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s/carbon dioxid removal/carbon dioxide removal/gi

Ressortforschungsplan 2024, Begleitforschung zur Umweltwirkung der Kohlenstoffwirtschaft

Verschiedene Klimaschutzszenarien zeigen eine unterschiedliche Menge an unvermeidbaren Restemissionen im Jahr 2045. Um bis dahin Treibhausgasneutralität zu erreichen, sollen technische Senken ergänzend zu natürlichen Senken genutzt werden, um diese Emissionen auszugleichen. Dafür steht ein begrenzter Speicherplatz zur Verfügung, der bisher fast ausschließlich für CO2 aus fossilen Prozessen genutzt wird. In dem Forschungsvorhaben 'Begleitforschung zur Umweltwirkung der Kohlenstoffwirtschaft' wird die Speicherung von CO2 in geologischen Formationen betrachtet. Um eine langfristig sichere Einlagerung zu gewährleisten, werden Anforderungen an ein Verfahren zur Identifikation umweltverträglicher CO2-Speicher geprüft, sowie an ein dauerhaftes Monitoring. Weiterhin werden die Auswirkungen von Leckagen auf Klima und Umwelt analysiert. Ein möglicher Markthochlauf von der CCS-Technologie wird betrachtet hinsichtlich der notwendigen Ressourcen, möglichen Konkurrenzen und des Zeitbedarfs zum Aufbau einer CO2-Infrastruktur.

Großtechnisch skalierbare Direct Air Capture Technologie für die Produktion von eFuels auf Basis von Luft-CO2, Teilvorhaben: CO2-Desorptionseinheit und Wirtschaftlichkeitsanalyse der Skalierungskonzepte

In dem beantragten Vorhaben soll eine bereits erprobte, effiziente und für die Synthese von eFuels ausgelegte DAC-Technologie des ZSW, die bislang als Demonstrator im Maßstab 1 kg/h CO2 (DAC1) validiert wurde, aufgegriffen in Kooperation mit den Projektpartnern ela und atmosfair industrialisiert und erstmalig in den Maßstab 100 kg/h CO2 (DAC100) umgesetzt werden. Die Wäscher-basierte Technologie zeichnet sich durch eine kontinuierliche Betriebsweise, Nutzung von Prozessabwärmen (Elektrolyse bzw. nachgelagerte Synthese) und insbesondere eine einfache Skalierbarkeit aus. Beim Engineering des DAC100-Prototypen sollen insbesondere auch für die Industrialisierung relevanten Aspekte wie Fertigbarkeit in Serie, Robustheit und Recyclingfähigkeit der eingesetzten Materialien berücksichtigt werden. Ziel des Vorhabens ist es, die Technologie im Maßstab DAC100 in realer Einsatzumgebung im e-gas-Anlagenkomplex in Werlte zu betrieben und durch Vermessung der Performancedaten zu validieren. Hierzu wird die Technologie zur CO2-Bereitstellung in den Produktionsstandort für regeneratives Methan und LNG des Projektpartners ela integriert und im Demonstrationsbetrieb über mehrere Tausend Stunden betrieben. Ziel des Projektes und der begleitenden Wirtschaftlichkeitsanalysen ist es, die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens nachzuweisen und die nächsten Skalierungsschritte in den energietechnischen relevanten Tonnen-Maßstab vorzubereiten. Es ist geplant, dass die Anlage nach Projektende im e-gas-Anlagenkomplex in Werlte weiterbetrieben und regeneratives Luft-CO2 für die dortigen Syntheseprozesse bereitstellt.

Hydrogen Evolution Coupled with DAC, Teilprojekt B

Hydrogen Evolution Coupled with DAC, SupplHyInno Rhineland: Hydrogen Evolution Coupled with DAC (HyInnoHECC) - A

CO2-Entnahme durch Alkalinitätserhöhung - Potenzial, Nutzen und Risiken, Vorhaben: Alkalinitätserhöhung im offenen Ozean

Carbonate chemistry from laboratory incubation experiments using water samples from the Elbe conducted in 2023

