarkt abhängig. Die Ölkrisen der Vergangenheit und die aktuellen Lieferprobleme durch den Krieg Russlands gegen die Ukraine haben die Problematik dieser Abhängigkeit deutlich gemacht. Die chemische Industrie ist daher in der Zukunft gezwungen, alternative Rohstoffquellen zu nutzen. Dafür bietet sich Kohlendioxid aus Industrieanlagen und Kraftwerken an.<ref name="Bazzanella 2017">Bazzanella, A., & D. Krämer (2017): Technologien für Nachhaltigkeit und Klimaschutz – Chemische Prozesse und stoffliche Nutzung von CO2, https://dechema.de/dechema_media/Bilder/Publikationen/CO2_Buch_Online.pdf</ref> Die [[CO2-Quellen#CO2_aus_industriellen_Punktquellen\|Abscheidung von Kohlendioxid aus industriellen Rauchgasen]] hat zugleich den Effekt, Kohlendioxid-Emissionen (vorübergehend) zu reduzieren, um den weltweiten Klimawandel zu begrenzen.

	==== ~~CO2~~-Emissionen und ~~CO2~~-Nutzung ====		==== CO<sub>2</sub>-Emissionen und CO<sub>2</sub>-Nutzung ====
	Die chemische Industrie ist mit knapp 50 EJ 2021 der größte Energieverbraucher der Industrie, wobei der Energiebedarf im Wesentlichen durch fossile Energien abgedeckt wird. Trotz des hohen Ölverbrauchs emittiert die chemische Industrie mit ca. 1,5 Gt ~~CO2~~/Jahr gegenwärtig jedoch weniger an ~~CO2~~ als die Stahl- (ca. 4 Gt ~~CO2~~/Jahr) und Zementindustrie (ca. 2,5 Gt ~~CO2~~/Jahr). Das liegt u.a. daran, dass die emissionsintensive Kohle in der Chemie kaum eine Rolle spielt, zum anderen daran, dass nur ein Zehntel des Ölverbrauchs in der Chemie der Energieerzeugung dient und der Rest in die Herstellung von Roh-, Zwischen- und Endprodukten fließt, wo Kohlendioxid mehr oder weniger lange gespeichert bleibt. Die Zwischenprodukte Polymere und Polycarbonate können etwa einen Gewichtsanteil an ~~CO2~~ von 50% enthalten. Soweit Kohlenstoff in die Herstellung chemischer Produkte fließt, hängt es von der Lebenszeit und einer eventuellen Weiterverwertung dieser Produkte ab, wann es zu Emissionen in die Atmosphäre kommt. Nach dem NZE-Szenario der IEA wird sich an der Höhe des Energieverbrauchs der chemischen Industrie bis zur Mitte des Jahrhunderts kaum etwas ändern, außer dass die fossilen Energien zu einem erheblichen Teil durch Wasserstoff (und beim Energieverbrauch auch durch Solar- und andere erneuerbare Energien) ersetzt sein werden.		Die chemische Industrie ist mit knapp 50 EJ 2021 der größte Energieverbraucher der Industrie, wobei der Energiebedarf im Wesentlichen durch fossile Energien abgedeckt wird.<ref name="IEA 2022" /> Trotz des hohen Ölverbrauchs emittiert die chemische Industrie mit ca. 1,5 Gt CO<sub>2</sub>/Jahr gegenwärtig jedoch weniger an CO<sub>2</sub> als die Stahl- (ca. 4 Gt CO<sub>2</sub>/Jahr) und Zementindustrie (ca. 2,5 Gt CO<sub>2</sub>/Jahr).<ref name="IPCC AR6 WG III 2022c">IPCC AR6, WGIII CH. 11 (2022): Climate Change 2022. Mitigation of Climate Change, 11.4.1</ref> Das liegt u.a. daran, dass die emissionsintensive Kohle in der Chemie kaum eine Rolle spielt, zum anderen daran, dass nur ein Zehntel des Ölverbrauchs in der Chemie der Energieerzeugung dient und der Rest in die Herstellung von Roh-, Zwischen- und Endprodukten fließt,<ref name="IEA 2022" /> wo Kohlendioxid mehr oder weniger lange gespeichert bleibt. Die Zwischenprodukte Polymere und Polycarbonate können etwa einen Gewichtsanteil an CO<sub>2</sub> von 50% enthalten.<ref name=IEA 2019" /> Soweit Kohlenstoff in die Herstellung chemischer Produkte fließt, hängt es von der Lebenszeit und einer eventuellen Weiterverwertung dieser Produkte ab, wann es zu Emissionen in die Atmosphäre kommt. Nach dem NZE-Szenario<ref>Netto-Null-Emissions-Szenario bis 2050</ref> der IEA<ref name="IEA 2022" /> wird sich an der Höhe des Energieverbrauchs der chemischen Industrie bis zur Mitte des Jahrhunderts kaum etwas ändern, außer dass die fossilen Energien zu einem erheblichen Teil durch Wasserstoff (und beim Energieverbrauch auch durch Solar- und andere erneuerbare Energien) ersetzt sein werden.

