Erneuerbare Energien

Energie aus der Atmosphäre: Wie direkte CO₂-Entnahme unsere Zukunft verändert

von Artisan Baumeister · Veröffentlicht 10. März 2025 · Aktualisiert 10. März 2025

Neue Technologien zur direkten CO₂-Entnahme könnten 2025 einen bedeutenden Durchbruch auf dem Weg zur Klimaneutralität bringen. Unternehmen und Forschungseinrichtungen arbeiten an innovativen Verfahren, um CO₂ nicht nur zu speichern, sondern es in Treibstoffe, Baustoffe und Chemikalien umzuwandeln. Doch wie fortgeschritten sind diese Technologien wirklich? Welche Geschäftsmöglichkeiten ergeben sich daraus? Und welche Risiken sind damit verbunden? In diesem Artikel gehen wir den drängendsten Fragen auf den Grund und zeigen, welche Entwicklungen uns in den kommenden Jahren erwarten.

Inhaltsübersicht

Einleitung
Wie funktioniert direkte CO₂-Entnahme und warum ist sie wichtig?
Die Pioniere der CO₂-Entnahme – Wer treibt die Technologie voran?
Von der CO₂-Entnahme zur Nutzung – Wie Kohlendioxid ein Wertstoff wird
Fazit

Einleitung

Die Reduzierung von CO₂-Emissionen reicht nicht mehr aus – wir müssen CO₂ aktiv aus der Atmosphäre entfernen. Das ist die Vision hinter den Technologien der direkten Luftabscheidung (Direct Air Capture, DAC). Während diese Konzepte lange Zeit wie Science-Fiction wirkten, stehen wir 2025 möglicherweise vor einem echten Durchbruch. Unternehmen und Forschungseinrichtungen weltweit treiben Projekte voran, die nicht nur CO₂ abscheiden, sondern es auch weiterverarbeiten – etwa zu synthetischen Kraftstoffen, Baumaterialien oder CO₂-basierten Chemikalien. Doch wie realistisch sind diese Technologien wirklich? Sind sie wirtschaftlich tragfähig, oder droht eine überhypte Fehlentwicklung? Und welche Rolle spielen politische Förderprogramme bei der Skalierbarkeit dieser Lösungen? In diesem Artikel untersuchen wir den aktuellen Stand der Technik, beleuchten die größten Player auf dem Markt und zeigen, welche Herausforderungen noch zu bewältigen sind.

Wie funktioniert direkte CO₂-Entnahme und warum ist sie wichtig?

Direct Air Capture – Die Technologie hinter der CO₂-Entnahme

Direct Air Capture (DAC) ist eine Methode, um Kohlendioxid (CO₂) direkt aus der Luft zu entnehmen. Dabei wird die Umgebungsluft durch eine Anlage geleitet, in der chemische Prozesse das CO₂ herausfiltern. Das Kohlendioxid wird dann entweder dauerhaft gespeichert oder weiterverwendet – beispielsweise zur Herstellung künstlicher Treibstoffe oder Baumaterialien.

Es gibt zwei Hauptverfahren für DAC:

1. Chemische Absorption

Hierbei wird CO₂ mit einer flüssigen Lösung eingefangen, die meist auf Basen wie Kaliumhydroxid oder Aminverbindungen basiert. Die Flüssigkeit bindet das Kohlendioxid, das anschließend durch Erhitzen freigesetzt und konzentriert wird. Dieses Verfahren wird oft in großen Anlagen eingesetzt, da es eine effiziente Möglichkeit bietet, große Mengen Kohlendioxid zu extrahieren.

2. Adsorption mit Feststofffiltern

Dieses Verfahren nutzt Feststoffe, die das CO₂ aus der Luft aufnehmen und speichern. Sobald die Filter gesättigt sind, wird das CO₂ durch Erhitzung oder Druckänderung wieder freigesetzt. Solche Systeme arbeiten oft mit niedrigeren Temperaturen als die flüssigkeitsbasierten Methoden und benötigen dadurch weniger Energie.

Warum reicht die Reduktion von Emissionen allein nicht aus?

