CO₂-Entnahme und -Speicherung in der Schweiz

Auch bei konsequentem Klimaschutz bleiben Emissionen, die sich kaum vermeiden lassen. Um das Klima dennoch zu stabilisieren, gewinnt die CO₂-Entnahme an Bedeutung – auch in der Schweiz. Doch der Ausbau dieser Technologien wirft grundlegende Fragen auf: nach Umweltwirkungen, Verantwortung, Akzeptanz und der richtigen Balance zwischen Reduktion und Entnahme.

Um das Netto-Null-Ziel zu erreichen, reicht es nicht aus, Treibhausgase nur zu reduzieren. Ein Teil der Emissionen lässt sich langfristig nicht vermeiden und muss aktiv aus der Atmosphäre entfernt werden. Die Schweiz setzt deshalb zunehmend auf CO₂-Entnahme und -Speicherung. Doch wie weit ist sie wirklich – und welche technischen, rechtlichen und gesellschaftlichen Fragen sind noch offen?

Der Weg zu Netto-Null bis 2050 ist steinig. Selbst wenn Emissionen in allen Bereichen drastisch reduziert werden, bleiben unvermeidbare Restemissionen, etwa aus der Zementindustrie, der Landwirtschaft oder der Abfallwirtschaft. Um das Klimaziel dennoch zu erreichen, muss Kohlendioxid aktiv aus der Atmosphäre entfernt werden.

Die Schweiz arbeitet deshalb an Strategien zur CO₂-Entnahme, -Abscheidung und -Speicherung. Es zeigt sich, dass es sich dabei um ein technisch anspruchsvolles, politisch im Aufbau befindliches und gesellschaftlich sensibles Thema handelt. Gleichzeitig wird klar: Ohne solche Massnahmen lassen sich die langfristigen Klimaziele kaum erreichen.

Ein Puzzleteil und kein Allheilmittel

CO₂-Entnahme ist ein notwendiger Bestandteil der Klimastrategie, aber kein Ersatz für konsequente Emissionsreduktionen. Das betont der ProClim-Artikel «Ein vielseitiges Puzzleteil im Klimaschutz». Entscheidend ist die klare Trennung zwischen Reduktion und Entnahme. Emissionen müssen zuerst vermieden werden, bevor verbleibende Restmengen durch Negativemissionen ausgeglichen werden.

Die Schweiz plant, bis 2050 jährlich rund sieben Millionen Tonnen CO₂ aus der Atmosphäre zu entfernen. Das entspricht etwa einem Fünftel der heutigen Emissionen. Wie diese Mengen erreicht werden sollen, ist jedoch noch offen. Fachleute gehen davon aus, dass verschiedene Methoden kombiniert werden müssen, da keine einzelne Technologie allein genügend Potenzial bietet. Dieses Ziel ist ehrgeizig, bringt aber erhebliche Herausforderungen mit sich. Die eingesetzten Technologien sind kostenintensiv, benötigen viel Energie und Ressourcen und befinden sich vielfach noch in der Entwicklungs- oder Testphase. Zudem besteht die Gefahr, dass CO₂-Entnahme politisch als Argument genutzt wird, um dringend notwendige Emissionssenkungen zu verzögern. 

Hinzu kommen mögliche Zielkonflikte mit dem Naturschutz. Eine aktuelle Studie zeigt, dass grossflächige Aufforstung oder der Anbau von Energiepflanzen für Bioenergie mit CO₂-Abscheidung und -Speicherung (BECCS) wertvolle Rückzugsräume für bedrohte Tier- und Pflanzenarten beeinträchtigen können. Entscheidend ist deshalb nicht nur, wie viel CO₂ eine Methode bindet, sondern auch, wo und wie sie umgesetzt wird.

Wo steht die Schweiz heute?

