Welche Emissionen sind wirklich schwer zu vermeiden? Ein Aufruf zur Klarheit bei der Netto-Null-Energie-Umstellung

In Diskussionen über die Netto-Null-Energiewende werden viele Sektoren oft als “schwer abbaubar” bezeichnet - aber was bedeutet das wirklich? Für den Begriff gibt es keine einheitliche Definition, was dazu führt, dass er uneinheitlich verwendet wird und möglicherweise als Vorwand für eine Verzögerung der Dekarbonisierungsbemühungen dient. Wir schlagen eine wissenschaftlich fundierte Definition vor: Schwer abbaubare Emissionen sind solche, für die die direkte Kohlenstoffabscheidung und -speicherung in der Luft der kosten- und energieeffizienteste Weg ist, um netto null zu erreichen.

Da die Welt auf Netto-Null-Energie-Systeme zusteuert, wird der Begriff “schwer erträglich” taucht häufig in politischen Diskussionen [1], Unternehmensfahrplänen [2] und Energiewende-Strategien [3] auf. Doch trotz seiner häufigen Verwendung fehlt diesem Begriff eine wissenschaftliche Definition. Stattdessen taucht der Begriff “schwer abbaubar” in der wissenschaftlichen Literatur und in den Medien auf, gefolgt von einer Liste von Beispielen, welche Sektoren als “schwer abbaubar” gelten können: Luftfahrt, Zement, Stahl und Schifffahrt, um nur einige zu nennen. Diese Beispiele variieren jedoch je nach Quelle erheblich (siehe Abbildung 1), was zu Verwirrung darüber führt, was “schwer abbaubar” wirklich bedeutet und, was noch wichtiger ist, wie wir darauf reagieren sollten.

Dieser Mangel an Klarheit ist mehr als ein semantisches Problem. Wenn wir zulassen, dass der Begriff “schwer abbaubar” vage definiert bleibt, riskieren wir, ihn als Rechtfertigung für die Verzögerung wichtiger Dekarbonisierungsbemühungen zu verwenden. Wenn die Emissionen als (zu) schwer“ zu reduzieren angesehen werden, kann es vernünftig klingen, Maßnahmen aufzuschieben, während wir nach einem technologischen Durchbruch suchen. Aber um Netto-Null zu erreichen, müssen wir uns mit allen Emissionen befassen.

Auf dem Weg zu einer wissenschaftlich fundierten Definition

Um ungerechtfertigte Verzögerungen bei der Schadensbegrenzung zu vermeiden, brauchen wir eine solide, wissenschaftlich fundierte Definition von “schwer abbaubar”. Unter unser jüngster Kommentar, schlagen wir eine klare und praktikable Definition vor:

Emissionen sind “schwer abbaubar”, wenn diese Treibhausgasemissionen durch direkte Kohlenstoffabscheidung und -speicherung in der Luft (DACCS) kosten- und energieeffizienter als durch jede andere Dekarbonisierungsmethode auf Netto-Null gesenkt werden können (siehe Abbildung 2). Da diese Emissionen wahrscheinlich kurz vor dem Zeitpunkt der Netto-Null-Zusagen in Angriff genommen werden, sollten die Kosten und der Energieverbrauch von DACCS und der anderen Dekarbonisierungsmethoden auf den Zeitpunkt der Netto-Null-Zusagen hochgerechnet werden. 

Warum DACCS als Benchmark verwenden?

Wenn wir den Klimaschutz heute hinauszögern, erhöht sich unsere künftige Abhängigkeit von der Kohlendioxidabscheidung (CDR), um die Netto-Null-Ziele zu erreichen. CDR umfasst eine Reihe von Methoden, die der Atmosphäre CO₂ entziehen und dauerhaft speichern. CDR-Methoden umfassen natürliche Ansätze wie Aufforstung und Kohlenstoffbindung im Boden sowie technische Lösungen wie Bioenergie mit Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (BECCS) und direkte Kohlenstoffabscheidung und -speicherung in der Luft (DACCS) [4]. Vielen CDR-Methoden sind jedoch erhebliche Grenzen gesetzt: Bäume können verbrennen und gespeichertes CO₂ freisetzen, Bodenkohlenstoff ist schwer zu messen, zu melden und zu überprüfen, und BECCS erfordert große Mengen an Land und Wasser, was eine nachhaltige Skalierung erschwert. 

Im Gegensatz dazu bietet DACCS dauerhafte CO₂-Speicherung, skalierbaren Einsatz und zuverlässige MRV [4, 5]. Aus diesen Gründen verwenden wir DACCS als Maßstab, um zu definieren, was als “schwer abbaubar” gilt. Die Grenzen von DACCS liegen in den hohen Kosten und dem hohen Energiebedarf, was Kosten und Energie zu den natürlichen Kriterien für die Definition von "Hard-to-Absate"-Emissionen macht. 