This dataset comprises key carbonate chemistry parameters measured and calculated in incubation experiments under different experimental conditions. pH, water temperature, and salinity were measured with a WTW multimeter (MultiLine® Multi 3630 IDS). Total alkalinity was determined by open-cell titration with an 888 Titrando (Metrohm). Saturation state of calcite and aragonite were calculated using phreeqpython, a Python wrapper of the PhreeqC engine (Vitens 2021) with pH, water temperature, total alkalinity, and major ions as major input, and phreeqc.dat as database for the thermodynamic data (Parkhurst and Appelo 2013). As the original Elbe water was supersaturated with carbon dioxide (CO2) with respect to the atmosphere, its partial pressure of CO2 (pCO2) level decreased during the incubation period with open flasks, which caused an adjustment of calcite saturation state (ΩC) for ambient air conditions. To adapt for the impact of pCO2 variations during the experiment, saturation state of calcite and aragonite was calculated assuming an equilibrium with an atmospheric pCO2 of 415 ppm (normalized ΩC and normalized aragonite sautration state ΩA). Since ion concentrations were measured for only a small number of samples, the ion concentrations of the remaining samples were reconstructed using stoichiometry based on the initial solution composition and total alkalinity. The concentrations of conservative ions (Na+, K+, Cl-, SO42-) were assumed remain constant, while ions related to carbonate precipitation (Ca2+, Mg2+) were calculated based on changes in measured alkalinity (see Figure 5 of the associated paper). Detailed analysis and calculation procedures are described in the Method section of the associated paper.

