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Mit CO2-Abscheidung im industriellen Maßstab plant Norwegen für eine grünere Zukunft
Chris Walsch
31. Januar 2023
Mit 15 Jahren begann Eivind Berstad als Verfahrenstechniker bei seinem Vater im petrochemischen Werk Ineos in der Nähe von Brevik, einem Zentrum der Schwerindustrie an der Südostküste Norwegens.
„Es war ziemlich cool, eine Nachtschicht zu arbeiten und Maschinen mit 10.000 PS zu bedienen – es war schmutzig und heiß und Hochdruck“, sagt er. „Für mich ist die Industrie nah dran.“
Jetzt arbeitet Berstad für Bellona, eine in Norwegen ansässige Umweltorganisation. Während Umweltverbänden in der Vergangenheit in Brevik oft mit Skepsis begegnet wurde, haben sich die Zeiten geändert. Die Einstellungen seien weicher geworden, und der Dialog komme leichter, sagt er.
„Um von der Öffentlichkeit, der Politik oder der Industrie ernst genommen zu werden, muss man sich ein Lösungsszenario ausdenken“, sagt er. „Wenn wir Offshore-Wind bauen wollen, brauchen wir Bergbau für Materialien. Wenn wir Zement produzieren, brauchen wir die CO2-Abscheidung und -Speicherung, um die Emissionen zu reduzieren.“
Brevik ist Standort eines bahnbrechenden Projekts zur Abscheidung von Kohlendioxid, das von der dortigen großen Norcem-Zementfabrik ausgestoßen wird. Kohlendioxid wird, getrennt von anderen Emissionen, von einem Gas in eine Flüssigkeit umgewandelt, damit es transportiert und dann in Stauseen bis zu 2.600 Meter unter dem Atlantik vor der Westküste Norwegens gespeichert werden kann.
Das Projekt in Brevik ist Teil einer größeren, nationalen Anstrengung in Norwegen, ein wichtiger Akteur in der CO2-Abscheidung und -Speicherung (CCS) zu werden.
Das Land hat über Jahrzehnte Expertise in der Gewinnung fossiler Brennstoffe aus Offshore-Bohrungen aufgebaut. Jetzt nutzt es dieses Know-how, um genau das Gegenteil zu tun: Die Infrastruktur zur Abscheidung von Kohlendioxid zu schaffen und es tief unter dem Festlandsockel zu speichern, wo ein Teil des Brennstoffs, der diese Emissionen verursachte, überhaupt gefunden wurde.
Eine Firma namens Aker Carbon Capture baut jetzt die Abscheidungsanlage in Brevik. Wenn es 2024 eröffnet wird, wird es die erste groß angelegte Anlage zur Kohlenstoffabscheidung in einer Zementfabrik sein.
Ein Mann in einem blauen Hoodie steht vor einem Backsteingebäude
Eivind Berstad, Teamleiter für CO2-Abscheidung und -Speicherung bei Bellona in Oslo. Foto von Chris Welsch für Microsoft.
Berstad hat einen Master-Abschluss in industrieller Chemie und Biotechnologie und ist Experte für CCS. In seiner Rolle bei Bellona war er ein Befürworter des Projekts und würde gerne mehr davon sehen. Er sagt, es habe das Potenzial, Emissionen zu senken und gleichzeitig Arbeitsplätze zu retten. Noch wichtiger ist, dass es, wenn es sich als effizient erweist, ein Modell für ähnliche Operationen an anderer Stelle sein wird.
Norwegens nationale Bemühungen um CCS heißen „Longship“ und sind ein seltenes Beispiel für eine Zusammenarbeit in so großem Umfang zur Verfolgung von Klimazielen. Vertreter der norwegischen Regierung, Aker Carbon Capture, drei Öl- und Gasunternehmen, Norcem und Microsoft gehören zu den unterschiedlichen Akteuren, die zusammenarbeiten, um ein System zur Abscheidung, zum Transport und zur Speicherung von Kohlendioxid zu schaffen. (Northern Lights, ein Joint Venture von Shell, Equinor und TotalEnergies, wird das Kohlendioxid transportieren und speichern.)
