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Dekarbonisierung: Was steckt dahinter?

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Foto: CC0 / Pixabay / seagul

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 von solchen Energieträgern. Es gibt aber auch noch andere Quellen, wie die Zementherstellung oder die Landwirtschaft.

Hinweis: Es gibt nicht nur Kohlenstoff-basierte 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 oben verlinkte Studie 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)

Vor allem im Gebäudesektor ist bei der Energieeffizienz demnach noch viel Luft nach oben. 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.

Dekarbonisierung der Energieträger: Aktueller Stand und Herausforderungen

Der Kohleausstieg ist für die Dekarbonisierung unausweichlich.
Der Kohleausstieg ist für die Dekarbonisierung unausweichlich. (Foto: CC0 / Pixabay / catazul)

Laut dem Umweltbundesamt haben die CO2-Emissionen aus der Verbrennung fossiler Energieträger von 1990 bis 2020 bereits um etwa 40 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 müssen jedoch auch Gaskraftwerke irgendwann weichen. Das wird zu neuen Herausforderungen führen, da erneuerbare Energieträger wie Sonneneinstrahlung oder Wind nicht permanent zur Verfügung stehen.

Der Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromproduktion in Deutschland lag 2020 bei etwa 46 Prozent. Das ist nicht wenig, doch in den letzten Jahren ist der Ausbau der erneuerbaren Energien – insbesondere der Windkraft – ins Stocken geraten. Die Ampelkoalition möchte laut Koalitionsvertrag den Anteil der erneuerbaren Energien bis 2030 auf 80 Prozent des Strombedarfs erhöhen. Dazu sollen auf möglichst alle geeigneten Flächen Solaranlagen entstehen und auf zwei Prozent der Landfläche Windkraftanlagen.

Eine große Herausforderung für die Dekarbonisierung ist auch der Verkehrssektor. Hier sind die CO2-Emissionen seit 1990 gar nicht zurückgegangen. 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 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. Hier möchte die neue Regierung vor allem auf EU-Eben den Green Deal voranbringen.

Dekarbonisierung in der Zementindustrie

Die Zementindustrie verursacht hohe CO2-Emissionen.
Die Zementindustrie verursacht hohe CO2-Emissionen. (Foto: CC0 / Pixabay / BeJan)

Wie oben beschrieben, 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, dass aus dem 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. Sie stehen jedoch noch am Anfang.

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

Kühe produzieren klimaschädliches Methan.
Kühe produzieren klimaschädliches Methan. (Foto: CC0 / Pixabay / Shutterbug75)

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

  • Methan-Emissionen von Wiederkäuern und Gärungsprozessen 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 etwa 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:

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. 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 mal die Dringlichkeit von sofortigen, weitreichenden Maßnahmen und zeigt, dass alle Bereiche zusammengedacht werden müssen. Es reicht beispielsweise nicht, nur an die Stromerzeugung zu denken. Ebenso wenig ist es sinnvoll, sich auf rettende Technologien wie „Direct Air Capture“ zu verlassen. Möglichkeiten, CO2 wieder aus der Atmosphäre zu holen, haben in diesem Artikel bisher keine Rolle gespielt. Denn bisher gibt es keine Technik, die in den nächsten Jahren bereits im großen Stil einsetzbar sein wird.

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