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Short typology of carbon dioxide removals

On 30 November 2022, the Commission proposed a voluntary EU carbon removal certification framework (CRCF) in order to promote carbon dioxide removal (CDR) through natural and technical approaches and spur investments into the respective technologies. This paper analyzes CDR typologies, compares them to CDR in the CRCF and identifies room for improvements. The aim is to stimulate the public debate by highlighting key aspects and implications of CDR activities that should be taken into account in implementing the framework and in future CDR policy-making. Quelle: umweltbundesamt.de

Certification of carbon dioxide removals

Am 30. November 2022 schlug die Kommission eine EU-Verordnung für die Zertifizierung von CO2-Entnahme (CRCF) vor. Die vorgeschlagene Verordnung könnte die Umweltintegrität der EU Klimapolitik gefährden. Dieses Risiko wird dadurch verstärkt, dass sich die EU nicht auf die Rolle von Kohlenstoffentnahme für die Zeit nach 2030 geeinigt hat. Dieser Bericht bewertet den Vorschlag der Kommission für das CRCF. Der Bericht gibt einen Überblick über die Hauptelemente des Vorschlags und bewertet sie. Zu den Bewertungskriterien gehören, (1) ob der Vorschlag die EU-Klimapolitik stärkt, (2) ob er die Umweltintegrität wahrt, (3) ob er zu einer starken Umweltpolitik beiträgt und (4) ob er andere für Kohlenstoffentnahme relevante Aspekte berücksichtigt, wie Energieverbrauch, Kosteneinsparungen, Innovationen und gesellschaftliche Akzeptanz. Quelle: Forschungsbericht

Erste kommerzielle CO2-Filteranlage der Welt ist in Betrieb gegangen

Am 31. Mai 2017 ging die erste kommerzielle CO2-Filteranlage der Welt in Betrieb. Sie steht in Hinwil im Schweizer Kanton Zürich auf dem Dach einer Müllverbrennungsanlage. Die vom Zürcher Startup-Unternehmen Climeworks entwickelte Anlage soll pro Jahr 900 Tonnen CO2 aus der Umgebungsluft abscheiden. Das so gewonnene Treibhausgas wird an Kunden verkauft. Potenzielle Kunden sind Unternehmen, die ihre CO2-Bilanz verbessern wollen – aber auch Gemüsehersteller. Bereits heute wird ein Gewächshaus in der Nachbarschaft von Climeworks mit dem abgeschiedenen CO2 versorgt. Das Treibhausgas kann das Wachstum von Gemüse beschleunigen.

Climate Engineering durch Modifikation der Arktischen Zirren im Winter: Risiken und Durchführbarkeit (AWiCiT)

Das Projekt "Climate Engineering durch Modifikation der Arktischen Zirren im Winter: Risiken und Durchführbarkeit (AWiCiT)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Meteorologie und Klimaforschung, Department Troposphärenforschung durchgeführt. Das sogenannte 'Climate Engineering' beschreibt ein gezieltes Eingreifen ins Klimasystem mit dem Ziel, der globalen Erwärmung entgegen zu wirken. Zusätzlich zu dem Entfernen von Kohlendioxid und der Beeinflussung von Solarstrahlung (solar radiation management), wurde eine Methode vorgeschlagen, die zu mehr Emission von langwelliger Strahlung in den Weltall führen soll. Hierbei soll der wärmende Effekt der Zirruswolken reduziert werden. Wir wollen diese Methode in unserem Forschungsantrag genauer untersuchen. Wir planen uns auf die mittleren und hohen Breiten der Nordhemisphäre im Winter zu konzentrieren, um die Strahlungseffekte von Zirren auf die Solarstrahlung zu minimieren. Insbesondere möchten wir folgender Frage nachgehen: Ist das Ausdünnen von arktischen Zirren im Winter (AWiCiT) durchführbar und was ist die maximale Abkühlung, die hiermit erreicht werden kann? Die hiermit verbundenen Risiken und Nebenwirkungen des AWiCiT wollen wir auf der regionalen Skala hinsichtlich möglicher Änderungen der arktischen Stratosphäre insbesondere Auswirkungen auf die Ozonschicht sowie mögliche Veränderungen in tiefer liegenden Wolken mit dem gekoppelten Wettervorhersage/Chemiemodell ICON-ART studieren. Mögliche Auswirkungen auf die globale Zirkulation, Meeresströmungen sowie die Meereisbedeckung werden mit Hilfe des globalen gekoppelten Aerosol-Atmosphären-Ozean Klimamodells MPI-ESM-HAM untersucht. Um die oben genannten Fragen zu beantworten, müssen wir die gegenwärtigen globalen Zirkulationsmodelle validieren insbesondere hinsichtlich ihrer Fähigkeit die beobachtete Ausbreitung und Höhe der Zirruswolken im arktischen Winter zu reproduzieren. Des Weiteren werden wir die Transportwege der natürlichen Eiskeime und der Impf-Eiskeime unten den dynamischen Bedingungen im arktischen Winter analysieren um die Lebensdauer der Impf-Eiskeime in der Impfregion abzuschätzen. Sind die Höhen und Flugrouten der kommerziellen Langstreckenflüge geeignet um einen Großteil des Arktischen Zirrus zu impfen oder sollte die Impfgegend in mittlere Breiten ausgedehnt werden? Ist Bismut(III)-iodid (BiI3), das als Impf-Eiskeim hierfür vorgeschlagen wird, unter diesen Umständen der am besten geeignete Impfstoff? Das Ausdünnen der Zirren ist nur dann effektiv, wenn der natürlich Zirrus hauptsächlich durch homogenes Gefrieren von Lösungströpfchen entsteht. Wenn er primär durch heterogene Nukleation gebildet werden würde, würde Impfen zu einer Erwärmung statt Abkühlung führen können. Deshalb müssen die Eigenschaften der Zirren noch besser verstanden werden, insbesondere der Anteil der Zirren, der im heutigen Klima durch heterogene Nukleation gebildet wird.

