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Deutsche Ingenieurskunst: Rettet diese CO2-Saugmaschine die Erde?

Mit CO2-Filtern lässt sich Kohlendioxid aus der Luft saugen. Das Gas kann eingelagert, neutralisiert oder sogar in Treibstoff umgewandelt werden. Potenziell ein Milliardengeschäft – wenn da nicht ein paar Hürden wären.

Von den Capital-Redakteuren Claus Hecking und Nils Kreimeier

Climeworks

Climeworks-Anlage auf dem Dach der Müllverbrennungsanlage in Hinwil

Picture Alliance

Das ist also das Gerät, das unser Klimaproblem lösen soll. Es steht auf dem Dach einer Müllverbrennungsanlage im Städtchen Hinwil bei Zürich. Brummt vor sich hin, während es vorn Luft aus der Umgebung ansaugt und hinten wieder auspustet, im Grunde wie ein Ventilator. Genau so sieht die Anlage auch aus: wie eine Batterie aus 18 mannshohen Ventilatoren, sechs nebeneinander, drei übereinander. Doch die Maschine des deutsch-schweizerischen Start-ups Climeworks kann mehr als bloß Luft umwälzen. Ihre 18 Kollektoren filtern Kohlendioxid (CO2) aus der Umgebung, sie reinigen die Luft von Treibhausgas. Das ist revolutionär. Die Anlage ist weltweit die erste, mit der sich CO2 ausfiltern, sammeln und kommerziell vermarkten lässt.

Dieser Artikel entstammt der September-Ausgabe der Capital. Die aktuelle Ausgabe können Sie hier erwerben

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Erfunden haben die Maschine zwei deutsche Ingenieure: Jan Wurzbacher und Christoph Gebald. Die Idee kam den beiden, als sie gemeinsam Maschinenbau an der ETH Zürich studierten. "Als wir dann die Entwicklung der Anlage im großen Maßstab starteten, sagten viele: 'Das schafft ihr nicht, das kriegt ihr nicht hin'", erinnert sich Wurzbacher, ein hochgewachsener Mittdreißiger mit Dreitagebart und leuchtenden Augen. "Aber wir haben es geschafft."

Heute betreibt Climeworks 14 Sauganlagen in sechs Ländern, darunter die Schweiz, Italien, Island, auch in Karlsruhe wird CO2 abgesaugt. Das Apple der erneuerbaren Energien solle Climeworks werden, hat Gebald einmal gesagt. Er und Wurzbacher haben bereits um die 50 Millionen Euro von internationalen Geldgebern eingesammelt, Hauptfinanzier ist die Zürcher Kantonalbank. Bei Wettbewerbern aus den USA sind unter anderem der Ölmulti Chevron, der Rohstoffkonzern BHP Billiton sowie Microsoft-Gründer Bill Gates eingestiegen. Investoren, denen es nicht nur ums grüne Gewissen geht – sie wollen Rendite.

Ein Milliardengeschäft

CO2-Sauger könnten ein Multimilliardengeschäft werden, weil die globale Erwärmung so rapide voranschreitet. Schon jetzt liegt die Durchschnittstemperatur des Planeten um 1,1 Grad höher als im vorindustriellen Zeitalter. Den Anstieg auf zwei Grad, besser noch auf anderthalb Grad zu begrenzen ist das Ziel, das auf diversen Weltklimakonferenzen beschworen wurde. Dazu müssten die Emissionen radikal sinken. Doch trotz aller guten Vorsätze steigen sie weiter.

Auf der Website des Berliner Klimaforschungsinstituts MCC tickt eine symbolische Uhr. Mit jeder Sekunde schrumpft dort das verbliebene Kohlendioxidbudget der Menschheit: die maximale Menge, die wir noch emittieren dürfen. Für das Erwärmungsziel von 1,5 Grad sind es aktuell etwas weniger als 360 Milliarden Tonnen CO2 – das entspricht derzeit dem globalen Ausstoß von nicht einmal neun Jahren. Für das Zwei-Grad-Ziel sind noch 1100 Milliarden Tonnen CO2 drin – die wären in 26 Jahren ausgestoßen. Danach dürften wir dann gar kein Treibhausgas mehr emittieren, weder durch Industrieproduktion noch durch Landwirtschaft oder Flugzeuge, von Kraftwerken ganz zu schweigen.

"Wir werden unser CO2-Budget überziehen", sagt Jan Minx, Forscher am MCC und Professor für Klimawandel an der Universität Leeds. "Und dann werden wir den CO2-Bruttoausstoß noch immer nicht auf null gebracht haben." Der Wissenschaftler sieht nur einen Ausweg: Man muss das CO2, das wir jetzt in die Atmosphäre blasen, später wieder aus ihr entfernen. Auch in vielen Szenarien des Weltklimarats IPCC zur Begrenzung der Erwärmung spielen solche sogenannten negativen Emissionen eine tragende Rolle.

