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2025 wurde erneut so viel CO2 ausgestoßen wie in keinem Jahr zuvor. Forschende arbeiten an Ideen, einen Teil davon wieder aus der Atmosphäre zu entfernen. Ein Methodencheck
Von Julius Seibt
Achtunddreißig Milliarden Tonnen: so viel CO2stößt die Menschheit etwa in die Atmosphäre aus, Jahr für Jahr. Doch zumindest einen ganz kleinen Teil des Kohlenstoffs holt sie wieder zurück: rund zwei Milliarden Tonnen CO2werden der Atmosphäre jährlich wieder entzogen – durch CDR. Hinter dem Kürzel für „Carbon Dioxide Removal“, also Kohlenstoffentnahme, stecken sämtliche Methoden, mit denen CO2aus der Luft geholt werden kann – von klassischen Ansätzen wie Aufforstung bis zu Technologien, die noch in der Entwicklung stecken. Und ohne CO2-Entnahme wird sich die Klimakrise nicht bändigen lassen.
Trotzdem: „Mit Abstand am wichtigsten ist es, die Emissionen zu senken“, sagt Felix Havermann, Wissenschaftlicher Koordinator des Forschungsprogramms CDRterra an der LMU München. Expert:innen betonen immer wieder, Kohlenstoffentnahme dürfe keine Ausrede sein, um die radikale Senkung des CO2-Ausstoßes einfach vom Programm zu nehmen. Auch wenn fossile Energieproduzenten CDR für genau diese Argumentation immer wieder missbrauchen, um ihr Geschäftsmodell zu retten.
Das macht die Forschung zu den Entnahmemethoden aber nicht überflüssig. „Ohne Kohlenstoffentnahme gibt es keine Netto-Null oder netto-negativen Emissionen“, sagt Felix Havermann. Denn eine Welt, in der gar kein CO2mehr ausgestoßen wird, wird es nicht geben. Daher muss zukünftig jedes ausgestoßene Gramm an anderer Stelle wieder eingefangen werden.
„In extrem optimistischen Szenarien gehen wir davon aus, dass wir im Jahr 2050 etwa neun Gigatonnen CO2pro Jahr durch CDR aus der Atmosphäre holen können“, sagt Havermann. Viel zu wenig, um unseren aktuellen CO2-Ausstoß auszugleichen. Auch das zeigt: Der Kohlenstoffausstoß muss runter, denn Kohlenstoffentnahme wird nur die wirklich unvermeidbaren Emissionen ausgleichen können.
Eine einfache Lösung gibt es dabei nicht. „Es wird ein Portfolio an CDR-Methoden brauchen, um dem Klimawandel etwas entgegenzusetzen“, sagt Felix Havermann. Nur: Welche konkreten Methoden verstecken sich hinter dem Kürzel CDR und wie groß kann ihre Rolle im Kampf gegen den Klimawandel sein? Hier stellen wir sechs Ideen vor.
Die Low-Tech-Option: Aufforstung
Wie funktioniert’s?
Die wohl am leichtesten verständliche Methode zur Kohlenstoffentnahme: Bäume speichern CO2 . Darum entzieht Anpflanzen neuer Wälder der Atmosphäre CO2 . So einfach ist diese CDR-Methode im Prinzip. Leider wird es in der Praxis etwas komplizierter.
Was bringt es wirklich?
Aufforstung erledigt schon heute über fünfzig Prozent der weltweiten CO2 -Entnahme. Gemeinsam mit zwei weiteren naturnahen Methoden, verbessertem Waldmanagement und der Wiedervernässung von Mooren sind es sogar so gut wie hundert Prozent. Kein Wunder: Das Pflanzen von Bäumen ist keine Technologie, die noch jahrelang teuer entwickelt werden müsste, sondern altbekannt und günstig.
Darüber hinaus bringen neue Wälder zusätzlich zur derCO2 -Einsparung eine Menge positiver Nebeneffekte mit sich. Sie können, klug angelegt, wertvolle Lebensräume für seltene Tiere und Pflanzen sein. Sie können degradierte Böden wieder aufwerten, Wasserzyklen regulieren und nicht nur global, sondern auch lokal Temperaturen senken.