Der Betrieb von Aker Carbon Capture im Werk Norcem wird der erste von hoffentlich vielen Teilnehmern an diesem System aus Norwegen und dem Rest Europas sein.
Die Zementproduktion gehört zu den größten Verursachern von Treibhausgasemissionen. Einigen Berichten zufolge trägt er etwa 8 Prozent zum gesamten Kohlendioxid bei, das in die Atmosphäre emittiert wird – ein Vielfaches mehr als beispielsweise der Luftverkehr.
Wenn wir Zement produzieren wollen, brauchen wir Kohlenstoffabscheidung und -speicherung, um Emissionen zu reduzieren.
Während einige Umweltgruppen und Experten weiterhin gegen die Idee der Kohlenstoffabscheidung und -speicherung sind, besteht ein wachsender Konsens darüber, dass sie in schwer zu reduzierenden Industrien wie Zement und Stahl benötigt wird, wenn der Planet das Ziel von Netto-Null erreichen soll Emissionen. Der Bericht des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) von 2022 besagt, dass CCS ein wichtiger Bestandteil der Gesamtstrategie zur Eindämmung des Klimawandels ist.
Wie viele Norweger, die mit CCS zu tun haben, begann Hanne Rolén ihre Karriere auf der Extraktionsseite der Energiebranche. Sie war eine Ingenieurin, die sich auf die technische Sicherheit von Unterwasserprojekten spezialisiert hatte. Jetzt ist sie Leiterin für Nachhaltigkeit bei Aker Carbon Capture.
„Eine wichtige Aufgabe für uns alle, die mit CCS zu tun haben, ist es, zu entmystifizieren, worum es wirklich geht“, sagt sie. „Weil es wirklich mystisch klingt.“
Infografik, die von links nach rechts Grafiken von Schornsteinen mit einem Netz zum Auffangen von CO2-Emissionen, einem Fass, das in flüssigen Kohlenstoff umgewandelte Emissionen anzeigt, einem Tankschiff mit flüssigem Kohlenstoff, einem Empfangsterminal und Rohrleitungen zu einem Unterwasserreservoir zur Lagerung zeigt
Die Art und Weise, wie Rolén es erklärt, macht den Prozess leicht verständlich. Die Zementherstellung erfordert viel Wärme, um Kalkstein in „Klinker“ zu zersetzen, der die Grundlage für Zement bildet. Der chemische Prozess der Umwandlung von Kalkstein in Klinker erzeugt Kohlendioxidemissionen, ebenso wie der Brennstoff, der zu seiner Herstellung verbrannt wird.
Aker Carbon Capture hat ein System entwickelt, das die Emissionen aus den Schornsteinen der Fabrik auffängt. Das System verwendet ein Lösungsmittel auf Aminbasis, um Kohlendioxid von den anderen Elementen im Rauchgas zu trennen, sagt Rolén. Das zur Abtrennung des Kohlendioxids verwendete Lösungsmittel wird selbst wieder abgetrennt und erneut verwendet. Das Kohlendioxid wird dann komprimiert und verflüssigt, um es zu den Unterwasserreservoirs zu transportieren, wo es gespeichert wird.
Mit diesem System könnte die Menge an Kohlendioxid, die aus den Schornsteinen des Werks emittiert wird, um bis zu 95 Prozent reduziert werden, sagt sie. Das Design dieser Abscheideanlage wird die Hälfte des Rauchgases behandeln, das von der Zementfabrik emittiert wird. Etwa 400.000 Tonnen Kohlendioxid werden pro Jahr in Brevik abgeschieden und dann von Spezialschiffen, die derzeit gebaut werden, zu einem Empfangsterminal in Øygarden an der Westküste Norwegens transportiert.
