Dekarbonisierung: Was steckt dahinter?

Unsere Welt basiert auf kohlenstoffhaltigen Materialien, die CO₂-Emissionen verursachen. Klimaneutralität ohne Dekarbonisierung ist deshalb undenkbar.

Deutschland soll dem neuen Koalitionsvertrag zufolge bis 2045 klimaneutral werden. Damit das gelingt, ist eine Dekarbonisierung der Wirtschaft notwendig. Dekarbonisierung bedeutet im Grunde, Kohlenstoff und dessen Emissionen zu ersetzen.

Ein einfaches Beispiel ist die Energieindustrie: Dort sorgen kohlenstoffhaltige Energieträger wie Kohle oder Erdöl für hohe CO₂-Emissionen. Das Gleiche gilt beispielsweise in Autos, die Benzin oder Diesel verwenden, oder in Industrieanlagen mit Gasbrennern. Für Klimaneutralität brauchen wir Alternativen zu den kohlenstoffbasierten Energieträgern. 

Laut einer Studie von 2015 stammen etwa 85 Prozent der Treibhausgasemissionen in Deutschland aus der Verbrennung solcher Energieträger. Und auch in den Jahren danach bleibt Energiegewinnung für den größten Teil der Treibhausgase verantwortlich. Es gibt aber auch noch andere Quellen, zum Beispiel die Zementherstellung oder die Landwirtschaft.

Hinweis: Es gibt nicht nur kohlenstoffbasierte Treibhausgase wie CO₂ oder Methan, sondern auch noch viele andere. Dazu gehören beispielsweise Lachgas oder Schwefelhexafluorid. Für echte Klimaneutralität dürfen wir auch diese Treibhausgase nicht mehr ausstoßen. CO₂ und Methan machen in Deutschland allerdings den größten Anteil der Treibhausgasemissionen aus.

Dekarbonisierung der Energieträger: Darauf kommt es an

Wie oben erwähnt, machen fossile Energieträger den größten Teil der CO₂-Emissionen aus. Folglich ist die Energiewende wahrscheinlich der wichtigste Teil der Dekarbonisierung. Die genannte Studie aus dem Jahr 2015 hat sich drei verschiedene Szenarien angeschaut, wie Deutschland bis 2050 (annähernd) klimaneutral werden kann. Diese drei Maßnahmen waren in allen drei Szenarien entscheidend:

• starker Ausbau der erneuerbaren Energien
• bessere Energieeffizienz
• Elektrifizierung (verstärkter Einsatz von Strom als Endenergieträger)

Im Gebäudesektor werden zum Beispiel vermehrt strombetriebene Wärmepumpen statt Gasheizungen genutzt. Elektrifizierung bedeutet beispielsweise, Elektroautos anstelle von Verbrennern zu nutzen. Sie beinhaltet aber auch „Power-to-X„-Techniken. Dabei wird Strom (aus erneuerbaren Energien) genutzt, um beispielsweise klimafreundliche Kraftstoffe zu produzieren.

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Dekarbonisierung der Energieträger: Aktueller Stand und Herausforderungen

Laut dem UBA haben die CO₂-Emissionen aus der Verbrennung fossiler Energieträger von 1990 bis 2023 bereits um etwa 46 Prozent abgenommen. Dafür haben allerdings nicht nur erneuerbare Energien gesorgt, sondern auch, dass einige Kohlekraftwerke durch etwas klimafreundlichere Gaskraftwerke ersetzt wurden. Für eine vollständige Dekarbonisierung müssten jedoch auch Gaskraftwerke irgendwann weichen.

Der Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromproduktion in Deutschland lag 2023 bei etwa 56 Prozent. Das ist nicht wenig, doch ganz reibungslos geht die Entwicklung nicht voran. Beispielsweise wird Stand Anfang 2024 im Süden des Landes zu wenig Ökostrom produziert, im Norden jedoch zu viel – und die Infrastruktur zum Transport fehlt noch.

Die Ampelkoalition möchte laut Koalitionsvertrag den Anteil der erneuerbaren Energien bis 2030 auf 80 Prozent des Strombedarfs erhöhen. Dazu sollen auf möglichst allen geeigneten Flächen Solaranlagen entstehen und auf zwei Prozent der Landfläche Windkraftanlagen.

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Eine große Herausforderung für die Dekarbonisierung ist auch der Verkehrssektor. Hier sind die CO₂-Emissionen seit 1995 gar nicht zurückgegangen. In absoluten Zahlen haben sie sich sogar erhöht. Das liegt unter anderem am angestiegenen Straßengüterverkehr und der Beliebtheit von Dieselfahrzeugen. Die Ampelkoalition bekennt sich zumindest zu dem Ziel der EU-Kommission, dass ab 2035 nur noch „CO₂-neutrale“ Fahrzeuge auf den Markt kommen sollen. Ob das reicht und wie das erreicht werden soll, bleibt unklar – zumal auch der Schiff- und der Flugverkehr klimaneutral werden müssen.