Das 1,5-Grad-Ziel nach dem Übereinkommen von Paris

<p>Was ist eigentlich wirklich damit gemeint, wenn vom „1,5-Grad-Ziel“ für das Klima gesprochen wird? Woher kommt dieser Wert und wie wird er gemessen? Was passiert, wenn wir das Ziel überschreiten – gibt es danach noch ein Zurück unter 1,5 Grad Erderwärmung? Dieser Text geht auf die Hintergründe des 1,5-Grad-Ziels ein und erklärt, warum wir dieses Ziel in Reichweite halten müssen.</p><p>Mit der Verabschiedung des Übereinkommens von Paris (ÜvP) auf der Weltklimakonferenz im Dezember 2015 setzte sich die Weltgemeinschaft das gemeinsame Ziel, dass „der Anstieg der durchschnittlichen Erdtemperatur deutlich unter 2 °C über dem vorindustriellen Niveau gehalten wird und Anstrengungen unternommen werden, um den Temperaturanstieg auf 1,5 °C über dem vorindustriellen Niveau zu begrenzen […]“. Das darin enthaltene <a href="https://www.umweltbundesamt.de/dokument/das-15-degc-ziel-nach-dem-uebereinkommen-von-paris/">1,5-Grad-Ziel</a> wurde in den folgenden Jahren zum Maßstab des politischen Handelns im globalen ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimaschutz#alphabar">Klimaschutz</a>⁠. Die Bedeutung dieser Temperaturobergrenze für den Schutz von Menschen und Umwelt wurde unter anderem durch den <a href="https://www.de-ipcc.de/256.php">Sonderbericht des Weltklimarats</a> (Intergovernmental Panel on Climate Change, ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/i?tag=IPCC#alphabar">IPCC</a>⁠) aus dem Jahr 2018 über 1,5 Grad globale Erwärmung unterstrichen.</p><p>Hier das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/11901/dokumente/20250415_uba50_factsheet_1komma5_grad_ziel_final.pdf">UBA-Positionspapier zum 1,5-Grad-Ziel</a> lesen.&nbsp;</p><p>Was bedeutet das 1,5-Grad-Ziel?</p><p>Das 1,5-Grad-Klimaziel, das 2015 im ÜvP festgelegt wurde, bezieht sich auf den Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur im Vergleich zum vorindustriellen Niveau (1850-1900). Eine Erwärmung um 1,5 Grad würde zwar immer noch erhebliche Auswirkungen haben, aber diese wären deutlich weniger katastrophal als eine Erwärmung von zwei Grad oder mehr.</p><p>Im ÜvP selbst wurde die Basislinie, also der genaue Referenzzeitraum, für vorindustrielle Messungen nicht definiert. Der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/i?tag=IPCC#alphabar">IPCC</a>⁠ verwendet jedoch eine Basislinie von 1850 bis 1900. Dies ist der früheste Zeitraum mit zuverlässigen, nahezu globalen Messungen.</p><p>Ein kurzer Ausflug in die Geschichte</p><p>Das 1,5-Grad-Ziel wurde 2015 im Rahmen des ÜvP festgelegt, aber seine Wurzeln reichen weiter zurück:</p><p>Warum 1,5 Grad?</p><p>Wissenschaftliche Erkenntnisse und Studien, größtenteils zusammengetragen in den Berichten des ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/i?tag=IPCC#alphabar">IPCC</a>⁠, haben gezeigt, dass eine Erwärmung über 1,5 Grad hinaus schwerwiegende und möglicherweise irreversible Auswirkungen auf das ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klima#alphabar">Klima</a>⁠ haben kann. Schon bei 1,5 Grad Erwärmung sind Meeresspiegelanstiege, der Verlust großer Eisflächen, Hitzewellen und die Bedrohung für Inselstaaten signifikant. Bei zwei Grad globaler Erwärmung und darüber hinaus werden sehr wahrscheinlich irreversible Kipppunkte erreicht, die das ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimasystem#alphabar">Klimasystem</a>⁠ destabilisieren und unumkehrbare Veränderungen nach sich ziehen würden.</p><p>Zu den drastischen Auswirkungen des fortschreitenden Klimawandels zählen:</p><p>Haben wir die 1,5-Grad-Marke schon überschritten?</p><p>Im Jahr 2024 wurde durch aktuelle Messdaten der europäischen Klimadaten-Agentur Copernicus bestätigt, dass die Erde erstmals ein volles Jahr lang eine Erwärmung von mehr als 1,5 Grad über dem vorindustriellen Niveau erreicht hat. <br>Das bedeutet jedoch noch nicht, dass das langfristige Ziel des ÜvP bereits überschritten ist. Die globale Erwärmung wird als langjährige Durchschnittstemperatur (in der Regel 20- bis 30-jährige Mittel) gemessen, nicht anhand einzelner heißer Jahre oder Monate, da kürzere Zeiträume stark von natürlichen Schwankungen dominiert werden können. Legt man den aktuellen Erwärmungstrend zugrunde, würde die Welt zwischen 2030 und 2040 das 1,5-Grad-Ziel langfristig überschreiten.</p><p>Wie lässt sich das 1,5-Grad-Ziel noch erreichen?</p><p>Die Debatte um die Einhaltbarkeit und die Auslegung des 1,5-Grad-Ziels verdeutlicht, wie dringend wir globalen und wirksamen ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimaschutz#alphabar">Klimaschutz</a>⁠ brauchen und wie komplex die politischen, wirtschaftlichen und technologischen Herausforderungen sind, die damit einhergehen. Während einige Fachleute skeptisch sind, ob das ÜvP-Ziel überhaupt noch erreichbar ist, gibt es immer noch Hoffnung, dass der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimawandel#alphabar">Klimawandel</a>⁠ durch rasches Handeln auf ein erträgliches Maß begrenzt werden kann. Um das Ziel von 1,5 Grad zu erreichen, müssten die globalen Treibhausgasemissionen bis 2030 um 43 Prozent im Vergleich zu 2019 reduziert werden, bis 2035 dann um 60 Prozent, und spätestens in den frühen 2050er Jahren muss die Bilanz des Ausstoßes und der Entnahme von CO2 aus der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a>⁠ mittels Senken ausgeglichen sein - also globale CO2-Neutralität erreicht werden.</p><p>Dies erfordert drastische Maßnahmen wie die Reduktion der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und eine ambitioniertere Förderung erneuerbarer Energien. Weltweit müssen die Emissionen stark gesenkt und bis auf nicht vermeidbare Restemissionen reduziert werden. Internationale Kooperationen im Klimaschutz, insbesondere zwischen großen Emittenten wie den USA, China und der EU, werden als entscheidend angesehen.</p><p>Ein Überblick der wichtigsten Klimaschutz-Maßnahmen:</p><p>Was passiert, wenn wir 1,5 Grad überschreiten? Gibt es danach noch einen Weg zurück?</p><p>Ein „Overshoot“, also ein Überschreiten der 1,5-Grad-Marke würde schwerwiegende Folgen haben. Beispielsweise wäre das Schmelzen der Eisschilde auf Grönland und in der Antarktis kaum mehr aufzuhalten, was den Meeresspiegel langfristig ansteigen ließe. Auch das Risiko von Extremwetterereignissen wie Dürren und Hitzewellen würde zunehmen.</p><p>Es wäre theoretisch möglich, auch nach einem Overshoot wieder eine Absenkung unter die 1,5-Grad-Marke zu erreichen. Dies würde aber enorme Anstrengungen und neben der ohnehin nötigen Stärkung natürlicher CO2-Senken wie Wäldern den großflächigen Einsatz von Technologien zur Kohlenstoffdioxidabscheidung und -speicherung bedeuten. Diese Technologien, die CO2 aus der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a>⁠ entfernen und beispielsweise in geologischen Formationen speichern, sind bisher nur in kleinem Maßstab verfügbar, extrem teuer, ressourcenintensiv und ihre potenziellen Auswirkungen auf die Umwelt sind (noch) nicht absehbar. Deshalb ist es wichtig, den globalen Temperaturanstieg so gering wie möglich zu halten: Jede noch so kleine vermiedene Temperaturerhöhung zählt. Eine vorübergehende Überschreitung der 1,5-°C-Marke muss im Ausmaß so gering und in der Dauer so kurz wie möglich gehalten werden. Denn jedes Überschreiten kann schwerwiegende und möglicherweise irreversible Veränderungen im ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimasystem#alphabar">Klimasystem</a>⁠ zur Folge haben, mit unvorhersehbaren Auswirkungen auf Menschen und Umwelt. Daher gilt weiterhin die Prämisse, frühzeitig und konsequent zu handeln, um solche Szenarien zu vermeiden.</p><p>Für wen gilt das 1,5-Grad-Ziel?</p><p>Das 1,5-Grad-Ziel gilt für alle Länder, die das ÜvP unterzeichnet haben. Insgesamt 195 Länder haben sich verpflichtet, nationale <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/internationale-eu-klimapolitik/zukunft-der-klimapolitik/ausgestaltung-nationaler-klimaschutzbeitraege-ndc">Klimaschutzbeiträge (Nationally Determined Contributions, NDCs)</a> zu erstellen, um ihre Treibhausgasemissionen zu reduzieren und Anpassungsstrategien zu entwickeln. Diese Unterschiede sind wichtig:</p><p>Fazit: Das 1,5-Grad-Ziel ist nach wie vor von zentraler Bedeutung für die internationale Klimapolitik. Ziel ist, die Begrenzung des globalen Temperaturanstiegs auf 1,5 Grad in Reichweite zu halten. Darüber hinaus ist das ÜvP völkerrechtlich bindend. Um gefährliche Auswirkungen ungebremster Erderwärmung zu verhindern oder zu minimieren, muss die Weltgemeinschaft weiterhin ambitionierte Klimaschutzmaßnahmen umsetzen. Die Begrenzung der Erderwärmung bedeutet eine lebenswertere Zukunft für uns alle und ist für vulnerable Gesellschaften und Gruppen sowie auch für viele bedrohte Arten und die ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Biodiversitt#alphabar">Biodiversität</a>⁠ überlebensnotwendig.</p><p>Hier weiterlesen: Das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/11901/dokumente/20250415_uba50_factsheet_1komma5_grad_ziel_final.pdf">UBA-Positionspapier zum 1,5-Grad-Ziel nach dem Übereinkommen von Paris</a>.</p>