Das Bild ist nüchtern: Die Schweiz befindet sich erst am Anfang. Weltweit wird CO₂ heute vor allem durch Aufforstung gebunden. Technische Verfahren wie Direct Air Capture and Storage (DACS) oder die Kombination von Bioenergie mit CO₂-Abscheidung (BECCS) spielen bisher nur eine geringe Rolle. In der Schweiz existieren erste Pilot- und Demonstrationsprojekte, die zeigen sollen, ob und wie sich diese Technologien sinnvoll einsetzen lassen. Gleichzeitig arbeiten Schweizer Forschungsinstitutionen an neuen Materialien und Verfahren, die CO₂ effizienter aus der Luft entfernen sollen. Dazu gehört auch die Entwicklung von CO₂-Fängern aus Reststoffen der Lebensmittelverarbeitung, die künftig eine kostengünstigere und ressourcenschonendere CO₂-Entnahme ermöglichen könnten. Sie liefern wichtige Erkenntnisse, sind aber noch weit von einem breiten Einsatz entfernt.

Fachleute weisen zudem darauf hin, dass nicht die CO₂-Abscheidung selbst, sondern vor allem der Aufbau von Transport- und Speicherinfrastrukturen zur zentralen Herausforderung werden dürfte. Ohne Pipelines, Speicherstätten und klare Finanzierungsmodelle lassen sich viele Technologien kaum im nötigen Umfang einsetzen. Für Transport, Speicherung und langfristige Kontrolle fehlen bislang flächenhafte Lösungen. Deshalb setzen viele Projekte derzeit auf Kooperationen mit dem Ausland, wo geeignete Speicherstätten bereits existieren oder erprobt werden.

Gesetze als Schlüsselfaktor

Ob CO₂-Entnahme in grösserem Massstab umgesetzt werden kann, hängt entscheidend vom rechtlichen Rahmen ab. Derzeit gilt CO₂ in der Schweiz rechtlich als Abfall. Das verhindert eine dauerhafte Speicherung im Untergrund. Der Bundesrat arbeitet deshalb an einer neuen gesetzlichen Grundlage, die bis 2026 vorliegen und die Abscheidung, Transport und Speicherung regeln soll. Diese nationale Regelung wird als Voraussetzung betrachtet, um Investitionen zu ermöglichen und Verantwortung klar zu definieren.

Parallel dazu wird der Aufbau einer Transportinfrastruktur diskutiert, da Speicherorte oft ausserhalb der Schweiz liegen werden. Die dafür notwendigen Investitionen sind erheblich und werden bis 2050 auf mehrere Milliarden Franken geschätzt. Ohne klare rechtliche Leitplanken bleiben grosse Investitionen und flächendeckende Anwendungen schwierig und die Umsetzung wird dadurch fragmentiert.

Speicherung im Untergrund: machbar, aber umstritten

Besonders sensibel ist die Frage der CO₂-Speicherung im Untergrund, denn technische Machbarkeit allein nicht ausreicht. Geologische Untersuchungen zeigen, dass der Schweizer Untergrund grundsätzlich Potenzial zur Speicherung bieten könnte. Gleichzeitig bestehen Unsicherheiten hinsichtlich Langzeitsicherheit, Verantwortung und Kontrolle. Noch wichtiger ist jedoch die gesellschaftliche Akzeptanz. Ohne Vertrauen der Bevölkerung wird keine unterirdische Speicherung realisierbar sein. Erfahrungen aus laufenden Projekten zeigen, dass Transparenz, frühe Information und Mitsprache entscheidend sind. Nur so lassen sich Sorgen abbauen und Akzeptanz aufbauen.

Neben der Akzeptanz spielt auch die Dauerhaftigkeit der Speicherung eine wichtige Rolle. Während geologische Speicher CO₂ potenziell über Jahrtausende einschliessen können, besteht bei natürlichen Kohlenstoffspeichern wie Wäldern, Mooren oder Böden immer das Risiko, dass ein Teil des gebundenen Kohlenstoffs später durch Brände, Trockenheit oder veränderte Bewirtschaftung wieder freigesetzt wird. Dennoch bleiben diese natürlichen Senken unverzichtbar. Sie speichern nicht nur Kohlenstoff, sondern erbringen zahlreiche weitere Ökosystemleistungen: Sie fördern die Biodiversität, regulieren den Wasserhaushalt, schützen Böden und tragen zur Anpassung an den Klimawandel bei. Natürliche Senken bilden daher das Fundament einer nachhaltigen Klimastrategie, während technische Verfahren vor allem dort zum Einsatz kommen, wo zusätzliche CO₂-Entnahmen notwendig werden.