Dieter Kasang am 25. Januar 2023 um 17:48 Uhr

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	Strunge et al. (2022)<ref name="Strunge 2022">Strunge, T., P. Renforth & M. Van Der Spek, M. (2022): [https://doi.org/10.1038/s43247-022-00390-0 Towards a business case for CO<sub>2</sub> mineralisation in the cement industry.] Commun Earth Environ 3, 59</ref> stellen für die Bauindustrie fest, dass die CO<sub>2</sub>-Mineralisierung durch die Speicherung von CO<sub>2</sub> und die Substitution von konventionellem Zement die Treibhausgasemissionen der Zementindustrie um 8-33% reduzieren könnte. Der CO<sub>2</sub>-Einsatz in der Zementherstellung befindet sich dabei in einer früheren Phase als der für die Betonhärtung, bei dem es sich um einen technologisch ausgereiften Prozess handelt. Dass der Produktionsprozess sich jedoch schnell auf CO<sub>2</sub>-Nutzung umstellt, ist eher unwahrscheinlich, da die Bauindustrie als konservativ gilt und neue Baumaterialien daher nur schwer auf den Markt dringen.<ref name=IEA 2019" /> Dafür bleibt das genutzte Kohlendioxid im Beton sehr langfristig gespeichert.		Strunge et al. (2022)<ref name="Strunge 2022">Strunge, T., P. Renforth & M. Van Der Spek, M. (2022): [https://doi.org/10.1038/s43247-022-00390-0 Towards a business case for CO<sub>2</sub> mineralisation in the cement industry.] Commun Earth Environ 3, 59</ref> stellen für die Bauindustrie fest, dass die CO<sub>2</sub>-Mineralisierung durch die Speicherung von CO<sub>2</sub> und die Substitution von konventionellem Zement die Treibhausgasemissionen der Zementindustrie um 8-33% reduzieren könnte. Der CO<sub>2</sub>-Einsatz in der Zementherstellung befindet sich dabei in einer früheren Phase als der für die Betonhärtung, bei dem es sich um einen technologisch ausgereiften Prozess handelt. Dass der Produktionsprozess sich jedoch schnell auf CO<sub>2</sub>-Nutzung umstellt, ist eher unwahrscheinlich, da die Bauindustrie als konservativ gilt und neue Baumaterialien daher nur schwer auf den Markt dringen.<ref name=IEA 2019" /> Dafür bleibt das genutzte Kohlendioxid im Beton sehr langfristig gespeichert.