Die Verwendung von DACCS als Benchmark und die Bewertung von Technologien auf der Grundlage von Energie und Kosten bietet eine konkrete Grundlage für das Verständnis dessen, was mit “schwer zu vermeiden” gemeint ist. Wir plädieren dafür, explizit zu benennen, was eine Emission “schwer vermeidbar” macht: Wenn es die Kosten sind, kann eine Emission charakterisiert werden als wirtschaftlich schwer abbaubar; wenn es die Energie ist, kann sie charakterisiert werden als energetisch schwer zu beseitigen. Diese beiden Kriterien haben nämlich unterschiedliche Auswirkungen: Das Kostenkriterium bezieht sich auf die Gewinne der Unternehmen oder die Akzeptanz durch die Verbraucher. Das Energiekriterium hingegen ist für politische Entscheidungsträger, die den Übergang zu Netto-Null-Energie-Systemen planen müssen, von größerer Bedeutung. 

Um objektiv zu bleiben, lässt unsere Definition absichtlich politische und soziale Aspekte wie die Bereitschaft, für die Dekarbonisierung zu zahlen, die gesellschaftliche Akzeptanz oder die Auswirkungen auf die Beschäftigung außer Acht. Bei der Entscheidung, welche Emissionen zuerst reduziert werden sollen, sollten diese politischen und sozialen Faktoren dennoch berücksichtigt werden, da sie einen großen Einfluss darauf haben können, wie schnell und wie erfolgreich die Dekarbonisierungsbemühungen voranschreiten.

Da wir die effizientesten Optionen zur Erreichung von Netto-Null untersuchen, sollten die Kosten und der Energiebedarf bis zum Datum der Netto-Null-Zusagen projiziert werden. Diese Projektionen bedeuten, dass sich der Status der Emissionen als “schwer abbaubar” im Laufe der Zeit ändern könnte, wenn neue Dekarbonisierungsoptionen auftauchen und sich die Kosten- und Energieprognosen weiterentwickeln. Auch wenn die Prognosen für Technologien wie DACCS noch unsicher sind, ist es dennoch möglich, Schlussfolgerungen über den Status der schwer abzuschaffenden Emissionen zu ziehen.

Welche Emissionen sind nicht schwer zu vermeiden, und was sollten wir dagegen tun?

Anhand unserer Definition untersuchen wir zwei Emissionsquellen, die gemeinhin als “schwer abbaubar” bezeichnet werden:

Zement ist nicht nach dieser Definition schwer zu beseitigen. Die punktuelle Kohlenstoffabscheidung in Zementwerken ist kosten- und energieeffizienter als DACCS.

Luftfahrt, andererseits ist wirtschaftlich und energetisch schwer zu vermindern. Alternativen wie Wasserstoffflugzeuge oder nachhaltige Flugkraftstoffe werden wahrscheinlich mehr Energie benötigen als DACCS und sind mit unsicheren Kosten verbunden, die in einer ähnlichen Größenordnung liegen wie die Kompensation von Flugzeugemissionen durch DACCS.

Diese verfeinerte Definition bietet mehr als nur akademische Präzision. Sie ist ein Instrument zur Priorisierung von Maßnahmen. Emissionen, die nicht schwer abzubauen sind und für die es praktikable, kosteneffiziente und energieeffiziente Alternativen gibt, sollten sofort in Angriff genommen werden, z. B. durch den Einsatz von CCS in der Zementindustrie. In diesen Sektoren erhöht das Aufschieben der Dekarbonisierung oder die Auslagerung an die CDR-Industrie nur die Belastung für künftige Generationen, die noch stärker auf energie- und kostenintensive Technologien zur Kohlenstoffentfernung angewiesen sein werden.

Wir hoffen, dass unsere Definition verhindern wird, dass der zweideutige Begriff “schwer abbaubar” die Dekarbonisierung verzögert. Mit einer klaren, wissenschaftlich fundierten Definition können wir feststellen, wo Innovationen am dringendsten benötigt werden und wo bereits die Instrumente vorhanden sind, um echte Fortschritte zu erzielen. Der Weg zu einer Netto-Null-Emission erfordert Maßnahmen, die mit Klarheit beginnen.

[1] “Carbon Management”: Chancen und Risiken einer ambitionierten Klimapolitik - Stiftung Wissenschaft und Politik

[2] Explainer: Was verstehen wir unter schwer abbaubaren Industrien? - Chevron

[3] Dekarbonisierung schwer abbaubarer Sektoren durch erneuerbare Energien: Perspektiven für die G7

[4] Fuss, S., Lamb, W. F., Callaghan, M. W., Hilaire, J., Creutzig, F., Amann, T., ... & Minx, J. C. (2018). Negative Emissionen - Teil 2: Kosten, Potenziale und Nebeneffekte. Briefe zur Umweltforschung, 13(6), 063002.

[5] Deprez, A., Leadley, P., Dooley, K., Williamson, P., Cramer, W., Gattuso, J. P., ... & Creutzig, F. (2024). Nachhaltigkeitsgrenzen für die CO2-Entfernung erforderlich. Wissenschaft, 383(6682), 484-486.