Klima-Engineering über Land: Umfassende Evaluierung von Auswirkungen terrestrischer Carbon-Dioxide-Removal-Methoden auf das Erdsystem (CE-LAND+)

Das Projekt "Klima-Engineering über Land: Umfassende Evaluierung von Auswirkungen terrestrischer Carbon-Dioxide-Removal-Methoden auf das Erdsystem (CE-LAND+)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung e.V. durchgeführt. Methoden des terrestrischen Carbon Dioxide Removal (tCDR) wie Aufforstung und Biomasseplantagen werden zuweilen als effektive, 'grüne' und sichere Varianten des Klimaengineering (CE) verstanden wegen ihrer Möglichkeit, die natürliche CO2-Aufnahme durch die Biosphäre zu erhöhen, und ihrer denkbaren ökonomischen Tragfähigkeit. Erkenntnisse aus der ersten Phase des CE-LAND-Projekts legen indes nahe, dass tCDR aufgrund schwieriger erdsystemischer und ethischer Fragen ebenso kontrovers wie andere CE-Methoden ist. CO2-Budgetierungen und rein ökonomische Bewertungen sind daher um profunde Analysen der natürlichen Begrenzungen, der Auswirkungen auf das Erdsystem mit damit verbundenen Unsicherheiten, der Tradeoffs mit anderen Land- und Wassernutzungen und der weitreichenden ethischen Implikationen von tCDR-Maßnahmen zu ergänzen. Analysen hypothetischer Szenarien der ersten Projektphase zeigen, dass effektives tCDR die Umwidmung großer Flächen voraussetzt, womit schwierige Abwägungsprozesse mit anderen Landnutzungen verbunden wären. Darüber hinaus zeigt sich, dass signifikante Nebenwirkungen im Klimasystem (außer der bezweckten Senkung der Weltmitteltemperatur) und in terrestrischen biogeochemischen Kreisläufen aufträten. CE-LAND+ bietet eine tiefergehende quantitative, räumlich explizite Evaluierung der nicht-ökonomischen Kosten einer Biosphärentransformation für tCDR. Potentielle Tradeoffs und Impakts wie auch die systematische Untersuchung von Unsicherheiten in ihrer Abschätzung werden mit zwei Vegetationsmodellen, einem Erdsystemmodell und, neu im Projekt, dynamischen Biodiversitätsmodellen analysiert. Konkret wird CE-LAND+ bisher kaum bilanzierte Tradeoffs untersuchen: einerseits zwischen der Maximierung der Flächennutzung für tCDR bzw. Biodiversitätsschutz, andererseits zwischen der Maximierung der Süßwasserverfügbarkeit für tCDR bzw. Nahrungsmittelproduktion sowie Flussökosysteme. Auch werden die (in)direkten Auswirkungen veränderten Klimas und tCDR-bedingter Landnutzungsänderungen auf Wasserknappheit (mit diversen Metriken und unter Annahme verschiedener Varianten des Wassermanagements) und Biodiversität quantifiziert. Die Tradeoffs und Impakts werden im Kontext von neben der Bekämpfung des Klimawandels formulierten globalen Nachhaltigkeitszielen - Biodiversitätsschutz, Wasser- und Ernährungssicherheit interpretiert - was sonst nicht im Schwerpunktprogramm vermittelt wird. Ferner wird das Projekt zu besserem Verständnis und besserer Quantifizierung von Unsicherheiten von tCDR-Effekten unter zukünftigem Klima beitragen. Hierzu untersucht es modellstrukturbedingte Unterschiede, Wachstum und Mortalität von tCDR-Pflanzungen unter wärmeren und CO2-reicheren Bedingungen und Wechselwirkungen zwischen tCDR-bezogenen Landnutzungsaktivitäten und Klima. Schließlich wird CE-LAND+ in Kooperationen innerhalb des Schwerpunktprogramms und mit einer repräsentativen Auswahl von Szenarien zur Evaluierung tCDR-bedingter Tradeoffs aus umweltethischer Sicht beitragen.