Nur mit technischen Neuerungen also wird sich die Menschheit aus der Lage befreien können, in die sie technische Neuerungen gebracht haben. Die Quadratur des Kreises wäre es, CO2 zu annehmbaren Kosten aus der Luft zu filtern und damit gutes Geld zu verdienen. Tech-Start-ups rund um den Planeten wetteifern um die beste Methode: Carbon Engineering aus Kanada, Global Thermostat aus den USA, Ineratec aus Karlsruhe – und eben Climeworks.

Wurzbacher und Gebald sind vorne mit dabei im Rennen, aber noch weit weg vom Massengeschäft. Ihre Filteranlage in Hinwil, die 2017 startete, erntet im Jahr 900 Tonnen CO2. Das entspricht in etwa den Emissionen von 170 Erdbewohnern. Um den globalen CO2-Ausstoß zu neutralisieren, müssten 40 Millionen solcher Anlagen laufen.

Teures Kohlendioxid

Wurzbacher weiß, wie weit der Weg ist. Gut 500 Euro kostet es in Hinwil, eine Tonne CO2 aus der Luft zu filtern. Ein teurer Spaß. Im EU-Emissionsrechtehandel kosten Lizenzen zur Verschmutzung etwa 25 Euro pro Tonne. Selbst die Aktivisten von Fridays for Future fordern nur eine CO2-Steuer von 180 Euro pro Tonne.

Immerhin kann Climeworks das gefilterte CO2 weiterverkaufen. Das Unternehmen hat eine Leitung zur Gärtnerei der Gebrüder Meier gelegt, die ein paar Hundert Meter neben der Müllverbrennungsanlage sitzt. Die Gemüsebauern setzen das Kohlendioxid in ihren Gewächshäusern ein. Gurken, Auberginen, Tomaten wachsen dort an meterhohen Pflanzen. In Bodennähe sind schwarze Schläuche angebracht, fast lautlos strömt das Climeworks-Gas heraus. Die CO2-Zufuhr ist eine Art Doping für Pflanzen: Sie regt die Fotosynthese an und lässt sie schneller wachsen. Das bedeutet mehr Ertrag ohne Qualitätseinbußen. Die CO2-behandelten Tomaten und Gurken sind knackig, saftig, aromatisch.

Auch Coca-Cola kauft bei Climeworks ein, denn erst Kohlendioxid, vulgo Kohlensäure, lässt Softdrinks prickeln. Was ihm die Abnehmer zahlen, verrät Wurzbacher nicht. Üblich ist im Handel ein Preis von 200 bis 250 Euro pro Tonne CO2.

Allerdings ist der Bedarf von Gewächshausgärtnern und Brauseproduzenten übersichtlich. Er wird die Unmengen an Kohlendioxid nicht aufwiegen, die fossile Kraftwerke, Autos und Industriebetriebe ausstoßen. Wohin also mit dem ganzen herausgefilterten Gas? Eine Option wären unterirdische CO2-Lagerstätten. Doch die könnten ähnliche Ängste auslösen wie Atommülldepots. Climeworks und andere Wettbewerber arbeiten deshalb daran, das CO2 umzuwandeln. Etwa zu Stein.

Das Verfahren, das wie Alchemie anmutet, wird im isländischen Geothermiekraftwerk Hellisheiði bereits praktiziert. Mit Dampf aus dem Untergrund werden dort Turbinen angetrieben. Das CO2, das Climeworks im Pilotprojekt Carb-Fix gemeinsam mit dem Versorger Reykjavik Energy aus dem Dampf herausfiltert, wird mit Wasser vermengt und zurück in mehrere Hundert Meter Tiefe gepumpt. Dort reagiert das Gemisch mit Mineralien. Das Endprodukt ist ein künstliches CO2-Gestein, das nie wieder Probleme verursacht. Allerdings ist der Prozess noch teurer als die reine Filtertechnik. Wer soll das bezahlen?

Sprit aus CO2

Kommerziell attraktiver ist es, das CO2 in synthetischen Treibstoff zu verwandeln. Daran arbeiten alle Wettbewerber: Climeworks, Carbon Engineering, Global Thermostat – und der deutsche Pionier Ineratec.

