Carbon Capture and Storage (CCS)

Die wichtigsten Erkenntnisse

• Carbon Capture and Storage (CCS) ist ein Verfahren, das CO₂ aus Industrieanlagen abscheidet, bevor es in die Atmosphäre gelangt, und es dann dauerhaft unterirdisch speichert.
• CCS unterscheidet sich von Direct Air Capture (DAC). CCS fängt Emissionen an der Quelle ab; DAC entfernt bereits in der Atmosphäre befindliches CO₂.
• Die Technologie ist unverzichtbar für schwer dekarbonisierbare Sektoren wie Zement, Stahl und Chemie, deren Emissionen nicht vollständig durch Elektrifizierung eliminiert werden können.
• Stand 2025 sind weltweit 77 CCS-Projekte in Betrieb, die rund 50 Millionen Tonnen CO₂ pro Jahr abscheiden — etwa 0,1 % der globalen Emissionen.
• CCS ist ein gezieltes Instrument für bestimmte industrielle Emissionen, kein Ersatz für die Emissionsvermeidung an sich.

Was ist Carbon Capture and Storage?

Carbon Capture and Storage (CCS) ist ein dreistufiger Prozess: die Abscheidung von Kohlendioxid aus industriellen Abgasströmen, der Transport und die dauerhafte unterirdische Speicherung in geologischen Formationen.

Das CO₂ wird aus großen Punktquellen abgeschieden — Orte wie Zementwerke, Stahlhütten, Chemieanlagen und Raffinerien — wo die Emissionen konzentriert anfallen. Nach der Abscheidung wird das CO₂ komprimiert, per Pipeline oder Schiff transportiert und tief unter der Erde in Gesteinsformationen injiziert, die es für Tausende von Jahren speichern können.

CCS ist nicht dasselbe wie das Pflanzen von Bäumen oder andere naturbasierte Lösungen. Es ist eine technische Lösung, die speziell für industrielle Emissionen entwickelt wurde, die mit anderen Mitteln nur schwer oder gar nicht zu beseitigen sind.

Wie funktioniert Carbon Capture?

Schritt 1: CO₂-Abscheidung

Die meisten CCS-Systeme verwenden chemische Lösungsmittel (typischerweise Amine), um CO₂ von industriellen Abgasen zu trennen. Das Rauchgas durchläuft eine Lösung, die das CO₂ bindet. Anschließend wird die Lösung erhitzt, um einen konzentrierten Strom von reinem CO₂ freizusetzen.

Industrielle CCS-Systeme sind darauf ausgelegt, etwa 90 % des CO₂ aus dem Rauchgas abzuscheiden. Höhere Abscheideraten sind technisch möglich, erfordern aber mehr Energie und Ausrüstung.

Es gibt drei Hauptansätze zur Abscheidung:

Schritt 2: CO₂-Transport

Nach der Abscheidung wird das CO₂ in einen dichten, flüssigkeitsähnlichen Zustand komprimiert und zu einem Speicherort transportiert. Pipelines sind die gebräuchlichste Methode für den Landtransport. Für grenzüberschreitende oder Offshore-Speicherung werden zunehmend Schiffe eingesetzt.

Das Northern Lights-Projekt in Norwegen beispielsweise nimmt CO₂ per Schiff von Industrieemittenten aus ganz Europa entgegen und speichert es unter der Nordsee.

Schritt 3: Unterirdische CO₂-Speicherung

Der letzte Schritt ist die Injektion von CO₂ tief unter der Erde — typischerweise mehr als 800 Meter tief — in geologische Formationen. Zwei Haupttypen von Formationen werden genutzt:

• Erschöpfte Öl- und Gaslagerstätten: Diese haben poröses Gestein, das Millionen Jahre lang Kohlenwasserstoffe gehalten hat, mit Deckgestein darüber, das ein Aufsteigen verhindert.
• Tiefe Salzwasser-Aquifere: Poröse Gesteinsformationen, die mit Sole gesättigt sind und in vielen Regionen tief unter der Erde vorkommen.

Der Weltklimarat (IPCC) kommt zu dem Schluss, dass gut ausgewählte und ordnungsgemäß verwaltete Speicherstätten mehr als 99 % des injizierten CO₂ über 1.000 Jahre zurückhalten können.

Speicherstätten werden kontinuierlich überwacht mittels seismischer Untersuchungen, Drucküberwachung und geochemischer Probenahme, um das CO₂ zu verfolgen und potenzielle Probleme zu erkennen.