In der Industrie könnte Carbon Leakage in Zukunft ein stärkeres Problem werden. Der Begriff bezeichnet die Strategie von Unternehmen, in Staaten mit niedrigeren Umweltstandards auszuweichen. Die Androhung von Carbon Leakage ist dementsprechend ein beliebtes Druckmittel gegen Maßnahmen wie höhere CO₂-Preise. Um dagegenzuhalten möchte die neue Regierung vor allem auf EU-Ebene den Green Deal voranbringen.

Dekarbonisierung in der Zementindustrie

Wie erwähnt gibt es auch CO₂-Emissionen, die nicht aus der Verbrennung fossiler Energieträger stammen. Ein Beispiel ist die Zementindustrie. Bei der Herstellung von Zement wird CO₂ frei, das aus seinem Rohstoff Kalkstein stammt. Dieses CO₂ hat also nicht direkt damit zu tun, auf welche Weise der Kalk erhitzt wird. Selbst wenn dies klimaneutral geschieht, verliert der Kalk trotzdem CO₂. Das lässt sich nicht verhindern. Dennoch gibt es Möglichkeiten, die CO₂-Bilanz zumindest zu verbessern:

• Die Abwärme aus den Verbrennungsprozessen lässt sich weiternutzen.
• Der Anteil des gebrannten Kalks im Zement lässt sich zu einem gewissen Grad verringern und zum Beispiel durch Flugasche ersetzen.
• Es gibt Forschungsprojekte zu klimafreundlichen Zement-Alternativen. Beispielsweise könnte durch das sogenannte „Carbon Capture and Storage“-Verfahren (CCS) CO₂ eingefangen und schließlich unterirdisch gelagert werden. In Deutschland ist diese Speicherung jedoch Stand 2024 noch verboten. Stattdessen gibt es auch den Ansatz, das Gas als Rohstoff zu nutzen:

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Letztendlich kommen wir wohl nicht darum herum, wesentlich weniger Zement zu benutzen. Das bedeutet einerseits weniger Zement im Beton und andererseits weniger Beton.

Das Bundesumweltministerium fördert Projekte zur CO₂-Reduktion in Industrien, bei denen dies sehr schwierig ist. Das trifft nicht nur auf die Zementindustrie zu, sondern zum Beispiel auch die Chemie- und Stahlindustrie.

Dekarbonisierung in der Landwirtschaft

In der Landwirtschaft ist nicht nur CO₂ ein Problem. Dessen Emissionen lassen sich beispielsweise senken, indem Landmaschinen klimafreundlich betrieben werden. Besonders problematisch sind in der Landwirtschaft laut dem UBA jedoch

• Methan-Emissionen von Wiederkäuern und durch Gärungsprozesse sowie
• Lachgas-Emissionen durch den Einsatz von Stickstoffdünger.

In der Landwirtschaft geht es also nicht um Dekarbonisierung im engeren Sinne. Trotzdem ist es sinnvoll, sie hier zu erwähnen, da sie laut UBA für fast acht Prozent der Treibhausgasemissionen in Deutschland verantwortlich ist. Zudem sind die Emissionen der Landwirtschaft in den letzten Jahren kaum zurückgegangen.

Wichtige Maßnahmen im Bereich der Landwirtschaft sind zum Beispiel:

• Humus-Aufbau und -Erhalt fördern, da dieser viel CO₂ speichert
• weniger Tierhaltung
• weniger Lebensmittelverschwendung
• Emissionsärmere Düngung

Fazit zur Dekarbonisierung

Dieser Artikel kann nur einen knappen Überblick über die Herausforderungen der Dekarbonisierung geben. Zu vielfältig sind die Quellen von CO₂-Emissionen in unserer Gesellschaft und zu komplex die nötigen Dekarbonisierungsmaßnahmen.

Die Verflechtungen der verschiedenen Sektoren machen das nicht einfacher. Beispielsweise sind nachwachsende Rohstoffe klimafreundliche Energieträger, die aber in Flächenkonkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion stehen.

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Oder in der Zementindustrie: Flugasche oder Hüttensand können Zement klimafreundlicher machen. Doch sie stammen unter anderem aus der Stahlindustrie, die aus Klimaschutzgründen in Zukunft schrumpfen muss.

Ganz offensichtlich sind die Probleme, wenn es um Elektrifizierung geht. Mit grünem Strom lassen sich viele Industriezweige und auch der Verkehr nachhaltiger machen. Allerdings schaffen wir es schon bei unserem jetzigen Stromverbrauch nicht, diesen aus erneuerbaren Energien zu decken.

Das unterstreicht noch einmal die Dringlichkeit sofortiger, weitreichender Maßnahmen und zeigt, dass alle Bereiche zusammengedacht werden müssen. Es reicht beispielsweise nicht, nur an die Stromerzeugung zu denken. Ebenso wenig scheint es sinnvoll, sich vollkommen auf rettende Technologien wie „Direct Air Capture“ zu verlassen – aus das direkte Entnehmen von CO₂ aus der Luft.

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Überarbeitet von Denise Schmucker

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