Selbst wenn wir morgen alle fossilen Brennstoffe abschalten würden, bleibt die bereits freigesetzte CO₂-Menge in der Luft. Die Erde hat sich bereits um etwa 1,2 °C im Vergleich zur vorindustriellen Zeit erwärmt, und um das international vereinbarte 1,5 °C-Ziel des Pariser Abkommens einzuhalten, müssen nicht nur Emissionen vermieden, sondern auch bereits ausgestoßene Treibhausgase aktiv reduziert werden.

CO₂-Entnahme und Klimaneutralität

Das Ziel der Klimaneutralität bedeutet, dass die Menge an ausgestoßenem CO₂ durch CO₂-Entnahme wieder ausgeglichen wird. DAC spielt dabei eine zentrale Rolle, denn natürliche Methoden wie Aufforstung oder Moorschutz reichen allein nicht aus. Während Bäume Jahrzehnte brauchen, um CO₂ zu speichern, können DAC-Anlagen das Gas in wenigen Stunden abscheiden.

Ein entscheidender Vorteil ist auch, dass DAC überall eingesetzt werden kann, unabhängig von geografischen Bedingungen. Während Aufforstung viel Platz benötigt und Ozeandüngung ökologische Risiken hat, kann eine DAC-Anlage auf verhältnismäßig kleinem Raum große Mengen CO₂ entziehen.

Von der Entnahme zur Nutzung – Der nächste Schritt

Direkt abgeschiedenes CO₂ kann nicht nur gespeichert, sondern auch zu wertvollen Materialien verarbeitet werden. Es gibt bereits Technologien, die CO₂ in synthetische Kraftstoffe, Kunststoffe oder sogar Beton umwandeln. Das eröffnet völlig neue Marktmodelle: Aus einem klimaschädlichen Gas wird eine wertvolle Ressource.

Die Frage ist also nicht mehr, ob CO₂-Entnahme notwendig ist – sondern, wie wir sie wirtschaftlich tragfähig machen können. Deshalb wird im nächsten Kapitel beleuchtet, wer diese bahnbrechenden Technologien vorantreibt und welche Unternehmen und Forschungsinstitute in diesem Bereich führend sind.

Die Pioniere der CO₂-Entnahme – Wer treibt die Technologie voran?

Direct Air Capture (DAC) ist kein ferner Zukunftstraum mehr – weltweit arbeiten Unternehmen und Forschungsinstitute mit Hochdruck daran, CO₂ direkt aus der Atmosphäre zu ziehen und sinnvoll weiterzuverwerten. Doch wer sind die treibenden Kräfte hinter dieser Entwicklung? Wer hat das Potenzial, unsere Art der Energiegewinnung grundlegend zu verändern?

Start-ups als Innovationstreiber

Besonders Start-ups haben in den letzten Jahren enorme Fortschritte in der CO₂-Entnahme erzielt. Eines der bekanntesten Unternehmen ist das Schweizer Unternehmen Climeworks. Bereits seit Jahren betreibt es in Island Anlagen, die CO₂ aus der Luft abscheiden und dauerhaft im Boden speichern. Das Unternehmen setzt dabei auf chemische Filter, die Kohlendioxid binden, bis es durch Erhitzung wieder freigesetzt und geologisch gespeichert wird. Ihr Ziel: CO₂-neutral Skalierbarkeit erreichen.

In den USA forscht Carbon Engineering an einer anderen Methode. Ihr Verfahren nutzt eine flüssige Chemikalie, die CO₂ aus der Luft wäscht und anschließend durch chemische Prozesse zu synthetischem Treibstoff weiterverarbeitet. Ein entscheidender Vorteil: Die Air-to-Fuel-Technologie könnte bestehende Infrastrukturen der Öl- und Gasindustrie nutzen – ein Faktor, der ihre Marktreife beschleunigen könnte.

Großkonzerne setzen auf CO₂-Nutzung

Neben den agilen Start-ups wittern auch große Konzerne das Geschäft mit der CO₂-Entnahme. ExxonMobil investiert stark in Carbon-Capture-Projekte, wobei die Frage bleibt, ob dies wirklich aus Klimaschutzgründen geschieht oder eher, um weiterhin fossile Brennstoffe nutzbar zu machen.