Teilprojekt 4: Szenarien für faire CDR-Aufwandsverteilung

Das Projekt "Teilprojekt 4: Szenarien für faire CDR-Aufwandsverteilung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Climate Analytics gGmbH durchgeführt. Die Verbundforschung widmet sich der prinzipienorientierten, stakeholder-geleiteten, transparenten Erforschung politischer Instrumente und Fairness-Implikationen für Kohlendioxid-Entfernung, um das Verständnis von 'CDR-Machbarkeit' oder 'CDR-Potenzialen' auszuweiten und für die Praxisanwendung zu konsolidieren. Über rein ökonomische Berechnungen von Kosten und ingenieurbasierte Berechnungen von technischen Potenzialen hinaus wird das Vorhaben über die analytischen Zugänge 'Akzeptanz' und 'Annahme' einen alternativen, sozial robusteren Weg zur Bestimmung der wirtschaftlichen, soziokulturellen und institutionellen Machbarkeit von CDR erarbeiten und auf dieser Grundlage Politikempfehlungen auf lokaler und (inter-)nationaler Ebene formulieren. Climate Analytics leitet AP3 (Szenarien für faire CDR-Aufwandsverteilung), insb. Aktivitäten zur Entwicklung und quantitativen Analyse von Fair-Share-Ansätzen, zur Anwendung der Ansätze auf differenzierteren Ebenen und Auswirkungen solcher Ansätze in (inter-)nationalen Politikkontexten. Das CDR-Fair-Share-Rahmenwerk dient der Auswertung, wie CDR-Verpflichtungen zwischen großen Volkswirtschaften und Regionen auf Grundlage verschiedener Gerechtigkeitsprinzipien aufgeteilt werden könnten. Das CDR-Fair-Share-Rahmenwerk wird in Betracht des langfristigen Temperaturziels des Pariser Abkommens, den Kontexten und Verantwortlichkeiten für tiefgründige und schnelle Emissionsreduktionen und CDR bedeutende Einblicke in die intergenerationelle Gerechtigkeit und die Verteilungsgerechtigkeit liefern. Quantitative Ergebnisse werden zudem aufzeigen, wie Fair-Share-Prinzipien die Interpretation von globalen Minderungspfaden beeinflussen könnten, die von Integrierten Auswertungsmodellen auf regionaler und nationaler Ebene erstellt werden. Schließlich kann eine solche Analyse verwendet werden, um die Konsistenz der in AP2 entwickelten Politikszenarien mit Gerechtigkeitsprinzipien auf internationaler und nationaler Ebene zu bewerten.