CCS vs. Direct Air Capture: Was ist der Unterschied?

Diese Begriffe werden oft verwechselt, sind aber grundlegend verschieden:

Diese Unterscheidung ist wichtig für die Klimastrategie. Im Rahmen von Regelwerken wie der Science Based Targets Initiative (SBTi) werden Emissionsreduzierungen und CO2-Removals getrennt gezählt. CCS reduziert die gemeldeten Emissionen; DAC (in Kombination mit Speicherung) generiert Removal-Zertifikate, die Restemissionen neutralisieren können.

Wenn jemand über „Carbon Capture Credits" im freiwilligen CO2-Markt spricht, bezieht er sich in der Regel auf DAC mit Speicherung (DACCS), nicht auf industrielles CCS.

Funktioniert Carbon Capture tatsächlich?

Das ist die Frage, die sich jeder stellt — und sie verdient eine ehrliche Antwort.

Die Zahlen

Stand 2025 gibt es weltweit 77 CCS-Projekte in Betrieb, weitere 47 befinden sich im Bau. Zusammen scheiden die in Betrieb befindlichen Projekte rund 50 Millionen Tonnen CO₂ pro Jahr ab.

Das klingt nach viel, aber die globalen CO₂-Emissionen betragen etwa 37 Milliarden Tonnen pro Jahr. CCS scheidet derzeit etwa 0,1 % der globalen Emissionen ab.

Die Projektpipeline wächst — die Abscheidekapazität ist seit 2017 mit einer jährlichen Wachstumsrate von über 30 % gestiegen. Aber der Einsatz liegt noch weit unter dem, was zur Erreichung der Klimaziele erforderlich ist.

Erfolge

• Sleipner (Norwegen): In Betrieb seit 1996, speichert etwa 1 Million Tonnen CO₂ pro Jahr in einem Salzwasser-Aquifer unter der Nordsee. Jahrzehntelange Überwachung zeigt sichere Einschließung.
• Northern Lights (Norwegen): Die weltweit erste offene CO₂-Transport- und Speicherinfrastruktur, die 2025 ihre erste Lieferung von Heidelberg Materials' Zementwerk erhielt.
• Quest (Kanada): Scheidet CO₂ aus der Wasserstoffproduktion ab und hat seit 2015 über 8 Millionen Tonnen gespeichert.

Misserfolge

• Petra Nova (USA): Ein Kohlekraft-CCS-Projekt, das seine Ziele durchgehend verfehlte und 2020 nach nur drei Jahren stillgelegt wurde. Es wurde 2023 wieder in Betrieb genommen, bleibt aber ein warnendes Beispiel.
• Kemper County (USA): Ein Vergasungs- und CCS-Projekt, das Milliarden über dem Budget lag und schließlich aufgegeben wurde.

Die Erfolgsbilanz ist gemischt. Viele angekündigte Projekte werden nie realisiert — etwa 70 % der historisch angekündigten CCS-Projekte wurden nicht gebaut. Aber die Projekte, die in Betrieb gehen, funktionieren im Allgemeinen wie vorgesehen.

Die ehrliche Einschätzung

CCS ist kein Allheilmittel. Es wird den Klimawandel nicht allein lösen, und es ist kein Grund, den Ausstieg aus fossilen Brennstoffen zu verzögern.

Aber für bestimmte industrielle Prozesse — insbesondere Zement, Stahl und Chemie — könnte CCS einer der wenigen Wege sein, die Emissionen tiefgreifend zu reduzieren. Diese Sektoren haben „Prozessemissionen", die aus chemischen Reaktionen stammen, nicht nur aus der Verbrennung von Brennstoffen. Sie können nicht durch den Umstieg auf erneuerbare Energien eliminiert werden.

Der Weltklimarat (IPCC) und die IEA kommen beide zu dem Schluss, dass CCS eine notwendige, aber begrenzte Rolle bei der Erreichung von Net Zero spielt, insbesondere für schwer dekarbonisierbare Sektoren.

Wo ist CCS sinnvoll?