			=== Chemische Industrie ===
			[[Bild:Chemical products.jpg\|thumb\|520px\|Abb. 3: Wir leben in einer Welt voller chemischer Produkte. ]]

			==== Umwandlungsprozesse ====
			In der chemischen Industrie werden von Zwischenprodukten bis zu Gegenständen des täglichen Bedarfs zahlreiche Produkte wie Methanol, Ethylen, Polymere, Verpackung, Telefone, Zahnbürsten etc. hergestellt (Abb. 1). Die Zwischenprodukte Methan und Methanol, aber auch Ethylen und Polymere dienen schon seit langem zur Herstellung weiterer Chemieprodukte. Die wichtigsten Anwendungsbereiche sind Kunststoffe, die Automobilbranche und der Bausektor. Viele dieser Produkte werden auf der Basis von Kohlenstoff erzeugt, das im Wesentlichen aus Erdöl stammt. Auf den Chemie-Sektor entfallen gegenwärtig 15% des globalen Ölbedarfs und 8% des globalen Gasbedarfs. Die derzeitige weltweite Kunststoffproduktion von etwa 350 Mio. t/Jahr basiert z.B. fast ausschließlich auf Erdöl und verbraucht etwa die Hälfte des in der chemischen Industrie verwendeten Erdöls. Die Recyclingraten sind dabei sehr niedrig und liegen im globalen Mittel bei nur 17%.

			Grundsätzlich werden fossile Brennstoffe in der chemischen Industrie auf zweierlei Art und Weise gebraucht: als Energie, um mit Wärme, Dampf und Strom die chemischen Prozesse, die Maschinen und Anlagen anzutreiben, und als Grundstoff, um daraus chemische Produkte herzustellen. Dabei werden von dem wichtigsten fossilen Rohstoff Erdöl 90% als Grundstoff genutzt, der Rest als Energie. Der Grundstoff Erdöl geht zu 70% in die Herstellung von Kunststoffen. Bis 2050 wird sich die Kunststoffproduktion nach jetzigen Schätzungen auf jährlich 1,3 Mrd. t erhöhen. Während gegenwärtig 4-8% des jährlichen globalen Ölverbrauchs für die Herstellung von Kunststoffen genutzt wird, könnten es 2050 20% oder mehr sein.



			Abb. 2: Ölverbrauch in der Chemie 2021 und je nach Szenario 2030 und 2050 in Mio. Barrel pro Tag

			Die Abhängigkeit vom Erdöl bei zahlrechen chemischen Prozessen, die Kohlenstoff verarbeiten, macht die chemische Industrie von der Öllieferung und den Preisschwankungen auf dem Weltmarkt abhängig. Die Ölkrisen der Vergangenheit und die aktuellen Lieferprobleme durch den Krieg Russlands gegen die Ukraine haben die Problematik dieser Abhängigkeit deutlich gemacht. Die chemische Industrie ist daher in der Zukunft gezwungen, alternative Rohstoffquellen zu nutzen. Dafür bietet sich Kohlendioxid aus Industrieanlagen und Kraftwerken an. Die Abscheidung von Kohlendioxid aus industriellen Rauchgasen hat zugleich den Effekt, Kohlendioxid-Emissionen (vorübergehend) zu reduzieren, um den weltweiten Klimawandel zu begrenzen.

			==== CO2-Emissionen und CO2-Nutzung ====
			Die chemische Industrie ist mit knapp 50 EJ 2021 der größte Energieverbraucher der Industrie, wobei der Energiebedarf im Wesentlichen durch fossile Energien abgedeckt wird. Trotz des hohen Ölverbrauchs emittiert die chemische Industrie mit ca. 1,5 Gt CO2/Jahr gegenwärtig jedoch weniger an CO2 als die Stahl- (ca. 4 Gt CO2/Jahr) und Zementindustrie (ca. 2,5 Gt CO2/Jahr). Das liegt u.a. daran, dass die emissionsintensive Kohle in der Chemie kaum eine Rolle spielt, zum anderen daran, dass nur ein Zehntel des Ölverbrauchs in der Chemie der Energieerzeugung dient und der Rest in die Herstellung von Roh-, Zwischen- und Endprodukten fließt, wo Kohlendioxid mehr oder weniger lange gespeichert bleibt. Die Zwischenprodukte Polymere und Polycarbonate können etwa einen Gewichtsanteil an CO2 von 50% enthalten. Soweit Kohlenstoff in die Herstellung chemischer Produkte fließt, hängt es von der Lebenszeit und einer eventuellen Weiterverwertung dieser Produkte ab, wann es zu Emissionen in die Atmosphäre kommt. Nach dem NZE-Szenario der IEA wird sich an der Höhe des Energieverbrauchs der chemischen Industrie bis zur Mitte des Jahrhunderts kaum etwas ändern, außer dass die fossilen Energien zu einem erheblichen Teil durch Wasserstoff (und beim Energieverbrauch auch durch Solar- und andere erneuerbare Energien) ersetzt sein werden.