Der Kohlenstoff wird in natürlich vorkommende Tiefseereservoirs gepumpt, die umfassend auf ihre Eignung hin untersucht wurden. Wie Rolén sagt, "nutzt die Speicherung von Kohlenstoff auf diese Weise die gleichen Eigenschaften in den unterirdischen Strukturen, die seit Millionen von Jahren Öl und Gas speichern."
Dies wäre ohne enorme Investitionen seitens der norwegischen Regierung nicht möglich, die bis zu 70 Prozent der Kosten für die Entwicklung der Infrastruktur zum Abscheiden, Versenden und Speichern des Kohlendioxids finanziert. Longship, das Gesamtprogramm, wird voraussichtlich etwa 25 Milliarden norwegische Kronen oder etwa 2,4 Milliarden Euro kosten. Northern Lights übernimmt den Transport und die Lagerung des verflüssigten Kohlendioxids. Northern Lights hofft, letztendlich die Speicherung eines großen Teils des in Europa abgeschiedenen Kohlenstoffs zu verwalten.
Norwegen speichert Kohlendioxid seit 1996 in der gleichen Art von Unterwasserspeichern. Aber da noch nie zuvor ein solches landesweites System zum Auffangen, Transportieren und Speichern von Kohlenstoff aus vielen Quellen gebaut wurde und die Regulierung noch in den Kinderschuhen steckt, ist jeder Schritt in seiner Entwicklung kann herausfordernd sein.
Jacob Bang ist ein leitender Programmmanager bei Microsoft Cloud for Industry und arbeitet im Bereich Energie.
"Wenn Sie heute an Öl und Gas denken, pumpen Sie es aus dem Boden, es wird zum Produkt, und jemand bezahlt dafür", sagt er. „Das ist stark vereinfacht das genaue Gegenteil. Man fängt etwas ein, legt es wieder in den Boden und jemand bezahlt dafür.“
Bang ist Teil des Engineering-Teams bei Microsoft, das eine integrierte digitale Plattform aufbaut, die Kohlendioxid vom Emissionspunkt bis zu seiner eventuellen Speicherung verfolgt. Das System würde die Arbeit jeder Organisation bei jedem Schritt der „Wertschöpfungskette“ unterstützen – was bedeutet, dass die physische Bewegung des Kohlendioxids sowie alle finanziellen und anderen stattfindenden Transaktionen verfolgt werden. Microsoft arbeitet mit Northern Lights, Aker Carbon Capture und anderen Partnern zusammen, um dieses neue „System von Systemen“ zu schaffen, in der Hoffnung, dass es zu einem Industriestandard wird. Das Projekt ist eng an den umfassenderen Nachhaltigkeitszielen von Microsoft ausgerichtet.
„Aker Carbon Capture muss mit der Transporteinrichtung zusammenarbeiten, es muss mit der Lagereinrichtung zusammenarbeiten“, sagt Bang. „Das Problem ist, dass alle Daten an diese physischen Kohlenstoffbewegungen und Transaktionen gebunden sind, die entlang der Wertschöpfungskette geteilt werden müssen.“ Er sagt, dass Daten geteilt, zugänglich und überprüfbar sein müssen.
Der Umgang mit Kohlendioxid ist eine komplexe Aufgabe; Während es sich durch das CCS-System bewegt, nimmt es unterschiedliche Formen an, erfordert unterschiedliche Arten der Verwaltung und muss bei jedem Schritt sorgfältig überwacht werden. Darüber hinaus bewegt es sich zwischen verschiedenen Organisationen mit unterschiedlichen Anforderungen.
Daher, sagt Bang, wird die Datenplattform, die Microsoft baut, verschiedene Arten von Tools erfordern; einige, die Ingenieure gerade entwickeln, um jedes Unternehmen beim Umgang mit Kohlendioxid zu unterstützen. Das System wird künstliche Intelligenz und andere fortschrittliche Tools umfassen. „Daten werden der Kern sein, der die Branche zum Funktionieren bringt“, sagt er. „Microsoft investiert stark in den Aufbau der digitalen Infrastruktur, um alle Teile der Wertschöpfungskette zu unterstützen, von der Datenerfassung am Ort der Abscheidung bis hin zur Analyse der zur Speicherung von CO2 verwendeten Reservoirs durch High Performance Computing.“
Daten werden der Kern sein, der die Industrie zum Funktionieren bringt.