Teilprojekt 3: Stakeholder-Einbindung

Das Projekt "Teilprojekt 3: Stakeholder-Einbindung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Adelphi Research gemeinnützige GmbH durchgeführt. Das Forschungsprojekt CDR PoEt sieht einen prinzipienorientierten, stakeholdergeleiteten, transparenten Ansatz zur Erforschung möglicher politischer Instrumente und Fairness-Implikationen für Kohlendioxid-Entfernung (CDR) vor. Konkrete Politikoptionen werden anhand von Leitsätzen identifiziert und bewertet, um die wirtschaftliche, soziokulturelle und institutionelle Machbarkeit von CDR zu untersuchen und eine Basis für Politikempfehlungen auf lokaler und (inter-)nationaler Ebene zu schaffen. Die Perspektiven von Stakeholdern fließen hierbei in allen Forschungsschritten ein: in die Identifizierung und Formulierung von Governance-Leitsätzen, die Operationalisierung von Bewertungskriterien, die Definition und Bewertung von CDR-Politikinstrumenten und Szenarien für eine faire Verteilung der Verantwortung. Als Teil des Konsortiums trägt adelphi dazu bei, konzeptionelle Überlegungen auf drei CDR-Fälle anzuwenden, die von rein technologischen bis hin zu ökosystembasierten Ansätzen reichen. Die vergleichende und evidenzbasierte Analyse wird dabei durch die systematische Einbeziehung verschiedener politikfeldrelevanter Stakeholder unterstützt. Über innovative Verfahren der Ko-Kreation werden Gemeinsamkeiten und Unterschiede herausgearbeitet, die sich in der Politikgestaltung sowie in technologie-spezifischen Politikelementen widerspiegeln sollten. Unsere anwendungsorientierte Forschung trägt zur Verfeinerung des Verständnisses von 'CDR-Machbarkeit' oder 'Potenzialen' bei, da sie über ökonomische Berechnungen von Kosten und ingenieurbasierte Berechnungen von technischen Potenzialen hinausgeht, hin zu einer soziotechnischen Systemperspektive. Auf der Grundlage eines Verständnisses von 'Akzeptanz' und 'Annahme' bietet solch ein Ansatz einen alternativen, sozial robusteren Weg zur Bestimmung von Gestaltung und Potenzial erfolgreicher Politikinstrumente. Als solche werden die Ergebnisse zukunftsweisende Forschung und politische Überlegungen unterstützen.

Teilprojekt 5: Bewertungskriterien für CDR-Politiken

Das Projekt "Teilprojekt 5: Bewertungskriterien für CDR-Politiken" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Philosophisches Seminar, Arbeitsgruppe Klimaethik und Globale Gerechtigkeit durchgeführt. Die Verbundforschung widmet sich der prinzipienorientierten, stakeholder-geleiteten, transparenten Erforschung politischer Instrumente und Fairness-Implikationen für Kohlendioxid-Entfernung, um das Verständnis von 'CDR-Machbarkeit' oder 'CDR-Potenzialen' auszuweiten und für die Praxisanwendung zu konsolidieren. Über rein ökonomische Berechnungen von Kosten und ingenieurbasierte Berechnungen von technischen Potenzialen hinaus wird das Vorhaben über die analytischen Zugänge 'Akzeptanz' und 'Annahme' einen alternativen, sozial robusteren Weg zur Bestimmung der wirtschaftlichen, soziokulturellen und institutionellen Machbarkeit von CDR erarbeiten und auf dieser Grundlage Politikempfehlungen auf lokaler und (inter-)nationaler Ebene formulieren. Das Teilprojekt CDR-PoEt-CAU trägt die (Klima-)ethische Perspektive zum Gesamtprojekt bei. Ziel ist die Identifizierung relevanter Gerechtigkeits- und Klimaethik-Prinzipien. Aus den Prinzipien werden Kriterien zur Politikbewertung abgeleitet und diese mit existierenden Prinzipien abgeglichen. In Zusammenarbeit mit den ProjektpartnerInnen und den Stakeholdern zielt das Teilprojekt ferner drauf ab, einen kohärenten Bewertungsrahmen in Form eines Kriterienkatalogs zu entwickeln, der normative und nicht normative Elemente konsistent miteinander verbindet. Hier kann das Teilprojekt auf vorherigen Arbeiten zur Kriterien-gestützten Bewertung von Klimapolitikinstrumenten aufbauen.

Teilprojekt 2: Co-Verbundkoordination, Politikinstrumente und Fallstudien BECCS und DACCS

Das Projekt "Teilprojekt 2: Co-Verbundkoordination, Politikinstrumente und Fallstudien BECCS und DACCS" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Perspectives Climate Research gGmbH durchgeführt. Das Forschungsprojekt sieht eine prinzipienorientierte, stakeholdergeleitete, transparente Erforschung möglicher politischer Instrumente und Fairness-Implikationen für Kohlendioxid-Entfernung (CDR) vor. Perspectives Climate Research (PCR) Beitrag liegt primär in der: a) übergeordneten Koordination und inhaltlichen Orientierung, b) Identifizierung und Bewertung von konkreten Politikoptionen für die Implementierung von CDR, sowie c) Erarbeitung von Fallstudien zur i) Bioenergienutzung, mit CO2-Abscheidung und Speicherung sowie ii) der direkten CO2-Entnahme. Durch untergeordnete Beiträge in den übrigen Arbeitspaketen hilft PCR die inhaltliche Konsistenz sicherzustellen. Politikoptionen werden auf der nationalen (bspw. Innovationsförderung oder Steueranreize), regionalen (bspw. Emissionshandelssysteme) und internationalen Ebene (bspw. internationale Kooperation unter dem Pariser Klimaabkommen) identifiziert, kategorisiert und auf ihre Stärken, Schwächen, sowie Kontext- und von politischen Einflüssen abhängige Chancen und Gefahren überprüft. Eine engere Auswahl wird - unter Einbezug von Stakeholdern - weiter ausgearbeitet. Beide Fallstudien umfassen fünf Schritte: (1) eine technische Bestandsaufnahme zum Wissenstand, die sich kritisch mit der bestehenden empirischen Literatur zum Thema BECCS bzw. DACCS auseinandersetzt; (2) eine Kartierung (mapping), die relevante Stakeholder und ihre Interessen sowie Positionen gegenüber der Technologie dargestellt; (3) die Einbeziehung von relevanten Stakeholdern, welche sich im Rahmen von Interviews mit hypothetischen Szenarien und dem jeweiligen Design verschiedener Politikoptionen auseinandersetzen; (4) die Anwendung der vorab erarbeiteten Kriterienliste auf die Technologie; und (5) eine technologiespezifische SWOT-Analyse, die veranschaulicht, wie die Performanz von CDR-Politikoptionen durch soziale, kulturelle, wirtschaftliche und politische Bedingungen beeinflusst werden kann.

Teilprojekt 1: Verbundkoordination und -kommunikation, fallstudienbasierte Synthese (Agroforst, BECCS, DACCS)

Das Projekt "Teilprojekt 1: Verbundkoordination und -kommunikation, fallstudienbasierte Synthese (Agroforst, BECCS, DACCS)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Institut für Forstwissenschaften, Professur für Waldbau durchgeführt. Die Verbundforschung widmet sich der prinzipienorientierten, stakeholder-geleiteten, transparenten Erforschung politischer Instrumente und Fairness-Implikationen für Kohlendioxid-Entfernung ('carbon dioxide removal', kurz: CDR), um das Verständnis von 'CDR-Machbarkeit' oder 'CDR-Potenzialen' auszuweiten und für die Praxisanwendung zu konsolidieren. Über rein ökonomische Berechnungen von Kosten und ingenieurbasierte Berechnungen von technischen Potenzialen hinaus wird das Vorhaben über die analytischen Zugänge 'Akzeptanz' und 'Annahme' einen alternativen, sozial robusteren Weg zur Bestimmung der wirtschaftlichen, soziokulturellen und institutionellen Machbarkeit von CDR erarbeiten und auf dieser Grundlage Politikempfehlungen auf lokaler und (inter-)nationaler Ebene formulieren. Das Teilprojekt der Albert-Ludwigs-Universität (ALU) fokussiert die inhaltliche und organisatorische Konsistenz im Kontext des CDR-SynTra-Prozesses. ALU übernimmt die Verantwortung für wesentliche Koordinierungs-, Kooperations- und Kommunikationsbelange des Forschungsverbundes. Für die analytische Arbeit in den APs werden gemeinsam Prinzipien entwickelt und übergreifend die aktive Einbeziehung relevanter Stakeholder geplant und koordiniert. Weiterhin treibt das Teilprojekt die Synthese der CDR-PoEt-Verbundergebnisse voran und koordiniert Veröffentlichungen und Kommunikation nach außen. Zum ALU-Teilprojekt gehören auch empirische Fallstudien (AP 5) in denen ausgewählte CDR-Anwendung in verschiedenen soziokulturellen und politischen Kontexten analysiert werden, um ein besseres Verständnis über die konkreten praktischen Herausforderungen landbasierter CDR-Ansätze zu generieren. Für den spezifischen Fall der Agroforstwirtschaft - als ökosystemarem CDR-Ansatz im Vergleich zu BECCS oder DACCS - werden Akzeptanz und Interessensstrukturen der relevanten Stakeholder in Bezug auf die Technologie herausgearbeitet, um, darauf aufbauend, die Eignung der analysierten Politikinstrumente zu beurteilen.

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