	== Einzelnachweise ==		== Einzelnachweise ==

Dieter Kasang am 19. November 2022 um 19:38 Uhr

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	<metakeywords>DBS-Wiki-KW, Climate Engineering, 2-Grad-Ziel</metakeywords>		<metakeywords>DBS-Wiki-KW, Climate Engineering, 2-Grad-Ziel</metakeywords>

Dieter Kasang am 19. November 2022 um 19:35 Uhr

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	[[Bild:CO2 mineralization.jpg\|thumb\|520px\|In die Zementproduktion integrierte CO<sub>2</sub>-Mineralisierung. Die traditionelle Zementproduktion ist rot gekennzeichnet, die Nutzung von CO<sub>2</sub> in der Zementproduktion ist blau markiert.]]		[[Bild:CO2 mineralization.jpg\|thumb\|520px\|In die Zementproduktion integrierte CO<sub>2</sub>-Mineralisierung. Die traditionelle Zementproduktion ist rot gekennzeichnet, die Nutzung von CO<sub>2</sub> in der Zementproduktion ist blau markiert.]]
	=== Bauindustrie ===		=== Bauindustrie ===
	In der Bauindustrie gilt vor allem der Zementsektor einerseits als ein Bereich, in dem ~~CO2~~-Emissionen auch um die Mitte des Jahrhunderts zu einem großen Teil nicht zu vermeiden sein werden, andererseits aber auch als eine Möglichkeit, ~~CO2~~ dauerhaft zu speichern. Die Produktion von Zement ist seit Mitte des letzten Jahrhunderts schneller gestiegen als die Weltbevölkerung. Trotz erheblicher Verbesserungen der Energieeffizienz in den letzten Jahrzehnten werden die Energie- und Prozessemissionen für 2019 auf 2,1 bis 2,5 Gt ~~CO2~~-Äquivalent oder 14 bis 17 % der gesamten globalen direkten industriellen Treibhausgas-Emissionen geschätzt. Die Emissionen stammen aus dem Energieverbrauch für die hohen Temperaturen von 800-1400 °C für die Umwandlung von Kalkstein in Zementklinker. 40% der Emissionen entsteht durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen zur Prozesserhitzung, 60% durch die Freisetzung des im Kalkstein gebundenen Kohlendioxids. Schätzungsweise 15-30% an Kohlendioxid werden bei der Aushärtung des Materials wieder gebunden.<ref name="IPCC AR6, WGIII, Ch. 11 2022">IPCC AR6, WGIII (2022): Climate Change 2022. Mitigation of Climate Change, 11.4.1.2</ref>		In der Bauindustrie gilt vor allem der Zementsektor einerseits als ein Bereich, in dem CO<sub>2</sub>-Emissionen auch um die Mitte des Jahrhunderts zu einem großen Teil nicht zu vermeiden sein werden, andererseits aber auch als eine Möglichkeit, CO<sub>2</sub> dauerhaft zu speichern. Die Produktion von Zement ist seit Mitte des letzten Jahrhunderts schneller gestiegen als die Weltbevölkerung. Trotz erheblicher Verbesserungen der Energieeffizienz in den letzten Jahrzehnten werden die Energie- und Prozessemissionen für 2019 auf 2,1 bis 2,5 Gt CO<sub>2</sub>-Äquivalent oder 14 bis 17 % der gesamten globalen direkten industriellen Treibhausgas-Emissionen geschätzt. Die Emissionen stammen aus dem Energieverbrauch für die hohen Temperaturen von 800-1400 °C für die Umwandlung von Kalkstein in Zementklinker. 40% der Emissionen entsteht durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen zur Prozesserhitzung, 60% durch die Freisetzung des im Kalkstein gebundenen Kohlendioxids. Schätzungsweise 15-30% an Kohlendioxid werden bei der Aushärtung des Materials wieder gebunden.<ref name="IPCC AR6, WGIII, Ch. 11 2022">IPCC AR6, WGIII (2022): Climate Change 2022. Mitigation of Climate Change, 11.4.1.2</ref>

