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
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
Zielsetzung und Themenbereiche
Die Arbeit untersucht die Relevanz und Umsetzbarkeit von Carbon Capture and Storage (CCS) Technologien als Instrument im Kampf gegen den menschengemachten Klimawandel. Dabei wird der natürliche Kohlenstoffkreislauf analysiert, um die Effektivität künstlicher Abscheidungs- und Speicherverfahren kritisch zu bewerten und deren ökonomische sowie politische Rahmenbedingungen zu beleuchten.
- Analyse des natürlichen Kohlenstoffkreislaufs und der Bedeutung von CO2-Senken.
- Untersuchung technischer Verfahren zur CO2-Abscheidung aus industriellen Abgasen.
- Evaluation von Speicheroptionen wie salinen Aquiferen sowie entleerten Öl- und Gasfeldern.
- Bewertung politischer Steuerungsinstrumente wie des Emissionsrechtehandels.
- Diskussion der Risiken und der langfristigen Effizienz von CCS-Technologien.
Auszug aus dem Buch
1 Einleitung und Motivation
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 allgemeingewertigen, 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 Kraftwerke“ zu erläutern.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung und Motivation: Einführung in die Problematik des Klimawandels und Darstellung der Zielsetzung der Arbeit bezüglich der Analyse von CCS-Technologien.
2 Eigenschaften von CO2: Detaillierte Betrachtung der physikalischen und chemischen Eigenschaften von Kohlendioxid sowie dessen industrieller Nutzung.
3 Entwicklung und Folgen des CO2-Anstiegs seit der Industrialisierung: Untersuchung des Anstiegs der CO2-Konzentration und der daraus resultierenden klimatischen Folgen seit Mitte des 18. Jahrhunderts.
4 Natürlicher Kohlenstoffkreislauf und CO2-Senken: Analyse der natürlichen Austauschprozesse zwischen Atmosphäre, Biosphäre, Hydrosphäre und Lithosphäre.
5 Künstliche Verfahren zur Reduzierung von CO2 aus der Luft: Kritische Bewertung von Maßnahmen zur künstlichen Kohlenstoffspeicherung, wie der „Düngung“ und technischen Ansätzen.
6 Dauerhafte Reduzierung von CO2-Emissionen: Ausführliche Diskussion politischer Instrumente, wie dem Emissionsrechtehandel, und technischer Verfahren der CO2-Abscheidung in Kraftwerken.
7 Möglichkeiten zur dauerhaften Speicherung von CO2: Vorstellung geologischer Speicheroptionen und Darstellung laufender Pilotprojekte.
8 Risiken: Diskussion der Sicherheitsaspekte und Risikotypisierungen bei der dauerhaften Speicherung von Kohlendioxid im Untergrund.
9 Fazit: Zusammenfassende Bewertung der CCS-Technologie als notwendige, aber nicht alleinige Übergangslösung zur Erreichung der Klimaziele.
Schlüsselwörter
Klimawandel, Kohlenstoffdioxid, CO2, CCS, Carbon Capture and Storage, Treibhausgas, Kohlenstoffkreislauf, Emissionsrechtehandel, Geologische Speicherung, Klimaschutz, Kraftwerksemissionen, Anthropogener Klimawandel, Speicherpotentiale, Klimapolitik, Energiewende.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Bachelorarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Problematik des menschengemachten CO2-Ausstoßes und untersucht, ob und wie CCS-Technologien (Carbon Capture and Storage) zur Reduzierung von Treibhausgasen beitragen können.
Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?
Die Arbeit deckt ein breites Spektrum ab, von den chemisch-physikalischen Grundlagen von CO2 über den natürlichen Kohlenstoffkreislauf bis hin zu politischen Klimaschutzmaßnahmen und technischen Details der CO2-Abscheidung.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage der Arbeit?
Das Hauptziel ist die Untersuchung der Effektivität von CCS als Klimaschutzinstrument, wobei sowohl die technische Machbarkeit als auch die ökonomischen und politischen Rahmenbedingungen kritisch hinterfragt werden.
Welche wissenschaftliche Methode wird in der Arbeit verwendet?
Es handelt sich um eine theoretische Arbeit, die auf einer umfassenden Literaturanalyse und der Auswertung von Daten internationaler Organisationen wie des IPCC basiert.
Was steht im inhaltlichen Hauptteil im Fokus?
Der Hauptteil gliedert sich in die Analyse der natürlichen Kohlenstoffflüsse, die Darstellung technischer Abscheidungsverfahren (z.B. Pre- und Post-Combustion) sowie die Untersuchung verschiedener geologischer Speicheroptionen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit am besten?
Klimawandel, CO2, Carbon Capture and Storage (CCS), Kohlenstoffkreislauf und Klimapolitik sind die zentralen Begriffe, die den Kern der Arbeit definieren.
Wie bewertet der Autor die Rolle fossiler Brennstoffe in der Zukunft?
Der Autor sieht fossile Kraftwerke trotz des notwendigen Ausbaus erneuerbarer Energien in naher Zukunft weiterhin als Bestandteil des Energiemixes, weshalb CCS als temporäre Übergangstechnologie eine wichtige Rolle spielt.
Welche spezifischen Risiken werden im Zusammenhang mit der CO2-Speicherung genannt?
Es werden vor allem das Risiko von Leckagen in den Speicherformationen, potenzielle Auswirkungen auf das Grundwasser sowie die Korrosionsgefahr bei der Verwendung alter Bohrstellen thematisiert.
- Citation du texte
- Christian Bartels (Auteur), 2013, Nachhaltige Verfahren zur Reduzierung von CO2-Emissionen fossiler Kraftwerke und die Sequestrierung des Treibhausgases mittels Carbon Capture and Storage (CCS), Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/302120