Auch Microsoft hat ehrgeizige Pläne – das Unternehmen hat sich verpflichtet, bis 2030 CO₂-negativ zu werden. Dazu investiert es Milliarden in Carbon-Removal-Technologien, darunter auch DAC. Ihr Ansatz: Investitionen in verschiedene Anbieter, um den aus ihrer Sicht wirksamsten End-to-End-Prozess zu fördern.

Selbst in der Zementindustrie gibt es Vorstöße: CarbonCure setzt auf eine bahnbrechende Technologie, mit der CO₂ in Beton eingebunden werden kann. Anstatt CO₂ nur zu speichern, wird es also als Rohstoff in Baustoffen genutzt – eine Form der Kreislaufwirtschaft, die langfristige Lösungen bieten könnte.

Forschungseinrichtungen und staatliche Unterstützung

Innovationen entstehen jedoch nicht nur in Unternehmen, sondern auch in Forschungsinstituten. Das MIT in den USA und das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) in Deutschland erforschen neue Wege, um Direct Air Capture effizienter und bezahlbarer zu machen. Ihre Schwerpunkte liegen auf neuer Filterchemie und energieeffizienten Kreislaufsystemen.

Auch Regierungen erkennen die Chancen dieser Technologien. Die Europäische Union fördert im Rahmen des Green Deals verschiedene CO₂-Entnahmeprojekte, während die US-Regierung mit dem Department of Energy milliardenschwere Programme zur Entwicklung industrieller CO₂-Abscheidung aufgelegt hat.

Ein Vorzeigeprojekt ist die Orca-Anlage in Island, die von Climeworks betrieben wird. Sie gilt als die weltweit größte funktionierende DAC-Anlage und zeigt, dass die Technologie mehr ist als Theorie – es gibt bereits reale Anwendungen.

Blick in die Zukunft

Obwohl viele dieser Ansätze noch in den Kinderschuhen stecken, ist klar: Die CO₂-Entnahme ist keine exotische Science-Fiction mehr, sondern eine Industrie im Aufbau. Mit staatlicher Förderung, privatwirtschaftlichem Interesse und technologischen Durchbrüchen zeichnet sich eine Zukunft ab, in der CO₂-Entnahme nicht nur ein Klimainstrument, sondern auch ein Wirtschaftsfaktor wird. Und die spannendste Frage bleibt: Wer wird am Ende den Durchbruch schaffen?

Von der CO₂-Entnahme zur Nutzung – Wie Kohlendioxid ein Wertstoff wird

Die direkte CO₂-Entnahme ist nicht nur ein Mittel zur Reduzierung von Treibhausgasen. Sie eröffnet auch völlig neue Möglichkeiten, Kohlendioxid als Rohstoff zu nutzen. Anstatt CO₂ einfach zu speichern, kann es in wertvolle Produkte umgewandelt werden – von synthetischen Kraftstoffen über Baumaterialien bis hin zu chemischen Grundstoffen. Doch wie genau funktioniert das? Und welche Chancen ergeben sich daraus für Märkte und Industrie?

CO₂ als Rohstoff für synthetische Kraftstoffe

Eine der vielversprechendsten Anwendungen liegt in der Herstellung synthetischer Kraftstoffe. Dabei wird das aus der Atmosphäre entnommene CO₂ mit Wasserstoff kombiniert, um Methanol, Kerosin oder Diesel herzustellen. Das Verfahren ist nicht neu, aber durch die Fortschritte in der Direct Air Capture-Technologie (DAC) und die immer günstigere Produktion von grünem Wasserstoff wird es wirtschaftlich interessanter.

Besonders die Luftfahrtindustrie hat ein starkes Interesse an diesen Treibstoffen. Da elektrische Flugzeuge auf lange Sicht keine realistische Option für Langstreckenflüge sind, könnten CO₂-neutrale Kraftstoffe eine Lösung bieten. Airlines testen bereits erste Mischungen mit synthetischem Kerosin, und einige Länder haben Subventionen angekündigt, um die Produktion anzukurbeln. Noch sind die Kosten allerdings hoch – synthetisches Kerosin ist etwa drei- bis fünfmal teurer als fossiles Kerosin. Doch mit größerer Produktionskapazität könnte sich das ändern.