	Technologien zur Nutzung von Kohlenstoff in der Bauindustrie können einerseits während der Aushärtungsphase des Betons eingesetzt werden, andererseits beim Mischen von Beton. Die weltweite Bevölkerungszunahme und Verstädterung lassen auch zukünftig einen hohen Bedarf an Betonbaumaterial erwarten und damit auch eine breite Möglichkeit, ~~CO2~~ zu speichern. Schätzungen gehen davon aus, dass um die Mitte des Jahrhunderts 0,1-1,4 Gt ~~CO2~~ auf diese Weise gebunden werden könnten.<ref name="Ravikumar 2021" />		Technologien zur Nutzung von Kohlenstoff in der Bauindustrie können einerseits während der Aushärtungsphase des Betons eingesetzt werden, andererseits beim Mischen von Beton. Die weltweite Bevölkerungszunahme und Verstädterung lassen auch zukünftig einen hohen Bedarf an Betonbaumaterial erwarten und damit auch eine breite Möglichkeit, CO<sub>2</sub> zu speichern. Schätzungen gehen davon aus, dass um die Mitte des Jahrhunderts 0,1-1,4 Gt CO<sub>2</sub> auf diese Weise gebunden werden könnten.<ref name="Ravikumar 2021" />

	Strunge et al. (2022)<ref name="Strunge 2022">Strunge, T., P. Renforth & M. Van Der Spek, M. (2022): [https://doi.org/10.1038/s43247-022-00390-0 Towards a business case for ~~CO2~~ mineralisation in the cement industry.] Commun Earth Environ 3, 59</ref> stellen für die Bauindustrie fest, dass die ~~CO2~~-Mineralisierung durch die Speicherung von ~~CO2~~ und die Substitution von konventionellem Zement die Treibhausgasemissionen der Zementindustrie um 8-33% reduzieren könnte. Der ~~CO2~~-Einsatz in der Zementherstellung befindet sich dabei in einer früheren Phase als der für die Betonhärtung, bei dem es sich um einen technologisch ausgereiften Prozess handelt. Dass der Produktionsprozess sich jedoch schnell auf ~~CO2~~-Nutzung umstellt, ist eher unwahrscheinlich, da die Bauindustrie als konservativ gilt und neue Baumaterialien daher nur schwer auf den Markt dringen.<ref name=IEA 2019" /> Dafür bleibt das genutzte Kohlendioxid im Beton sehr langfristig gespeichert.		Strunge et al. (2022)<ref name="Strunge 2022">Strunge, T., P. Renforth & M. Van Der Spek, M. (2022): [https://doi.org/10.1038/s43247-022-00390-0 Towards a business case for CO<sub>2</sub> mineralisation in the cement industry.] Commun Earth Environ 3, 59</ref> stellen für die Bauindustrie fest, dass die CO<sub>2</sub>-Mineralisierung durch die Speicherung von CO<sub>2</sub> und die Substitution von konventionellem Zement die Treibhausgasemissionen der Zementindustrie um 8-33% reduzieren könnte. Der CO<sub>2</sub>-Einsatz in der Zementherstellung befindet sich dabei in einer früheren Phase als der für die Betonhärtung, bei dem es sich um einen technologisch ausgereiften Prozess handelt. Dass der Produktionsprozess sich jedoch schnell auf CO<sub>2</sub>-Nutzung umstellt, ist eher unwahrscheinlich, da die Bauindustrie als konservativ gilt und neue Baumaterialien daher nur schwer auf den Markt dringen.<ref name=IEA 2019" /> Dafür bleibt das genutzte Kohlendioxid im Beton sehr langfristig gespeichert.

	== Einzelnachweise ==		== Einzelnachweise ==