Trotzdem: Die langfristigeCO2 -Speicherung von Wäldern ist im Vergleich mit anderen Methoden ziemlich unsicher. „Brände, Dürren oder illegale Abholzung: Es gibt viele Wege, wie der in einem Wald gespeicherte Kohlenstoff außerplanmäßig wieder in die Atmosphäre gelangen kann“, sagt Felix Havermann.
Klar ist auch, dass viele Waldbesitzer ihr Holz nicht ewig wachsenlassen, sondern wirtschaftlich nutzen wollen. Werden die gefällten Bäume zu Brennholz verarbeitet, verschwindet das gebundene CO2 wieder in die Atmosphäre und der CDR-Effekt ist dahin. Besser ist es, das gewonnene Holz als Baumaterial zu nutzen, das viele Jahrzehnte oder im besten Fall Jahrhunderte bestehen bleibt.
Im Optimalfall bliebe der Wald größtenteils sich selbst überlassen, denn große, alte Bäume speichern am meisten CO2 . Doch jeder Wald braucht Fläche – Fläche, die für andere Nutzungen ausfällt. So entstehen Landnutzungskonflikte, vor allem zwischen Aufforstung und Landwirtschaft. Je mehr eine Volkswirtschaft aufforstet, desto weniger landwirtschaftliche Erträge wird sie erzielen.
Blickt man auf die globale Balance von Auf- und Abholzung, kann von Kohlenstoffentnahme durch Aufforstung nicht die Rede sein: Für den Zeitraum von 2015 bis 2025 schätzt die UN-Landwirtschaftsorganisation einen jährlichen globalen Waldverlust von knapp 7 Millionen Hektar, etwas weniger als die Fläche Bayerns. Weltweit wird also noch immer weniger Wald gepflanzt als gerodet.
Und was kostet’s?
Aufforstung zählt zu den günstigsten CDR-Methoden. Die genauen Preise schwankenje nach Lage des Aufforstungsprojektes stark, liegen typischerweise aber bei ca. 100 Dollar pro gespeicherter Tonne CO2 .
Das Fazit des Experten
„Aufforstung ist günstig und theoretisch schnell machbar – aber wie lange das im Wald gespeicherte CO2der Atmosphäre wirklichfernbleibt, ist unsicher. Trotzdem lohnt es sich für das Klima und richtig
gemacht auch für den Umweltschutz, möglichst viele Bäume zu pflanzen“, sagt Felix Havermann von der LMU München.
Der Speicher auf dem Feld: Gesteigerte Gesteinsverwitterung
Wie funktioniert’s?
Wer seine Feinde aufhalten will, legt ihnen Steine in den Weg. Wer den Klimawandel aufhalten will, legt Steine auf den Acker. Hinter der Idee steckt ein natürlicher Prozess: Gestein reagiert chemisch mit Regenwasser, das im Fallen CO2 aus der Atmosphäre aufnimmt. Dabei verbindet sich das atmosphärische CO2mit den Mineralien im Gestein. Kurz gesagt: Das Gestein verwittert. Das einmal an die Gesteinsmineralien gebundene CO2landet langfristig im Grundwasser oder im Meer und bleibt der Atmosphäre über Jahrtausende entzogen.
Die Entnahmemethode der gesteigerten Gesteinsverwitterung – auf Englisch „Enhanced Rock Waethering“ (ERW) – beruht darauf, diesen natürlichen Prozess zu beschleunigen. Dafür wird feines Gesteinsmehl auf landwirtschaftlichen Flächen ausgebracht. Denn aufgrund der viel größeren Oberfläche kann eine Tonne gemahlenes Gestein auf Äckern viel schneller und viel mehr Kohlenstoff an sich binden als die gleiche Menge an natürlich vorkommendem Stein. Das verwendete Gesteinsmehl kann einerseits direkt zu Verwitterungszwecken abgebaut werden. Andererseits fällt es in vielen Steinbrüchen sowieso an und gilt bisher typischerweise als Abfallprodukt.
Was bringt es wirklich?
