Kohlenstoffbindung: Was es ist und wie es auftritt

Neben natürlichen Formen versprechen Technologien, Kohlenstoff direkt aus der Luft zu binden

Kohlenstoffbindung

Unter Kohlenstoffbindung versteht man den Prozess der Entfernung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre. Dieser Prozess wird natürlich durchgeführt, indem Pflanzen durch Photosynthese gezüchtet und Ozean und Boden absorbiert werden.

Menschliche Aktivitäten wie Entwaldung, Verbrennung fossiler Brennstoffe und die Verwendung von Kalkstein zur Herstellung von Zement sind die Hauptursachen für den raschen Anstieg des Kohlendioxidgehalts (CO2) in der Atmosphäre, der zur globalen Erwärmung beiträgt.

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Um den Treibhauseffekt zu verringern, hat die Kyoto-Konferenz 1997 das Konzept der Kohlenstoffbindung verankert, um die Anreicherung von CO2 in der Atmosphäre einzudämmen und umzukehren. Die häufigste Form der Kohlenstoffbindung wird auf natürliche Weise von Wäldern durchgeführt. In der Wachstumsphase benötigen Bäume eine sehr große Menge Kohlenstoff, um sich zu entwickeln. Dabei wird das CO2 aus der Atmosphäre in Form von Kohlenhydraten durch Photosynthese gebunden, die schließlich in die Zellwand der Bäume eingebaut werden.

Diese natürliche Form der Kohlenstoffbindung trägt dazu bei, die Menge an CO2 in der Atmosphäre erheblich zu verringern: Jeder Hektar Wald, der sich entwickelt, kann 150 bis 200 Tonnen Kohlenstoff aufnehmen. Aus diesem Grund ist die Entwaldung ein Hauptfeind der Kohlenstoffbindung, da das Fällen von Bäumen die Freisetzung von CO2 fördert, das von Pflanzen gebunden wird.

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Neben Bäumen und Wäldern wie dem Amazonas findet die Kohlenstoffbindung natürlich auch in den Ozeanen statt, die Kohlenstoff einfangen, um die Verkalkungsprozesse verschiedener Meeresorganismen aufrechtzuerhalten. Überschüssiger Kohlenstoff in der Atmosphäre stört jedoch diesen natürlichen Absorptionsprozess und führt zu einer Versauerung der Ozeane.

Die Erhaltung der natürlichen Mittel zur Kohlenstoffbindung ist wichtig, um zu verhindern, dass die Erde in einen "dauerhaften Treibhauseffekt" eintritt. Das Studium und die Erforschung künstlicher Technologien zur Kohlenstoffabscheidung und -bindung sind weitere Methoden, mit denen die Auswirkungen der Luftverschmutzung auf die Umwelt gemindert werden können.

Technologien zur Kohlenstoffbindung

Im Jahr 2010 begann eine neue Technologie, CO2 direkt aus der Umgebungsluft zu gewinnen und zu entfernen. Das von Peter Eisenberger Graciela Chichilnisky und Edgar Bronfman gebildete Global Thermostat (GT) entwickelt und vertreibt sogenannte "Carbon Negative" -Lösungen. Diese Lösung basiert auf der Sequestrierung von Kohlenstoff aus der Umgebungsluft bei niedrigen Temperaturen und einer Konzentration von etwa 400 ppm. Nach der Entfernung von CO2 verteidigen die Entwickler von GT den Verkauf von Mengen auf dem Kohlenstoffmarkt, vermeiden neue Emissionen und fördern die Suche nach erneuerbaren Energien. Dieser gebundene Kohlenstoff kann jedoch ebenso wie die herkömmliche CCS-Abscheidung auch unter Tage transportiert und gelagert werden.

Traditionelles CCS? Die Kohlenstoffbindung ist in der Industrie bereits bekannt. Seit 1930 haben einige Industrien begonnen, Kohlenstoff zu binden und ihre Emissionsreduzierung zu verringern, bevor sie mit der Atmosphäre in Kontakt kommen, dh bevor sie die Schornsteine ​​verlassen - im Gegensatz zu der Technologie, die direkt aus der Luft erfasst wird.

Diese Technologie namens Carbon Capture and Storage (CCS) , die auf diesen traditionellen Technologien basiert, löste so viele Spekulationen aus, dass das Zwischenstaatliche Gremium für Klimawandel (IPCC) 2005 einen Sonderbericht zu diesem Thema veröffentlichte politische Entscheidungsträger, Ingenieure und Wissenschaftler, die im Bereich des Klimaschutzes tätig sind, besser informieren.

Und worum geht es bei dieser Technologie? Laut der CCS Association, die seit 2005 das Geschäft im Bereich Sequestrierung und Speicherung fördert, ist CCS eine Technologie, mit der bis zu 90% der Kohlendioxidemissionen erfasst werden können, die bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe in industriellen Prozessen oder bei der Stromerzeugung entstehen.

Wie es funktioniert? Das CCS besteht aus drei Hauptteilen: Erfassung, Transport und Lagerung.

Kohlenstoffbindung

Die Kohlenstoffbindung, auch als Kohlenstoffabscheidung bezeichnet, kann auf drei verschiedene Arten und Prozesse erfolgen: Nachverbrennung, Vorverbrennung und Autogenverbrennung. Die Nachverbrennung fängt CO2 nach der Verbrennung fossiler Brennstoffe mit Luft mit Hilfe eines Lösungsmittels ab, das CO2 absorbiert und von anderen Gasen trennt. Die Vorverbrennung fängt CO2 ab, bevor flüssiger, fester oder gasförmiger Kraftstoff verbrannt wird. Brennstoffe werden in zwei Reaktoren zu CO2 und Wasserstoff verarbeitet - letzterer wird als Wärmeerzeuger oder CO2-freie Energie verwendet. Schließlich besteht die Oxy-Fuel-Verbrennung aus der Verbrennung des Primärbrennstoffs mit Sauerstoff anstelle von Luft, so dass das entstehende Gas hauptsächlich aus Wasserdampf und CO2 besteht.Erleichterung der Kohlenstoffbindung aufgrund seiner höheren Konzentration. Diese Technik erfordert jedoch eine vorherige Trennung von Sauerstoff von der Luft.

Transport

Dieser gesamte Sequestrierungsprozess wird durchgeführt, damit CO2 komprimiert und durch Pipelines transportiert werden kann - unter Verwendung derselben Technologie wie diejenigen, die bereits Erdgas transportieren -, unter anderem durch Schiffe und Lastwagen. Die CCS Association gibt an, dass jährlich Millionen Tonnen für kommerzielle Zwecke transportiert werden, und weist darauf hin, dass für die Entwicklung dieser Infrastruktur ein erhebliches Potenzial besteht.

Kohlenstoffspeicherung

Und welcher Teil geht CO2 in den Untergrund? Die Optionen für die geologische Speicherung von CO2 sind: tiefe Grundwasserleiter, Höhlen oder Salzstöcke, Gas- oder Ölreservoirs und Kohleschichten. Da sich diese geologischen Formationen mehrere Kilometer unter der Erde befinden, würde CO2 dauerhaft weit von der Atmosphäre entfernt gespeichert und die Auswirkungen der Emissionen wären viel geringer.

Schauen Sie sich das Video zur Zero Emissions Platform auf CCS an: