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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.

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

Teilprojekt 5: ethische Kriterien zur Bewertung von CDR-Optionen

Das Projekt "Teilprojekt 5: ethische Kriterien zur Bewertung von CDR-Optionen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Philosophisches Seminar, Arbeitsgruppe Klimaethik und Globale Gerechtigkeit durchgeführt. STEPSEC zielt auf die vergleichende Bewertung der Potenziale und Erdsystemauswirkungen der gängigsten landbasierten Methoden zur Kohlendioxid-Entfernung aus der Atmosphäre (CDRL) unter sozio-ökologischen Randbedingungen. STEPSEC erweitert bestehende Frameworks für Machbarkeitsbewertungen und ergänzt diese um ethische Kriterien. So trägt STEPSEC methodisch und quantitativ zu einer umfassenden interdisziplinären Bewertung von CDRL-Methoden bei, wie sie für eine fundierte Entscheidungsfindung in Deutschland benötigt wird. In STEPSEC-CAU werden ethische Kriterien für die Bewertung von CDRL-Optionen erarbeitet. Nicht alles, was machbar ist, sollte gemacht werden. Neben der Machbarkeit einer Maßnahme ist die Wünschbarkeit (oder Akzeptabilität) ihrer Umsetzung entscheidend. Diese bemisst sich an geltenden Normen und Werten. Wie Machbarkeit und Wünschbarkeit zusammenhängen, wird in der Politischen und Moral-Philosophie verhandelt; dort werden allgemeine ethische Kriterien für die Bewertung von Handlungsoptionen erarbeitet. Diese allgemeinen Kriterien werden auf CDRL bezogen und Kriterien zur ethischen Bewertung der Wünschbarkeit (Akzeptabilität) verschiedener CDRL-Optionen hinsichtlich der Kategorien (1) Gerechtigkeit mit den Unterkategorien (i) distributive Gerechtigkeit, (ii) prozedurale Gerechtigkeit sowie (2) Umweltethik erarbeitet. Diese werden gemeinsam mit Stakeholdern in materieller Hinsicht (d.h. hinsichtlich der normativen Inhalte der Kriterien) sowie mit Blick auf ihre Operationalisierbarkeit (d.h. hinsichtlich der Darstellung der Kriterien in einer Art und Weise, die verständlich und anwendbar ist) reflektiert und ggf. überarbeitet. Gemeinsam mit den STEPSEC-Projektpartnern wird ein Vorschlag erarbeitet werden, wie Überlegungen zu Machbarkeit und Wünschbarkeit in einem kohärenten Bewertungsrahmen berücksichtigt werden können und diesen multidimensionale Rahmen für die Bewertung verschiedener CDRL-Optionen nutzen.

Erstmalige CO2-Abscheidung aus dem Rauchgas einer Holzfeuerung mit direkter Nutzung in benachbarten Gewächshäusern

Das Projekt "Erstmalige CO2-Abscheidung aus dem Rauchgas einer Holzfeuerung mit direkter Nutzung in benachbarten Gewächshäusern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von HBB Holzbearbeitung Bralitz GmbH durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens - an eine bestehende KWK-Biomassefeuerungsanlage wird ein Gewächshaus (5 ha) als zusätzlicher Wärme- und CO2-Abnehmer angeschlossen. Um aus dem Rauchgas der KWK-Biomasseanlage mit einer Feuerungswärmeleistung von 5,5 MW das CO2 bedarfs- und qualitätsgerecht abzuscheiden, wird eine Gasabscheideanlage entwickelt. - Ziel und Anlass ist die Nutzung der in der KWK-Biomassefeuerungsanlage anfallenden Wärme und des bisher ungenutzt an die Atmosphäre abgegebenen CO2. Das Prinzip der drucklosen Abscheidung von CO2 aus einem Rauchgasstrom mit anschließender direkter Verwendung ermöglicht eine Verbesserung der CO2-Bilanz einer solchen industriellen Holzfeuerungsanlage. Im Vergleich zu den aktuell gängigen Praktiken der CO2 Versorgung einer Gewächshausanlage kann durch das umgesetzte Verfahren eine ökonomische und ökologische Verbesserung des energetischen Gesamtwirkungsgrads und der Rohstoffausnutzung erreicht werden.

Teilprojekt 3: Abschätzung der Auswirkungen von Dürreereignissen auf CDR-Potenziale