Den Äckern schadet das Gesteinsmehl nicht, im Gegenteil: Es ergänzt mit seinen Mineralien konventionelle Düngemittel und steigert so die Bodenfruchtbarkeit. Außerdem nimmt Gesteinsverwitterung anders als beispielsweise Aufforstung keine landwirtschaftlichen Flächen weg, sodass keine Landnutzungskonflikte auftreten.
Trotzdem hat die Methode ihre Herausforderungen. Nicht jedes Gestein ist für das Verfahren gleich gut geeignet. Außerdem fallen auch durch den Transport des Gesteinsmehls Kosten und CO2-Emissionen an. „Je näher der Acker am Steinbruch liegt, desto besser“, sagt Felix Havermann.
Ein weiteres Problem ist die Messbarkeit. „Momentan ist es noch sehr schwierig, genau zu quantifizieren, wie viel Kohlenstoff der Atmosphäre durch den Einsatz von Gesteinsmehl auf einem Acker genau entzogen wird“, sagt Havermann. Dabei seien in den nächsten Jahren aber Fortschritte zu erwarten.
Und was kostet’s?
Derzeit zahlen Unternehmen etwa 360 Dollar, um eine Tonne CO2durch Gesteinsverwitterung auszugleichen. Felix Havermann erwartet für die nächsten Jahre noch einmal deutlich fallende Preise.
Das Fazit des Experten
„Die Technologie ist gut erforscht und sowohl in Deutschland als auch global gibt es Potenziale, durch Gesteinsverwitterung viel CO2aus der Atmosphäre zu holen. Die Methode hat gute Chancen, eine große Rolle im CDR-Mix der Zukunft zu spielen.“
Der Staubsauger der Lüfte: Direct Air Capture
Wie funktioniert’s?
Das Wort „direct“ im Namen Direct Air Capture trifft es: Keine Methode zur Kohlenstoffentnahme kommt so auf den Punkt wie diese. Wir wollen CO2aus der Atmosphäre holen? Okay, dann bauen wir eine Maschine, die CO2aus der Atmosphäre holt.
Etwas komplizierter wird es, wenn man sich die zugrundeliegende Technologie genauer ansieht. Denn unsere Luft enthält nur etwa 0,042 Prozent CO2. Das ist zwar deutlich mehr als vor der Industrialisierung (als der Wert noch bei 0,028 lag), bedeutet aber trotzdem, dass sehr viel Luft durch die Maschinen laufen muss.
Angesaugt wird diese typischerweise durch große Ventilatoren. In der Direct-Air-Capture-Maschine läuft sie dann, je nach Technologie, durch flüssige oder feste Filter – beispielsweise Natriumhydroxid oder künstliche Harze. Daraufhin wird der Filter erhitzt, das reine CO2wird abgelöst und gefangen. Die Filter können wiederverwendet werden, das gefangene CO2wird unterirdisch gespeichert, um der Atmosphäre langfristig fernzubleiben.
Was bringt es wirklich?
Ein Vorteil gegenüber anderen CDR-Methoden liegt darin, dass die Menge des abgetrennten Kohlenstoffs sich hier viel genauer messen lässt als bei anderen Methoden.
Andererseits verbraucht Direct Air Capture enorm viel Energie und lohnt sich daher wenn überhaupt nur an Standorten, an denen viel günstiger und vor allem grüner Strom zur Verfügung steht. CO2-Entnahme mit Strom, dessen Erzeugung wiederum CO2ausstößt, ergibt keinen Sinn.
Das größte Hindernis sieht Felix Havermann aber in der fehlenden Infrastruktur für den Transport und die unterirdische Speicherung des eingefangenen Kohlenstoffs. Zwar wurde 2025 in Deutschland ein Verbot von CO2-Speicherung aufgehoben. Doch das Vorgehen ist unter Umweltverbänden umstritten, und ob es sich in Deutschland je im größeren Stil durchsetzen wird, steht in den Sternen.
Und was kostet’s?
Direct Air Capture ist extrem teuer: im Bau der Maschinen, und durch den Energieverbrauch. Eine Tonne durch DAC gespeichertes CO2 kostet auf dem Weltmarkt momentan rund 490 Dollar und somit deutlich mehr als die meisten anderen CDR-Methoden.