Ethische Fragen: notwendig, aber nicht bequem

Kritische Stimmen warnen davor, dass solche Technologien als einfacher und fauler Ausweg missverstanden werden könnten. Beispielsweise könne die Idee aufkommen, man kann weiter emittieren, weil CO₂ später einfach wieder entfernt wird. Diskutiert wird zudem die Gefahr, dass CO₂-Entnahme ehrgeizige Massnahmen zur Emissionsreduktionen verzögert oder dass Nebenwirkungen wie hoher Energie- und Flächenverbrauch unterschätzt werden. Gleichzeitig wird aber klar festgehalten: Ohne CO₂-Entnahme lassen sich die Klimaziele kaum erreichen. Entscheidend ist deshalb der verantwortungsvolle und transparente Einsatz. CO₂-Entnahme muss Teil einer umfassenden Klimapolitik sein, die Emissionsvermeidung priorisiert und soziale sowie ökologische Grenzen respektiert.

Die Schweiz hat dafür eine besondere Verantwortung: Sie verfügt über technologische Kompetenz, politische Stabilität und die Mittel, um neue Lösungen zu erproben. Diese Voraussetzungen verpflichten dazu, eine Vorreiterrolle einzunehmen.

Fazit – Aufbruch mit Hindernissen

Es zeichnen ein klares Bild ab: CO₂-Entnahme und -Speicherung sind kein Ersatz für Emissionsreduktionen, aber ein notwendiger Ergänzungsbaustein auf dem Weg zu Netto-Null. Die Schweiz verfügt über erste Projekte, wissenschaftliches Know-how und politische Zielsetzungen, steht jedoch noch am Anfang der Umsetzung.

Entscheidend für den Erfolg sind klare gesetzliche Grundlagen, der Aufbau von Infrastruktur sowie ein breiter gesellschaftlicher Dialog. Nur wenn Emissionen konsequent gesenkt und verbleibende Restemissionen gezielt ausgeglichen werden, kann CO₂-Entnahme im Einklang mit Umwelt und Gesellschaft wirksam werden.

Übersicht aller CDR-Methoden

Zur Entfernung von CO₂ aus der Atmosphäre existiert eine Vielzahl von Methoden, die sich stark darin unterscheiden, wie das CO₂ gebunden wird, wie dauerhaft die Speicherung ist und welche Umweltwirkungen auftreten können. Grundsätzlich lassen sich die Verfahren in natürliche Methoden und technische Methoden einteilen.

Natürliche Methoden

(Wieder)Aufforstung, Waldbewirtschaftung und Holznutzung nutzen das Wachstum von Bäumen, um CO₂ aus der Luft aufzunehmen. Der Kohlenstoff wird im Holz und im Boden gespeichert. Durch nachhaltige Waldbewirtschaftung kann die Speicherleistung erhöht werden, etwa durch längere Umtriebszeiten oder die Vermeidung von Kahlschlägen. Risiken bestehen in Waldbränden, Schädlingen oder Klimastress, die den gebundenen Kohlenstoff wieder freisetzen können.

Wiederherstellung von Mooren und Feuchtgebieten sowie Paludikultur fördern die Fähigkeit dieser Ökosysteme, grosse Mengen Kohlenstoff langfristig zu speichern. Durch Renaturierung entwässerter Moore können CO₂-Emissionen gestoppt und Kohlenstoff wieder aufgebaut werden. Diese Methode gilt als besonders wirksam pro Fläche, ist jedoch stark von lokalen hydrologischen Bedingungen abhängig. Bei der Paludikultur werden die nasse Moorböden landwirtschaftlich genutzt, aber ohne sie zu entwässern. Dabei werden natürlich wachsende oder angebaute Pflanzen wie Schilf, Tormoose oder Rohrkolben geerntet, die Kohlenstoff binden und zugleich eine wirtschaftliche Nutzung ermöglichen.

