Haustech 10/2017

Waschen und Speichern

(Foto: Michael Staub)
Die Gaszugabe im Gewächshaus beschleunigt das Wachstum der Pflanzen. (Foto: Michael Staub)
In diesem Verdichter wird das konzentrierte CO2 verflüssigt. (Foto: Michael Staub)
Michael Staub /

Eine neue Luftwäsche-Anlage in Hinwil filtert CO2 direkt aus der Umgebungsluft. Mit der neuen Technik der Schweizer 
Firma Climeworks soll langfristig auch die sichere Speicherung des Gases im Untergrund möglich sein.

Auf dem Dach der KVA Hinwil ertönt ein regelmässiges Rieseln. Bevor die Verbrennungsgase durch den hohen Schornstein entlassen werden, müssen sie den Elektrofilter durchströmen. An den elektrisch geladenen Blechwänden bleiben Stäube und Partikel hängen. Alle 20 Minuten werden diese Bleche automatisch geklopft. Pro Tag filtert man so elf Tonnen schwermetallhaltiger Flugasche aus dem Rohgas. Etwa dreissig Meter Luftlinie entfernt steht eine zweite Filteranlage. In drei aufeinandergestapelten Schiffscontainern sind insgesamt 18 Aggregate montiert. Wer sich nähert, sieht zuerst die grossen Ventilatoren auf deren Rückseite. Was aussieht wie eine Mischung aus Batmobil und Tragflächenboot, ist die Luftwäsche-Anlage der Climeworks AG. Sie filtert CO2 aus der Umgebungsluft.

Das technische Verfahren heisst «Direct Air Capture». Es funktioniert mittels CO2-Kollektoren. Der Ventilator auf der Rückseite saugt die Luft durch den grossen Ansaugstutzen auf der Vorderseite. Im Gerät passiert die Luft eine spezielle Filtermatte, die unter anderem aus modifizierter Zellulose besteht. In regelmässigen Abständen werden diese Filtermatten gleichsam ausgekocht. Grosse Lamellen verschliessen die Ansaugstutzen, und durch die von der KVA bezogene 
Abwärme wird das im Filter gebundene CO2 wieder gasförmig. Über Leitungen strömt es in den Pufferungs-Container. Dort füllt sich ein grosser, schwarzer Gasballon langsam mit dem Gas. Im Nachbarcontainer wird das Gas von einem Verdichter verflüssigt und in einem Tank gespeichert.

Gut für Tomaten

Das langfristige Ziel von Climeworks ist die Speicherung von CO2 im Untergrund. So weit ist es in Hinwil noch nicht. Das gespeicherte CO2 wird stattdessen in das wenige hundert Meter entfernte Gewächshaus der Gebrüder Meier AG geleitet. Das Unternehmen gehört zu den grossen Gemüseproduzenten der Region und beliefert unter anderem Migros und Coop mit Cherrytomaten und Gurken. Wie viele Schweizer Gemüseproduzenten setzt man auch hier auf die «Begasung» der Pflanzen. Bekanntlich nehmen diese CO2 auf und produzieren im Gegenzug Sauerstoff. Die Gaszugabe führt zu einem schnelleren Wachstum von bis zu 20 Prozent. Genaue Prozentwerte sind gemäss Fritz Meier, Geschäftsleiter Gemüsekulturen, schwer zu nennen: «Fast alle Produzenten geben CO2 zu, gerade in Gewächshäusern.» Bis vor wenigen Monaten bezog die Firma das Gas aus fossiler Quelle. Immer wieder hielt ein Lastwagen vor dem Gewächshaus, um den Gastank aufzufüllen. Nun wird dieser quasi frisch ab Atmosphäre vom KVA-Dach gespiesen. Ein konsequenter Schritt, wie Meier anmerkt: «Dieses Gewächshaus ist klimaneutral. Wir haben es eigens hier gebaut, damit wir es mit Fernwärme aus dem KVA-Netz heizen können.»

Just am Eröffnungstag der Anlage in Hinwil zogen sich die USA vom Pariser Klimaschutzabkommen zurück. Die neue Technik stiess deshalb auf ein weltweites Medienecho. Valentin Gutknecht, Mediensprecher bei Climeworks, betont jedoch, es handle sich um einen ersten Schritt: «Das Gas wird in einen organischen Kohlenstoffkreislauf eingebracht und nicht einfach in die Atmosphäre geblasen.» Die Verlangsamung ist damit das erste Etappenziel von Climeworks. Der nächste Schritt, an dem man unter anderem in Island intensiv forscht, ist die langfristige und sichere Einlagerung von CO2 im Untergrund.