Treibhausgasneutralität und die Ziele der natürlichen Kohlenstoffsenke sind noch erreichbar

Aktuelle sektorübergreifende Szenarienarbeiten des Umweltbundesamtes zeigen, dass mit einer ambitionierten Minderungsstrategie Treibhausgasneutralität bis 2045 theoretisch noch ohne die Technologie der Kohlenstoffabscheidung und -einlagerung möglich ist. Werden ergänzend technische Maßnahmen in die Transformation integriert, werden robust Treibhausgasneutralität und schon 2045 Netto-Negativemissionen ermöglicht. Ein moderater Hochlauf der technischen Negativemissionen in einer Größenordnung von -6 Mio. t CO2 bis 2045 scheint angemessen. Die festgelegten Ziele für den Sektor ⁠⁠LULUCF⁠ können in 2045 noch erreicht werden. Gelingen kann dies mit einer Offensive für Wälder, Moorböden und Agroforst, die zu den wichtigsten Elementendes Instrumenten- und Maßnahmenspektrums zählen.

The Wild Wild West in our Oceans?

Global efforts to reduce emissions remain inadequate which resulted in an increasing need for negative emission technologies that actively remove and permanently sequester CO₂ from the atmosphere. We highlight the rapid growth of commercial mCDR start-ups, despite limited research and potential irreversible harm to marine ecosystems. These activities appear uncoordinated, lack oversight, and show no evidence of compliance with international frameworks such as the London Protocol. Our study underscores the urgent need for its ratification. Veröffentlicht in Fact Sheet.

Großtechnisch skalierbare Direct Air Capture Technologie für die Produktion von eFuels auf Basis von Luft-CO2, Teilvorhaben: Technologieskalierung mit begleitenden Materialanalysen und Technologiemonitoring

Im Rahmen des beantragten Vorhabens Air2Fuel soll eine effiziente und für die Synthese von eFuels ausgelegte DAC-Technologie des ZSW umgesetzt werden. Die Technologie wurde bereits im Maßstab 1 kg/h CO2 (DAC1) an einem Demonstrator validiert und soll im Rahmen des Projektes in Kooperation mit den Projektpartnern industrialisiert und erstmalig in den Maßstab 100 kg/h CO2 (DAC100) überführt werden. Die Wäscher-basierte Technologie besteht aus einem Ab- und Desorber und nutzt eine Polyethyleniminlösung als Sorbens. Die Technologie zeichnet sich durch eine kontinuierliche und robuste Betriebsweise, der Einbindung und Nutzung von Prozessabwärmen (Elektrolyse bzw. nachgelagerte Synthese) sowie einer einfachen Skalierbarkeit aus. Bei der Konzeption und technischen Entwicklung des DAC100-Prototypen sollen insbesondere auch für die Industrialisierung relevante Aspekte wie Serienfertigung, Robustheit und Recyclingfähigkeit der eingesetzten Materialien berücksichtigt werden. Dies betrifft insbesondere das bislang eingesetzte CO2-Sorbens, das in dem ZSW-Teilvorhaben weiterentwickelt werden soll.

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