Bodenkohlenstoffaufbau bzw. Bodenkohlenstoffsequenzierung entsteht durch angepasste landwirtschaftliche Praktiken, etwa reduzierte Bodenbearbeitung, ganzjährige Bodenbedeckung, Agroforstwirtschaft, Humusaufbau sowie Kompost, organischer Dünger oder Pflanzenkohle dem Boden zugeben. Pflanzen nehmen CO₂ auf, und ein Teil des Kohlenstoffs bleibt im Boden gebunden. Die Speicherwirkung ist begrenzt und kann bei Änderungen der Bewirtschaftung wieder verloren gehen.

Renaturierung von blauem Kohlenstoff (Blue Carbon) umfasst die Ausweitung von Küstenökosysteme wie Mangroven, Seegraswiesen oder Salzwiesen, die Kohlenstoff effizient in Sedimenten speichern. Wiederherstellung solcher Lebensräume verbindet Klimaschutz mit Biodiversitäts- und Küstenschutz, ist aber regional begrenzt.

Vergraben von Holz und Biomasse speichert Kohlenstoff, indem organisches Material unter sauerstoffarmen Bedingungen gelagert wird. So wird der Abbau verlangsamt, und der Kohlenstoff bleibt über lange Zeiträume gebunden. Die Effektivität hängt stark von den Lagerbedingungen ab.

Kohlenstoffspeicherung in langlebigen biobasierten Produkten. Holz und andere Biomaterialien werden in langlebigen Bauwerken oder Produkten eingesetzt, um den Kohlenstoff über Jahrzehnte zu binden.

Technische Methoden

Speicherung von Pflanzenkohle (Biochar) entsteht durch die Pyrolyse von Biomasse unter Sauerstoffmangel. Dabei wird ein etwas mehr als die Hälfte des ursprünglich in Pflanzen gebundenen Kohlenstoffs in eine stabile Form überführt, die über Jahrhunderte bis Jahrtausende gespeichert bleiben kann. Pflanzenkohle wird unter anderem als Bodenverbesserer, in der Tierhaltung, als Filtermaterial oder als Bestandteil von Baustoffen eingesetzt.

Direct Air Capture (DAC) and Storage (DACS/DACCS) filtert CO₂ mit technischen Anlagen direkt aus der Umgebungsluft. Das abgeschiedene CO₂ wird komprimiert und dauerhaft, meist geologisch, gespeichert. DACS ermöglicht grundsätzlich eine relativ präzise Bilanzierung der CO₂-Entnahme, ist aber energieintensiv und derzeit noch teuer. CO₂-Plume Geothermal (CPG) ist die Kombination von DAC und CCS mit Geothermie.

Künstliche Photosynthese ahmt natürliche Photosyntheseprozesse technisch nach, um CO₂ direkt aus der Atmosphäre aufzunehmen. Mithilfe photoelektrochemischer Verfahren wird der Kohlenstoff aus dem CO₂ in stabile, kohlenstoffreiche Verbindungen umgewandelt. Diese Produkte können langfristig gespeichert oder weiterverwendet werden, wodurch eine langfristige Entfernung von CO₂ aus dem Kohlenstoffkreislauf möglich wird. 

Bioenerige mit CO₂-Abscheidung und -Speicherung (BECCS) kombiniert die Energiegewinnung aus Biomasse mit Abscheidung und Speicherung des dabei entstehenden CO₂. Da die Pflanzen zuvor CO₂ aus der Atmosphäre aufgenommen haben, entstehen negative Emissionen.

CO₂-negative Baustoffe: Hier ersetzt man kohlenstoffintensive Materialien (Zement, Stahl) durch solche, die CO₂ binden. Beispiele reichen von der gezielten Carbonatisierung von Recycling-Beton bis zu pflanzenkohlehaltigen Gemischen, langlebigen Holzbauprodukten oder neuen Gesteins-/Carbonfaser-Verbundwerkstoffen. In allen Fällen wird angestrebt, den enthaltenen Kohlenstoff langfristig im Material zu speichern. Häufig integriert man dabei Kohlenstoff aus BECCS-, DACCS- oder Waldmanagement-Prozessen direkt in die Baustoffe. Die Wirkung ist begrenzt, bietet jedoch Synergien mit der Bauwirtschaft.