Negative Emissionen

Für diese «Carbon Storage»-Konzepte gibt es gute Gründe. Denn alleine mit den vorgeschriebenen Emissionsreduktionen kann der globale CO2-Ausstoss kaum auf das nötige Mass gedrückt werden. Hier kommen «negative Emissionen» ins Spiel. So beschreibt man Verfahren, die der Erdatmosphäre dauerhaft CO2 entziehen. Solche Verfahren sind aus Sicht von Thomas Stocker zwingend. Der weltweit bekannte Klimaphysiker und Professor an der Universität Bern hält dazu fest: «Die Reduktion der CO2-Emissionen genügt nicht, um das 2-Grad-Ziel zu erreichen. Ab 2050 sind dazu negative Emissionen notwendig.» Falls die Technologien und Verfahren zum Erzielen solcher Negativemissionen nicht global skalierbar seien, «ist das 2-Grad-Ziel ernsthaft gefährdet», meint Stocker.

Den Wert negativer Emissionen hat man auch beim Bundesamt für Energie (BFE) erkannt. Es unterstützt die Anlage im Rahmen seines Pilot-, Demonstrations- und Leuchtturmprogramms mit einer Fördersumme von 1,1 Millionen Franken. Das kurzfristige Geschäftsmodell mit Anwendungen für Nischenmärkte wie Gemüsebau oder Getränkeherstellung sei weniger zentral als der längerfristige strategische Wert der Technologie, sagt BFE-Mediensprecherin Marianne Zünd: «Interessant ist die Herstellung synthetischer Treibstoffe mittels erneuerbarer Energie und aus der Luft abgeschiedenem CO2.» Zudem sei die CO2-Abscheidung eine Schlüsseltechnologie zur Schliessung des Kohlenstoffkreislaufs. Und nicht zuletzt liefert das Projekt laut Zünd «neue und interessante Erkenntnisse zur technischen Umsetzung, dem Energie- und CO2-Umsatz sowie der Wirtschaftlichkeit von CO2-Abscheidung aus atmosphärischer Luft».

Ehrgeizige Ziele

Die Anlage in Hinwil kann derzeit etwa 900 Tonnen CO2 pro Jahr aus der Luft gewinnen. Doch schon bald soll es schneller weitergehen, denn die Firma hat Grosses vor: «Unsere Vision ist es, bis ins Jahr 2025 ein Prozent der globalen CO2-Emissionen abzuscheiden», sagt Valentin Gutknecht. Dieses eine Prozent entspricht etwa 300 Millionen Tonnen CO2 pro Jahr. Zumindest technisch sei dies möglich, verspricht die Firma: «Unsere Technik ist beliebig skalierbar, es gibt keine Systemgrenze», meint Gutknecht. Die 18 Kollektoren in Hinwil zeigen also lediglich das Machbare «en miniature».

Nach dem Bau der Anlage kennt man die Kapitalkosten. Nun sollen durch den Dauerbetrieb auch die genauen Betriebskosten ermittelt werden. Ein zentraler Aspekt ist dabei der Energiebedarf. Die Schweizer Kennzahlen lassen sich jedoch nur bedingt auf andere Projekte übertragen, wie Gutknecht meint: «Die Rentabilität von Luftwäsche-Anlagen hängt stark von der lokalen Situation ab. Auf manchen Inseln, ebenso in Teilen Afrikas und Südamerikas ist industriell hergestelltes CO2 kaum verfügbar oder sehr teuer.» In solchen Regionen könne man bereits heute zu Marktpreisen produzieren, etwa durch den Bau einer Anlage in der Nähe einer Getränkefabrik.

Politik und Technologie

Damit die von Climeworks avisierten negativen Emissionen im Gigatonnenbereich realisiert werden können, braucht es allerdings einen markant höheren Preis für CO2-Emissionen. Der Ausstoss einer Tonne wird derzeit mit wenigen Dutzend Franken oder Euro belegt. Dieser Preis ist lächerlich im Vergleich zum Schaden, den die Emissionen anrichten. Für angemessene Preise, die auch externe Kosten berücksichtigen, wird man die Emissionshandelssysteme neu ausrichten müssen, und zwar nicht nur in Europa, sondern weltweit.

Während die politische Diskussion darüber allzuoft nur auf die Kosten fokussiert, müsste insbesondere die Industrie auch die Chancen erkennen. Darauf weist Thomas Stocker hin: «Die Dekarbonisierung, also das Überwinden unserer Abhängigkeit von den fossilen Brennstoffen, ist die vierte industrielle Revolution. Jede der bisherigen industriellen Revolutionen schuf neue Arbeitsplätze und brachte einmalige Chancen für Unternehmer und Gesellschaft.» Wer in diesem Rennen früh dabei sein, werde zu den Gewinnern gehören, sagt Stocker: «Wer, wenn nicht die innovative Schweiz, soll dieses Rennen anführen?»