Wenn Philipp Engelkamp Besuchern zeigen will, was er macht, öffnet er einen Metallschrank, in dem kleine Plastikflaschen stehen. Darin: Kraftstoffe, mit denen sich Motoren oder Flugzeugturbinen betreiben lassen. Engelkamp und sein Team von Ineratec haben den CO2-neutralen Sprit selbst hergestellt, indem sie Treibhausgase wie Kohlendioxid und Methan dort umwandeln, wo sie entstanden sind.

Engelkamp, 28, hat sein Unternehmen in einer ehemaligen Siemens-Werkshalle in einem Karlsruher Industriepark angesiedelt. Sein Geschäft basiert auf einem bekannten chemischen Prozess. Zunächst wird aus Wasser mittels Elektrolyse Wasserstoff gewonnen, der dann mit CO2 zusammengebracht und in weiteren Schritten zum synthetischen Kraftstoff veredelt wird. Das Verfahren ist nicht neu, wurde bisher aber vor allem in großen Kraftwerksanlagen eingesetzt, unter Einsatz von Strom, der nicht klimaneutral erzeugt wurde, und durch Umwandlung fossiler Gase. Auch wenn dabei am Ende CO2-Kraftstoff herauskommt, ist der Prozess insgesamt nicht nachhaltig.

Engelkamp und seine beiden Mitgründer machen es anders. Sie haben das Verfahren so abgewandelt, dass es sich nun auch im kleineren Maßstab und im Bereich der erneuerbaren Energien einsetzen lässt. Ihre Reaktoren finden in einem Standardcontainer Platz und können so flexibel überall eingesetzt werden, wo es regenerative Energien gibt. Betreibt ein Energieversorger beispielsweise ein Wasserkraftwerk und eine Biogasanlage, kann er daneben einen Ineratec-Container aufstellen – und das CO2 aus der Biogasanlage mit Energie aus dem Wasserkraftwerk in Treibstoff umwandeln.

Ineratec plant zu expandieren. "Eigentlich will ja jeder CO2 reduzieren", sagt Engelkamp. "Wir machen im Grunde seit unserer Gründung Gewinn." Ein Vorzeigeprojekt betreibt das Unternehmen im schweizerischen Laufenburg, gemeinsam mit der Volkswagen-Tochter Audi und dem Stromversorger Energiedienst. Mit Wasserkraft wandeln sie dort CO2 in synthetischen Diesel und Industriewachse um.

Sowohl das Herausfiltern von CO2 wie auch seine Umwandlung in Treibstoff fressen enorme Mengen an Energie. Trotzdem können synthetische Kraftstoffe sinnvoll sein. Schließlich ist die komplette Umstellung auf fossilfreie Technologien bei der Stromerzeugung einfacher als im Verkehr. Ein Elektro-Passagierflugzeug etwa, das vergleichbare Kapazitäten wie der Airbus A320 oder die Boeing 737 hätte, erscheint heute utopisch – die Batterie wäre schlicht zu schwer. Umso größer könnte das Interesse an CO2-neutralen Treibstoffen werden, um die Emissionsbilanz im Flugverkehr zu verbessern.

Filter statt Autos

Die Ziele, die man sich bei Climeworks setzt, klingen gewagt. Ein Prozent aller weltweiten Emissionen wollen die Schweizer bereits 2025 aus der Luft filtern. Dafür müssten sie mindestens 400.000 Anlagen wie die in Hinwil verkaufen, bauen und installieren. Unrealistisch, sagen Kritiker. Prinzipiell machbar, behauptet Wurzbacher – aber nur, wenn die Politik entsprechende Rahmenbedingungen setze. Würden zum Beispiel Unternehmen gezwungen, für die Verschmutzung der Atmosphäre einen Preis in der Größenordnung von 100 bis 150 Dollar pro Tonne CO2 zu bezahlen, ließe sich die Nachfrage nach Filtertechniken im großen Maßstab ankurbeln. Geld würde Wurzbacher zusätzlich durch den Verkauf des gefilterten CO2 verdienen. Und wenn Climeworks erst einmal Anlagen in Serie baut, hofft Wurzbacher, seine Betriebskosten auf unter 100 Dollar pro Tonne drücken zu können.

Noch bauen sie bei Climeworks die Kollektoren von Hand zusammen, Stück für Stück. Auch die Autoherstellung habe mal so begonnen, sagt Wurzbacher. Heute produziere VW mehr als zehn Millionen Fahrzeuge pro Jahr. Das Gleiche sei im Prinzip mit seinen Anlagen möglich: "Ein Auto und ein Kollektor sind beide grob gesagt eine Tonne Stahl, nur ist der Kollektor längst nicht so komplex." Wer weiß – vielleicht werden eines Tages nicht mehr CO2-Schleudern in Masse gefertigt, sondern CO2-Schlucker.

Dieser Artikel entstammt der September-Ausgabe der Capital