CCS ist am relevantesten für Industrien, deren Emissionen mit anderen Mitteln nur schwer zu eliminieren sind:

Gut geeignet für CCS:

• Zementproduktion: Etwa 60 % der Zementsemissionen stammen aus dem chemischen Prozess der Kalksteinerhitzung, nicht aus dem Brennstoff. CCS ist eine der wenigen Optionen, dies zu adressieren.
• Stahlproduktion: Die Hochofen-Stahlherstellung setzt CO₂ aus der chemischen Reduktion von Eisenerz frei. CCS kann diese Prozessemissionen abscheiden.
• Chemie und Raffinerien: Wasserstoffproduktion, Ammoniak und Ethanolanlagen produzieren konzentrierte CO₂-Ströme, die relativ kostengünstig abzuscheiden sind.
• Müllverbrennung: Die Abscheidung von CO₂ aus der Müllverbrennung kann Emissionen von Anlagen reduzieren, die Materialien verarbeiten, die nicht leicht recycelt werden können.

Weniger geeignet für CCS:

• Stromerzeugung: Erneuerbare Energien (Solar, Wind) sind heute in den meisten Regionen günstiger als Kraftwerke mit fossilen Brennstoffen und CCS. CCS für Kraftwerke war sinnvoll, als es erstmals vorgeschlagen wurde; heute ist es in der Regel nicht wettbewerbsfähig.
• Transport: Elektrifizierung und Effizienzsteigerungen sind praktischere Lösungen für die meisten Transportemissionen.
• Gebäude: Wärmepumpen und Dämmung sind bessere Ansätze als der Versuch, Emissionen aus der Heizung abzuscheiden.

Das Schlüsselprinzip: CCS dort einsetzen, wo keine Alternativen existieren, nicht als Ausrede, um den Umstieg auf sauberere Optionen zu vermeiden. Sowohl die IEA als auch der Weltklimarat (IPCC) betonen diesen Punkt in ihren Net-Zero-Szenarien.

CCS in Europa

Europa hat einen umfassenden Rechtsrahmen für CCS geschaffen und entwickelt gemeinsame Infrastrukturen, um es auch für Länder ohne inländische Speichermöglichkeiten zugänglich zu machen.

EU-Rahmenwerk

• CCS-Richtlinie (2009/31/EG): Legt Regeln für Standortauswahl, Genehmigung, Überwachung und langfristige Haftung für die geologische CO₂-Speicherung fest.
• EU-Emissionshandelssystem (ETS): Abgeschiedenes und gespeichertes CO₂ zählt als vermiedene Emissionen und reduziert die Compliance-Verpflichtung einer Anlage.
• Net-Zero Industry Act: Setzt ein Ziel von mindestens 50 Millionen Tonnen CO₂-Injektionskapazität pro Jahr in der EU bis 2030.
• Carbon Removal Certification Framework (CRCF): Schafft eine EU-weite Zertifizierung für permanente CO2-Removals, einschließlich DACCS und BECCS. Hinweis: CCS von fossilen Punktquellen wird in diesem Rahmen nicht als „Removal" klassifiziert.

Wichtige europäische Projekte

• Northern Lights (Norwegen): Gemeinsame Transport- und Speicherinfrastruktur, die CO₂ von Emittenten aus ganz Europa aufnimmt.
• Porthos (Niederlande): Ein Hub, der Rotterdamer Industrieemittenten mit Offshore-Speicherung verbindet.
• Longship (Norwegen): Umfasst die CCS-Anlage im Zementwerk Brevik und Verbindungen zur Northern Lights-Speicherung.

Länderspezifische Ansätze

Was kostet CCS?

Die Kosten variieren erheblich je nach CO₂-Quelle, Technologie und Entfernung zur Speicherung.

Wichtige Kostenfaktoren

• CO₂-Konzentration: Höhere Konzentration = günstigere Abscheidung. Erdgasverarbeitung hat ~50 % CO₂; Umgebungsluft hat 0,04 %.
• Energiepreise: CCS erfordert erhebliche Energie. Zugang zu günstiger, kohlenstoffarmer Energie verbessert die Wirtschaftlichkeit.
• Entfernung zur Speicherung: Längere Pipelines oder Schiffstransport erhöhen die Kosten.
• Politische Unterstützung: CO2-Bepreisung (EU-ETS), Subventionen und Steuergutschriften können Projekte wirtschaftlich machen.

Anlagen mit CCS verbrauchen 13–44 % mehr Energie als Anlagen ohne Abscheidung, aufgrund der für den Abscheideprozess benötigten Energie. Diese „Energiestrafe" ist eine wichtige Überlegung bei der Bewertung des Nettoklimanutzens.