Das Projekt "Teilprojekt 3: Abschätzung der Auswirkungen von Dürreereignissen auf CDR-Potenziale" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, School of Life Sciences, Department Ökologie- und Ökosystemmanagement, Professur für Land Surface-Atmosphere Interactions durchgeführt. STEPSEC zielt auf eine neuartige vergleichende Bewertung der Potenziale und Erdsystemauswirkungen der gängigsten landbasierten Methoden zur Kohlendioxid-Entfernung (CDR) unter sozio-ökologischen Randbedingungen. Es geht über frühere Studien hinaus, indem es die CDR-Potenziale von Aufforstung, Waldbewirtschaftung und Bioenergie auf der Grundlage von Simulationen mit drei Dynamischen Globalen Vegetationsmodellen (DGVMs) abschätzt. Robuste Abschätzungen der Potenziale werden ermöglicht indem die CDR-Methoden innerhalb von konsistenten, prozessdetaillierten und ökologisch fundierten Modellen betrachtet werden, z.B. hinsichtlich der Einflüsse von Wetterextremen. Das Teilprojekt STEPSEC-TUM befasst sich insbesondere mit der Weiterentwicklung und Anwendung des LPJ-GUESS DGVMs mit dem Fokus auf CDRL-Optionen unter Dürrestress. STEPSEC-TUM entwickelt und testet eine realistischere Repräsentation der Effekte von Dürreereignissen auf Baumwachstum und Mortalität und den damit verbundenen Auswirkungen auf das CDRL-Potential und Möglichkeiten der Anpassung durch geeignetes Waldmanagement mit LPJ-GUESS. Hierzu wird eine bestehende Implementierung von Pflanzenhydraulik und Dürremortalität, die bereits für den Amazonasregenwald entwickelt und getestet wurde, für die globale und europäische Anwendung angepasst und parametrisiert. Das erweiterte Modell wird anschließend für historische Dürreereignisse (z.B. Dürresommer 2003, 2018 und 2019 in Europa) angewendet und mit dem Standardmodell sowie bestehenden Studien/Beobachtungsdaten verglichen. Anschließend wird das Modell mit aktuellen Klimaprojektionen in die Zukunft laufen gelassen, um die Auswirkungen häufigerer und stärkerer Dürreereignisse auf das Potential verschiedener CDRL-Optionen zu untersuchen sowie geeignete Anpassungsstrategien zu entwickeln. Modellentwicklung und -anwendung geschieht in enger Absprache mit STEPSEC-KIT, das ebenfalls mit LPJ-GUESS arbeitet.

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.

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.

Vorhaben: Globale wirtschaftliche Bewertung der CO2-Aufnahme und Zielkonflikte bei den Globalen Nachhaltigkeitszielen

Das Projekt "Vorhaben: Globale wirtschaftliche Bewertung der CO2-Aufnahme und Zielkonflikte bei den Globalen Nachhaltigkeitszielen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Fachbereich Global Commons und Klimapolitik, Institut für Weltwirtschaft (IfW) durchgeführt. Durch den Klimawandel wird die thermische Schichtung des Ozeans verstärkt. Daraus ergeben sich Rückkopplungen auf die Zirkulation, so dass lichtdurchflutete Oberflächenschichten weniger mit nährstoffreicherem Wasser versorgt werden. Als Folge ergeben sich negativen Auswirkungen auf die marinen Nahrungsketten und CO2-Aufnahme. Diese Entwicklung ließe sich möglicherweise durch das Hochpumpen von nährstoffreichem Wasser aus den Tiefen des Meeres abschwächen beziehungsweise sogar umzukehren. Im Rahmen dieses Teilprojektes des Verbundprojekts Test-ArtUp liegt der Schwerpunkt auf der ökonomischen Bewertung. Das Teilprojekt untersucht drei zentrale Fragen: i) wie lässt sich die Erhöhung des künstlichen Auftriebs in einem integrierten Bewertungsmodell abbilden, ii) welchen Wert hat die mögliche zusätzliche CO2-Aufnahme in einem naturkapital- und marktbasierten Ansatz und iii) wie könnte dieser Ansatz zu der Erreichung der Globalen nachhaltigen Entwicklungszielen (SDGs) beitragen.

Vorhaben: Optimierung des künstlichen Auftriebs

Das Projekt "Vorhaben: Optimierung des künstlichen Auftriebs" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Kiel, Fachbereich Maschinenwesen durchgeführt. In dem Vorhaben werden Methoden der numerischen Strömungssimulation dazu genutzt, ein System zur Förderung ozeanischen, nährstoffreichen Tiefenwassers in die lichtdurchfluteten Oberflächenschichten zu entwickeln und zu optimieren. Dazu wird zunächst ein neues numerisches Verfahren auf der Basis des public-domain-Frameworks 'OpenFOAM' entwickelt, das Transportgleichungen in Kontinuen für Masse, Energie und Impuls löst, die freie Wasseroberfläche und zusätzlich weitere Fluidphasen zur Berücksichtigung von Nährstoffkonzentration und Salinität berücksichtigt. Besonders adressiert werden muss bei dieser Entwicklung die Dichte- und Temperaturstratifizierung sowie die diffusive Umverteilung von Nährstoffkonzentration und Salinität. Beides ist entscheidend dafür, nährstoffreiches Wasser nicht nur in die Oberflächenschichten zu transportieren sondern dort auch über längere Zeiträume einzuschichten. Ebenfalls adressiert werden muss, dass die strömungsmechanischen Vorgänge langsam sind und dementsprechend lange Simulationszeiträume untersucht werden müssen. Ist das Verfahren zur Simulation derartiger Strömungen entwickelt, wird es zur Optimierung eines Systems zur Erzeugung künstlichen Auftriebes verwendet. Hierbei wird das System, im wesentlichen bestehend aus einem vertikal angeordnetem Rohrsystem, das mit Propellern ausgerüstet ist, hinsichtlich seiner geometrischen Abmessungen, seiner Anordnung und seines Antriebssystems ausgelegt und optimiert. Als Ergebnis wird der Umfang des Nährstofftransportes in die lichtdurchflutete Oberflächenschicht des Ozeans bestimmt. Dies ist die Grundlage für die Auslösung eines biologischen bzw. biochemischen Prozesses der CO2-Sequestrierung, der in anderen Teilprojekten des Gesamtvorhabens untersucht wird.

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