Entsprechend niedrig ist die Nachfrage, weshalb sich viele Start-ups momentan vor allem darauf konzentrieren, das gefangene CO2wiederzuverwenden statt einzulagern, beispielsweise in der Herstellung von E-Fuels für Flugzeuge. Es ist zwar klimafreundlicher, wenn ein Flugzeug mit E-Fuels statt mit fossilen Brennstoffen angetrieben wird. Aber echte Kohlenstoffentnahme liegt nur vor, wenn das gefangene CO2langfristig gespeichert wird, statt es in E-Fuels wieder in die Atmosphäre zu blasen.
Das Fazit des Experten
„Direct Air Capture braucht eine große und teure Speicherinfrastruktur, um das gefangene CO2langfristig in tiefen Bodenschichten zu speichern. Abgesehen von Norwegen gibt es global noch keine ausgebaute Infrastruktur. Bis DAC einmal eine große Rolle im CDR-Mix spielen wird, kann es also noch Jahre oder Jahrzehnte dauern.“
Der alternative Energieträger: Bioenergie mit CO2-Abscheidung
Wie funktioniert’s?
Hier treffen sich der natürliche Ansatz der Aufforstung und die Technologie der Kohlenstoffverpressung, die wir schon von der Direct-Air-Capture-Methode kennen.
Die Idee: Schnell wachsende Pflanzen wie Mais oder Raps entziehen der Atmosphäre beim Wachstum Kohlenstoff. Im nächsten Schritt werden sie zur Energie- und Wärmegewinnung verbrannt und ersetzen so fossile Energieträger. Möglicherweise kann dieser Vorgang zur CO2-Entnahmemethode werden, wenn der Kohlenstoff, der bei der Verbrennung frei wird, durch Filter abgefangen würde. Danach könnte er genau wie bei der Direct-Air-Capture-Methode unterirdisch verpresst werden.
Was bringt es wirklich?
Wie so oft verkompliziert sich die einfache Grundidee in der Praxis. Falsch wäre es Felix Havermann zufolge, im großen Stil Monokulturen anzubauen, um diese für Bioenergie mit CO2-Abscheidung zu nutzen. Das hätte negative Folgen für Böden, Wasserhaushalt und Biodiversität, zudem würden die Flächen nicht mehr zur Verfügung stehen, um Nahrungsmittel und nachwachsende Rohstoffe anzubauen. Felix Havermann rät, sich auf Rest- und Abfallstoffe zu konzentrieren. „Schon heute haben wir in Deutschland das Potenzial, bis zu 25 Millionen Tonnen CO2pro Jahr abzuscheiden, indem wir Abfälle und Reststoffe verbrennen.“
Natürlich nur unter der Voraussetzung, dass das abgeschiedene CO2unterirdisch gespeichert werden kann. Wie beim Direct-Air -Capture-Verfahren stellt sich die Frage, ob die Speicherung in Deutschland im großen Stil möglich sein wird – und ob es aus Naturschutz-Perspektive wünschenswert oder zu riskant ist.
Und was kostet’s?
220 Dollar zahlt man auf dem Weltmarkt, um mit dieser Methode eine Tonne CO2aus der Atmosphäre zu ziehen.
Das Fazit des Experten
„Bei dieser Methode kann man einiges falsch machen, aber auch viel richtig. Gut umgesetzt könnte man nur mit der Verwertung von Abfällen, die sowieso da sind, viel CO2aus der Luft holen.“
Die große Unbekannte: Künstliche Photosynthese
Wie funktioniert’s?
Eine Formel, die die meisten höchstwahrscheinlich in der Schule auswendig lernen mussten, um sie nach dem Biotest prompt wieder zu vergessen: 6H2O + 6CO2+ Licht = 6O2+ C6H12O6. Auf den ersten Blick kompliziert, beschreibt diese Formel eine ganz natürliche, Milliarden Jahre alte Methode, Kohlenstoff aus der Atmosphäre zu holen: Photosynthese.
