Kohlenstoffdioxid – ein als Klimakiller viel gescholtenes Gas mutiert zum umweltfreundlichen Antriebsmittel und begehrten Rohstoff?

Der Treibhauseffekt

Die wichtigsten Treibhausgase sind Wasserdampf und Kohlenstoffdioxid. Der zu Unrecht negativ besetzte Begriff „Treibhausgas“ lässt vermuten, dass jegliche Konzentration von Wasserdampf oder Kohlenstoffdioxid in der Atmosphäre schädlich ist. Im Gegenteil: Gerade der natürliche Treibhauseffekt, ohne den die Temperatur auf der Erde deutlich niedriger wäre, ermöglicht die mannigfachen Lebensformen.

Im Fokus der Klimaexperten steht dagegen das Problem, dass die erhöhte Kohlenstoffdioxidkonzentration durch anthropogen verursachte Emissionen, die auf unsere Industriegesellschaft zurückgehen, die Temperaturen zu schnell steigen lässt.

Was ist Kohlenstoffdioxid?

Kohlenstoffdioxid, eine chemische Verbindung der Zusammensetzung C: O = 1:2, ist ein farbloses, geruchsloses Gas, das aus den Elementen Kohlenstoff und Sauerstoff besteht. Es löst sich in Wasser und reagiert zur Kohlensäure. Kohlenstoffdioxid entsteht bei der Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Substanzen. Speziell fossile Brennstoffe wie Kohle, Erdgas und Erdöl verursachen durch Verbrennung große Mengen an Kohlenstoffdioxid.

Man konnte nachweisen, dass das durch anthropogene Aktivitäten freigesetzte Kohlenstoffdioxid nur ungefähr zur Hälfte in der Atmosphäre verbleibt. Große Volumina werden von den Wäldern der nördlichen Erdhalbkugel aufgenommen. Ein weiterer wesentlicher Teil wird von den Meeren absorbiert, wodurch es zu einer zunehmenden Abnahme des pH-Wertes und Versauerung der Meere kommt, was wiederum für Organismen mit Kalkschalen wie Muscheln äußerst schädlich ist. Forscher versuchen daher auch, das bei industriellen Verfahren abgegebene Kohlenstoffdioxid einer sinnvollen Nutzung zuzuführen, anstatt es nur in die Luft entweichen lassen.

Geothermie – das Zauberwort

Eine faszinierende Verwendung des bei Kraftwerken entweichenden Kohlenstoffdioxids ist Folgende: Mittels Kohlenstoffdioxid soll Erdwärme als Energielieferant genutzt werden.

Bei der Verwertung der Erdwärme (Geothermie) wird bisher in tiefen Lagen des Erdinneren Wasser durch heißes Gestein erhitzt. Mit dem entstehenden Wasserdampf können Generatoren angetrieben werden. Nachteilig ist hierbei, dass das heiße Wasser bzw. der Wasserdampf unter großem Energieaufwand nach oben gepumpt werden muss.

In innovativen Anlagen soll die Aufgabe des Wassers nun von Kohlenstoffdioxid übernommen werden. Der Einsatz von Kohlendioxid in der Geothermie bietet den Vorteil der schnelleren und besseren Aufheizbarkeit im Vergleich zu Wassers. Das aufgeheizte Kohlenstoffdioxid dehnt sich stark aus und bewirkt einen natürlichen Auftrieb, so dass das energieaufwendigere Aufwärtspumpen entfällt.

Im Vergleich zur Wassernutzung soll durch den Einsatz des Kohlenstoffdioxids ungefähr die doppelte Menge an Strom erzeugt werden können. Die Verwendung von Kohlenstoffdioxid zur Verwertung der Erdwärme könnte auch in unter Wasserknappheit leidenden Gegenden eingesetzt werden.

Noch steckt das Verfahren in den Anfängen. Es müssen technologische Details geklärt werden, beispielsweise wie die für den Prozess des Einführens von Kohlenstoffdioxid in das Gestein aufgewandte Energie minimiert werden kann. Bei dem Verfahren fällt wieder Kohlenstoffdioxid an. Ein Trost ist, dass auf jeden Fall Strom erzeugt bzw. Energie gewonnen wird, ohne zusätzliche Emission von Kohlenstoffdioxid. Ein Nullsummenspiel wäre bereits ein Gewinn für die Umwelt.

Geothermie, Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid: Antriebsmittel für Brennstoffzellen

Mithilfe einer Brennstoffzelle kann elektrischer Strom bzw. elektrische Energie erzeugt werden. Die Brennstoffzellen benötigen den sogenannten Brennstoff, der aus Wasserstoff, Methangas oder Methanol (sowie aus weiteren Substanzen) bestehen kann.

Methanol ist ein einfacher Alkohol, der aus Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid mittels hoher Temperatur (Geothermie!) hergestellt werden kann. Einige Zukunftsforscher prophezeien, dass das Auto der kommenden Zeit, neben der Verwendung von Wasserstoff oder dem Elektroauto, mit Methanol fahren wird.

Zukünftige Verwertung von Kohlenstoffdioxid ist essentiell

Mein Fazit: Weltweit beschäftigen sich Wissenschaftler mit dem Problem, den Verursacher der Klimaänderung – Kohlenstoffdioxid – unschädlich zu machen. Zukunftsorientierte Forschung geht davon aus, dass das Kohlenstoffdioxid sowohl als Antriebsstoff, als Ausgangsstoff in der Kunststoffindustrie – ja sogar grundsätzlich als Ersatz für Erdöl und dessen vielfältige Verwendungsmöglichkeiten – dienen kann. Diese Varianten können ein wichtiger Bestandteil sein, um dem hausgemachten Klimawandel entgegenzuwirken.