Beschleunigte Gesteinsverwitterung (Enhanced Rock Weathering ERW) an Land. Dabei werden fein gemahlene silikatische Gesteine auf landwirtschaftlichen Böden ausgebracht, wo sie mit CO₂ reagieren und stabilen Karbonat-Kohlenstoff bilden. Dadurch wird der Atmosphäre dauerhaft CO₂ entzogen. Diese Methode gilt als potenziell skalierbar, ist aber material- und energieintensiv. Das kann ebenfalls dazu beitragen, die Versauerung der Ozeane zu verringern.

CO₂-Bindung in alkalischen Industrieabwässern: Eine aktuelle Studie zeigt einen neuen Ansatz zur CO₂-Entnahme, bei dem alkalische Industrieabwässer aus der Stahl- und Zementproduktion genutzt werden, um Kohlendioxid chemisch zu binden. Dabei reagiert CO₂ im Wasser zu Kohlensäure, die anschliessend mit den basischen Abwässern zu stabilen Hydrogencarbonaten umgesetzt wird. So kann CO₂ dauerhaft im Wasserkreislauf gebunden werden. Das Verfahren ahmt natürliche Verwitterungsprozesse nach, verlagert diese jedoch in kontrollierte industrielle Abläufe und gilt als potenziell sofort umsetzbare Option mit vergleichsweise geringem Energieaufwand.

Erhöhung des Alkaligehalts der Ozeane (Ocean Alkalinity Enhancement) beschleunigt die chemische Bindung von CO₂, indem säurebindende Minerale (aus Silikat- und Karbonatgestein) eingebracht werden. Ähnlich wie mit der Beschleunigten Verwitterung am Land, nur im Ozean.

Direct Ocean Capture (DOC) filtert CO₂ durch elektrochemische Prozesse direkt aus dem Meerwasser. Da die Ozeane kontinuierlich CO₂ aus der Atmosphäre aufnehmen, entfernt DOC indirekt atmosphärisches CO₂. Das Verfahren ist technologisch anspruchsvoll und noch wenig erprobt.

Versenkung von Biomasse im Ozean bezeichnet die gezielte Ablagerung kohlenstoffhaltiger Biomasse in grosse Meerestiefen, wo der Abbau stark verlangsamt ist. Entscheidend ist nicht die Entstehung der Biomasse, sondern ihre dauerhafte Entfernung aus dem aktiven Kohlenstoffkreislauf. Sinkt das organische Material in Tiefsee oder Sedimente ab, kann der enthaltene Kohlenstoff über sehr lange Zeiträume gebunden bleiben. Die wissenschaftliche Bewertung von Wirksamkeit und ökologischen Risiken ist noch unzureichend.

Ozeandüngung soll durch Zugabe von Nährstoffen (z.B. Eisen) das Wachstum von Phytoplankton anregen. Ein Teil des gebundenen Kohlenstoffs sinkt beim Absterben des Phytoplanktons anschliessend in tiefere Wasserschichten oder lagert sich als Sediment am Meeresboden ab, wodurch der enthaltene Kohlenstoff über lange Zeiträume im Ozean gebunden bleibt. Diese Methode ist umstritten, da ökologische Nebenwirkungen schwer abschätzbar sind.

Künstlicher Auftrieb (Artificial Upwelling) bringt nährstoffreiches Tiefenwasser gezielt an die Meeresoberfläche, wo in vielen Regionen ein Mangel an Nährstoffen das biologische Wachstum begrenzt. Durch die zusätzliche Nährstoffzufuhr können Fische, Algen und anderes Plankton CO₂ aufnehmen. Stirbt diese Biomasse ab, sinkt sie und der gespeicherte Kohlenstoff gelangt in die Tiefe.

Beim Seegras- und Algen-Carbon-Farming werden marine Pflanzen (Seegras, Algen) gezielt angebaut, um CO₂ aus dem Wasser und indirekt aus der Atmosphäre aufzunehmen. Der gebundene Kohlenstoff wird in der Biomasse gespeichert und kann anschliessend unterschiedlich weiterverwendet werden. Möglich ist eine langfristige Speicherung durch das Versenken oder Deponieren der Biomasse, ebenso wie eine Weiterverarbeitung, etwa durch Pyrolyse zu stabilen Kohlenstoffprodukten wie Pflanzenkohle oder Bio-Öl.