Baumaterialien aus abgeschiedenem CO₂

Neben Treibstoffen lässt sich CO₂ auch in Baustoffe verwandeln. Hier kommen zwei Verfahren infrage: Zum einen kann das Gas direkt in der Betonproduktion verwendet werden. Dabei wird CO₂ in frischen Beton eingebunden, was nicht nur Emissionen reduziert, sondern den Beton sogar fester macht. Unternehmen wie CarbonCure Technologies oder Solidia haben bereits Verfahren entwickelt, die kommerziell genutzt werden.

Zum anderen kann aus CO₂ auch Kalkstein synthetisiert werden, ein Hauptbestandteil vieler Baustoffe. Damit ließe sich Beton klimafreundlicher produzieren, ohne auf klassische Kalksteinbrüche angewiesen zu sein. Solche Technologien könnten besonders in Regionen mit strengen Emissionsvorschriften einen entscheidenden Vorteil bieten.

CO₂-basierte Chemikalien und Kunststoffe

In der chemischen Industrie wird CO₂ zunehmend als Rohstoff für Kunststoffe und andere Chemikalien genutzt. Besonders Polycarbonate, die in Verpackungen oder Autoteilen zum Einsatz kommen, lassen sich mit CO₂-haltigen Verbindungen herstellen. Unternehmen wie Covestro haben bereits Verfahren entwickelt, um flexible Schaumstoffe mit CO₂ statt fossilen Rohmaterialien zu produzieren.

Auch Grundchemikalien wie Methanol oder Harnstoff für Düngemittel können mithilfe von CO₂ hergestellt werden. Dies könnte die Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen reduzieren und neue Geschäftsmodelle für die chemische Industrie schaffen.

Welche Herausforderungen bestehen noch?

Trotz der vielversprechenden Möglichkeiten gibt es noch einige Hürden. Viele dieser Prozesse benötigen große Mengen an Energie, insbesondere die Umwandlung von CO₂ in Treibstoffe. Damit sie klimaneutral bleiben, muss diese Energie aus erneuerbaren Quellen stammen – was nicht immer garantiert ist. Zudem sind bisher nur wenige großflächige Projekte in Betrieb, sodass Skalierung und Wirtschaftlichkeit noch Bewährungsproben unterliegen.

Ein weiteres Problem ist die Infrastruktur: Synthetische Kraftstoffe oder CO₂-basierte Chemikalien müssen mit bestehenden Produktionsketten kombiniert werden. Während einige Industrien bereits erste Schritte in diese Richtung machen, gibt es noch viel zu tun, bevor CO₂-basierte Produkte flächendeckend genutzt werden können.

Die Nachfrage nach nachhaltigen Alternativen steigt, und mit zunehmender politischer und wirtschaftlicher Unterstützung könnten diese Technologien schon bald eine zentrale Rolle in der Industrie spielen. Die Frage ist nicht mehr, ob CO₂ als Rohstoff genutzt wird – sondern wann es wirtschaftlich tragfähig wird.

Fazit

Die direkte CO₂-Entnahme wird in den kommenden Jahren eine zentrale Rolle bei der Bekämpfung des Klimawandels spielen. Während viele Technologien noch in einer frühen Entwicklungsphase sind, gibt es bereits vielversprechende Pilotprojekte und erste industrielle Anwendungen. Dank der Unterstützung durch staatliche Förderungen und Investoren könnten Direct Air Capture und andere Verfahren zur CO₂-Umwandlung schneller skalieren als bisher angenommen. Besonders spannend ist die Weiterverarbeitung des abgeschiedenen CO₂ in Treibstoffe oder Baumaterialien, wodurch neue Geschäftsmodelle entstehen. Trotzdem bleiben Herausforderungen: Hohe Kosten, die benötigte Energie für den Prozess und die Akzeptanz in der Gesellschaft sind Hürden, die überwunden werden müssen. Ob diese Technologien tatsächlich einen relevanten globalen Beitrag leisten können, wird sich in den nächsten Jahren zeigen. Fest steht: Ohne aktive CO₂-Entnahme wird es schwer, die Klimaziele zu erreichen.

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