Bisher ist Photosynthese Pflanzen, Algen und einigen Bakterien vorbehalten. Doch dabei muss es nicht bleiben: Wissenschaftler:innen weltweit forschen daran, künstliche Photosynthese zu ermöglichen und so atmosphärisches CO2zu binden. Dafür braucht es spezielle Katalysatoren, die Lichtenergie aufnehmen und die chemische Reaktion anstoßen, ähnlich wie Chlorophyll im Blatt. In einem Reaktor oder auf einer beschichteten Oberfläche treffen CO2und Wasser aufeinander, das Licht gibt den Startschuss für die Umwandlung. Am Ende entsteht eine langfristig bindende, kohlenstoffhaltige Substanz. So zumindest die Hoffnung.
Was bringt es wirklich?
Künstliche Photosynthese ist das Baby unter den hier beschriebenen CDR-Methoden. Der Ansatz hat das Forschungslabor noch nicht verlassen und eine großflächige Umsetzung ist in den nächsten Jahren aus technologischen und wirtschaftlichen Gründen kaum vorstellbar.
Darüber hinaus konzentriert sich ähnlich wie beim Verfahren zur direkten CO2-Entnahme aus der Luft ein großer Teil der Forschung darauf, künstliche Antriebsstoffe herzustellen. Auch hier gilt: Wirkliche Kohlenstoffentnahme ist es nur, wenn das gefangene CO2langfristig gespeichert wird, anstatt es wieder in die Atmosphäre zu pulvern.
Und was kostet’s?
Künstliche Photosynthese hat kein Preisschild, da sie sich noch in der Entwicklungsphase befindet.
Das Fazit des Experten
„Vielleicht bringt es wenig, vielleicht wird es ein großes Ding: Künstliche Photosynthese ist die große Unbekannte unter den CDR-Methoden.“
Die Pyrolyse-Lösung: Pflanzenkohle
Wie funktioniert’s?
Diese Idee beruht auf einer Unterbrechung des natürlichen Kohlenstoffkreislaufs. Der sieht eigentlich so aus: Pflanzen nehmen während ihres Wachstums CO2aus der Luft auf und bauen daraus organischen Kohlenstoff. Normalerweise geriete der nach dem Absterben der Pflanze wieder in die Atmosphäre – durch Verrottung, Feuer oder Mikroben.
Dieser Kreislauf wird durch die Herstellung von Pflanzenkohle unterbrochen.
Biomasse, egal ob Sägespäne, Kirschkerne oder Pistazienschalen, wird unter Luftabschluss auf zwischen 400 und 1.000 Grad erhitzt. In diesem Pyrolyse genannten Prozess spaltet sich die Biomasse in Gase, Öle und einen festen, kohlenstoffreichen Rückstand auf. Dieser Rückstand wird Pflanzenkohle oder Biochar genannt und ist chemisch äußerst stabil. Das gebundene CO2bleibt der Atmosphäre über Jahrhunderte oder sogar Jahrtausende entzogen.
Was bringt es wirklich?
Pflanzenkohle hat neben der Kohlenstoffbindung einige positive Nebeneffekte: So kann sie in der Landwirtschaft die Wasseraufnahme von Böden verbessern, Nährstoffe binden und Lebensräume für Mikroorganismen schaffen. Alternativ kann sie in der Dämmung von Gebäuden eingesetzt und die bei der Pyrolyse gewonnenen Gase und Öle können häufig weiterverwendet werden.
Der Ansatz hat weniger Nachteile als einige der anderen Technologien. Aber natürlich muss die Biomasse gesammelt, getrocknet, transportiert und verarbeitet werden – und all das braucht Energie. Die Methode eignet sich vor allem dafür, sowieso abfallende pflanzliche Abfälle, also etwa Grünschnitt, Schilf und Garten- oder Erntereste zu verwenden. Wälder dafür abzuholzen oder Ackerpflanzen allein zur Kohleherstellung anzubauen, wäre kontraproduktiv. Als Düngemittel hat Pflanzenkohle in europäischen Böden einen messbaren, aber geringeren Effekt als in tropennaher Landwirtschaft.
Und was kostet’s?
Etwa 150 Dollar zahlt man momentan auf dem Weltmarkt, um eine Tonne CO2durch die Herstellung von Pflanzenkohle aus der Atmosphäre zu holen.
Das Fazit des Experten
„Günstig, dezentral, und gut für unsere Böden: Der Einsatz von Pflanzenkohle zur Kohlenstoffentnahme hat große Potenziale, gerade in Deutschland.“
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