Nachhaltige Verfahren zur Reduzierung von CO2-Emissionen fossiler Kraftwerke und die Sequestrierung des Treibhausgases mittels Carbon Capture and Storage (CCS)

Bachelor Thesis , 2013 , 58 Pages , Grade: 1,7

Geography / Earth Science - Physical Geography, Geomorphology, Environmental Studies

Eines der größten Probleme des 21. Jahrhunderts stellt der Klimawandel dar. Es wird angenommen, jedoch nicht eindeutig bestätigt, dass durch den massiven, menschenverursachten Ausstoß von Kohlenstoffdioxid und den weiterhin ungehinderten
Anstieg von Treibhausgasen in der Atmosphäre, die Klimaerwärmung verstärkt wird und die Welt dadurch vor einer noch nie dagewesenen Herausforderung steht.
Um dem Klimawandel entgegenzuwirken, erfordert es neue politische, technische und wissenschaftliche Strategien sowie ein Umdenken des persönlichen Lebensstils aus Verbrauchersicht. Für das Erreichen des sogenannten „2-Grad-Ziels“ rechnen Wissenschaftler mit Kosten von ca. einem Prozent des globalen Bruttoinlandsprodukts. Diese aktuelle Problematik hat mich dazu motiviert, das Thema meiner Bachelorarbeit den allgegenwertigen, natürlichen Prozessen und technische Methoden zur Abscheidung und Speicherung von CO2, die bereits heute angewendet werden, zu widmen. Die Ziele durch diese Verfahren und Methoden sind, die Emission von Treibhausgasen nachhaltig zu verringern, den atmosphärischen Kohlenstoffdioxidanstieg zu reduzieren und in Kraftwerken abgeschiedenes CO2 in möglichen Reservoiren dauerhaft zu speichern. Das Ziel der Arbeit ist neben der Hinterfragung, ob der anthropogene CO2-Anstieg wirklich den Grund für den globalen Temperaturanstieg darstellt, das grundlegende Prinzip des natürlichen
Kohlenstoffkreislaufes und darauf aufbauende, künstliche Verfahren zu erörtern sowie bereits praktizierte und in der Forschung stehende Techniken zur Abscheidung von CO2-Emissionen „fossiler Kraftwerken“ zu erläutern. Weiterhin ist das Ziel dieser Arbeit das Erstellen eines Überblicks über die erfolgversprechendsten Methoden und den wirtschaftlichen Nutzwert der verschiedenen Arten und Möglichkeiten zur Abscheidung und Speicherung des Kohlenstoffdioxids. Auch die politischen Maßnahmen zur CO2-Einsparung, mit dem
gesonderten Bezug auf Emissionsrechtehandel, werden betrachtet, da dieser dahingehend für Kraftwerksbetreiber interessant ist, dass aufgrund des Rechtehandels die Möglichkeit besteht, CO2 einzusparen, ohne die eigenen Emissionswerte zu reduzieren. Ferner wird betrachtet, ob
die Sequestrierung von CO2 eine sinnvolle Lösung zum Entgegenwirken des Klimawechsels darstellt. Dabei werden aktuelle Forschungsstände zur Technologie „Carbon Capture and Storage“ überprüft und ein Resultat gezogen, ob CCS für den Klimaschutz ausreicht oder ein anderer Weg eingeschlagen werden sollte.