Während sich Kohlendioxid durch das System bewegt, müssen Temperatur, Druck und andere Variablen bei jedem Schritt des Weges gezählt werden. Dies ist von entscheidender Bedeutung, da Unternehmen und Regierungsbehörden mit Inkrafttreten neuer Vorschriften, Steuern und Anreize sehr daran interessiert sein werden, über überprüfbare Daten zur Berechnung von Kosten und Nutzen zu verfügen.
Nach Ansicht von Hanne Rolén hat die Zusammenarbeit mit Microsoft das Potenzial, die Bewegung in Richtung der größeren europäischen Klimaziele zu beschleunigen.
„Wir müssen sicherstellen, dass wir Dekarbonisierungslösungen schneller und billiger auf den Markt bringen können, unterstützt durch digitale Tools, die dem Endprodukt eine bessere Transparenz, Rückverfolgbarkeit und Vertrauen bieten können“, sagt sie.
Hanne Rolén, Nachhaltigkeitsleiterin bei Aker Carbon Capture, in Oslo. Foto von Chris Welsch für Microsoft. Eine Frau steht vor einem blau-weißen Hintergrund
Hanne Rolén, Nachhaltigkeitsleiterin bei Aker Carbon Capture, in Oslo. Foto von Chris Welsch für Microsoft.
Rolén ist stolz auf ihren Job; Sie sagt, sie fühle sich gut, wenn sie ihren Kindern erzählt, was sie tut. Aber sie sagt auch, dass die Arbeit gerade erst anfängt. Sie zitiert den Net Zero by 2050-Bericht der Internationalen Energieagentur, der besagt, dass die CO2-Abscheidung und -Sequestrierung ein notwendiger Teil der Maßnahmen sein wird, die erforderlich sind, um das Ziel von Netto-Null-Emissionen zu erreichen. Dem Bericht zufolge werden viele weitere CCS-Projekte benötigt, und zwar schnell, um dieses Ziel zu erreichen.
Rolén sagt, dass das Interesse an CCS zwar „exponentiell“ wächst, aber mehr Projekte wie das in Brevik benötigt und schneller gebaut werden, wenn die globale Erwärmung begrenzt werden soll. „Wir haben noch einen langen Weg vor uns, um die erforderlichen Volumina zu erfassen und zu speichern“, sagt sie.
Bellona befürwortet seit Mitte der 1990er Jahre den Einsatz von CCS zur Reduzierung von Emissionen in Industrien wie Zement und Energie, sagt Eivind Berstad, Leiter des CCS-Teams von Bellona.
Die Organisation ist seit einiger Zeit im Dialog mit Zementherstellern, drängt auf CCS und fragt Unternehmen, was die größten Hindernisse für den Einsatz sind. Es hat sich auch für mehr staatliche Unterstützung eingesetzt. „Man muss verstehen, dass CCS benötigt wird, um einige Industrien zu dekarbonisieren“, sagt Berstad. „Es muss legal sein, es muss auf verschiedene Weise unterstützt werden. Solange es billiger ist, CO2 in die Atmosphäre zu leiten, als es zu speichern, werden die Emissionen anhalten.“
Er sagt, das Projekt von Aker Carbon Capture in Brevik sei ein wichtiger erster Schritt.
„In diesem Fall sind es nur 400.000 Tonnen CO2 jährlich, was aus europäischer Sicht sehr unbedeutend ist“, sagt er. „Aber zu zeigen, dass es funktioniert, dass es tatsächlich hält, was es verspricht … das wird der wichtigste Teil sein.“
Bild oben: Kohlendioxid-Empfangsstation von Northern Lights in der Gemeinde Øygarden in Norwegen. Foto von Northern Lights.
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