Inhaltsverzeichnis

• DANKSAGUNG
• ABBILDUNGSVERZEICHNIS
• TABELLENVERZEICHNIS
• FORMELVERZEICHNIS
• ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS
• 1 EINLEITUNG UND MOTIVATION
• 2 EIGENSCHAFTEN VON CO2
• 2.1 Physikalische Eigenschaften
• 2.2 Chemische Eigenschaften
• 2.3 Industrielle Verwendung
• 3 ENTWICKLUNG UND FOLGEN DES CO2-ANSTIEGS SEIT DER INDUSTRIALISIERUNG
• 4 NATÜRLICHER KOHLENSTOFFKREISLAUF UND CO2-SENKEN
• 4.1 Wissenschaftliche Unklarheiten
• 4.2 Kurzfristiger Kreislauf
• 4.2.1 Biosphäre
• 4.2.2 Hydrosphäre
• 4.2.3 Atmosphäre
• 4.3 Langfristiger Kreislauf
• 4.3.1 Lithosphäre
• 5 KÜNSTLICHE VERFAHREN ZUR REDUZIERUNG VON CO2 AUS DER LUFT
• 5.1 Düngung der Kohlenstoffsenken
• 5.2 Technische Methoden
• 6 DAUERHAFTE REDUZIERUNG VON CO2-EMISSIONEN
• 6.1 Politische Maßnahmen
• 6.1.1 Lastenteilung (Burden Sharing)
• 6.1.2 Emissionsrechtehandel
• 6.1.3 Clean Development Mechanism
• 6.2 CO2-Abscheidung in Kraftwerken
• 6.2.1 Pre-Combustion
• 6.2.2 Post-Combustion
• 6.2.3 Oxyfuel-Verfahren
• 6.3 Stahl- und Betonindustrie
• 6.4 CO2-Transport
• 6.5 Ökonomische Effizienz
• 7 MÖGLICHKEITEN ZUR DAUERHAFTEN SPEICHERUNG VON CO2
• 7.1 Saline Aquifere
• 7.2 Entleerte Ölfelder
• 7.3 Entleerte Gasfelder
• 7.4 Nicht abbaubare Kohleflöze
• 7.5 Künstliche Mineralisierung
• 7.6 Ozeanspeicherung
• 7.7 Speicherpotentiale
• 7.8 Projekte
• 7.8.1 Das Weyburn-Midale CO2-EOR Projekt
• 7.8.2 Sleipner-Projekt
• 7.8.3 In Salah-Projekt
• 7.8.4 CO2SINK
• 7.8.5 CLEAN
• 8 RISIKEN
• 9 FAZIT
• 10 LITERATURVERZEICHNIS

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit dem Kreislauf des Kohlenstoffs und der Speicherung in Senken. Sie untersucht die Auswirkungen des steigenden CO2-Ausstoßes durch fossile Brennstoffe auf das Klima und die Umwelt. Darüber hinaus werden nachhaltige Verfahren zur Reduzierung von CO2-Emissionen sowie die Sequestrierung des Treibhausgases mittels CCS (Carbon Capture and Storage) analysiert.

• Der natürliche Kohlenstoffkreislauf und seine Störungen durch den Menschen
• Die Folgen des CO2-Anstiegs für das Klima und die Umwelt
• Möglichkeiten zur Reduzierung von CO2-Emissionen
• Technologien zur Abscheidung und Speicherung von CO2 (CCS)
• Risiken und Chancen der CO2-Sequestrierung

Zusammenfassung der Kapitel

Die Arbeit beginnt mit einer Einleitung, die die Motivation für die Untersuchung des Themas erläutert. Anschließend werden die physikalischen und chemischen Eigenschaften von CO2 sowie seine industrielle Verwendung dargestellt. Kapitel 3 beleuchtet die Entwicklung und die Folgen des CO2-Anstiegs seit der Industrialisierung. Kapitel 4 untersucht den natürlichen Kohlenstoffkreislauf und die Rolle von CO2-Senken. Kapitel 5 befasst sich mit künstlichen Verfahren zur Reduzierung von CO2 aus der Luft. Kapitel 6 analysiert verschiedene Ansätze zur dauerhaften Reduzierung von CO2-Emissionen, einschließlich politischer Maßnahmen, CO2-Abscheidung in Kraftwerken und der Stahl- und Betonindustrie. Kapitel 7 behandelt die Möglichkeiten zur dauerhaften Speicherung von CO2 in verschiedenen geologischen Formationen, wie z.B. Salinen, entleerten Ölfeldern und Kohleflözen. Abschließend werden die Risiken der CO2-Sequestrierung diskutiert und ein Fazit gezogen.

Schlüsselwörter

Kohlenstoffkreislauf, CO2-Emissionen, fossile Brennstoffe, Klimawandel, CO2-Senken, CCS (Carbon Capture and Storage), Sequestrierung, Nachhaltigkeit, Emissionsreduktion, Umweltschutz, Risikomanagement.

• College: University of Potsdam (Institut für Erd- und Umweltwissenschaften)
• Grade: 1,7
• Author: Christian Bartels (Author)
• Publication Year: 2013
• Pages: 58
• Catalog Number: V302120
• ISBN (eBook): 9783956875861
• ISBN (Book): 9783668005549
• Language: German
• Tags: kreislauf, kohlenstoffs, speicherung, senken, verfahren, reduzierung, co2-emissionen, kraftwerke, sequestrierung, treibhausgases, carbon, capture, storage