Kohlenstoffspeichernde Polymere: Zeitgewinn bei der Bekämpfung des Klimawandels

Die Uhr tickt: Um unsere gesellschaftlichen Klimaziele zu erreichen, müssen wir die CO₂-Emissionen deutlich reduzieren. Neben der Verringerung unserer Emissionen in die Atmosphäre können wir auch Lösungen nutzen, um einen Teil des bereits in der Atmosphäre vorhandenen CO₂ zu entfernen. Erneuerbare Materialien wie erneuerbare Polymere können dabei eine wichtige Rolle spielen.

Um die globale Erwärmung auf 1,5 °C zu begrenzen, wie im Pariser Abkommen festgelegt, müssen wir die weltweiten jährlichen Emissionen bis 2030 um etwa 45 % senken und bis 2050 Netto-Null-Emissionen erreichen. Leider sind die weltweiten Emissionen seit der Vereinbarung dieses Ziels Jahr für Jahr gestiegen. Für jedes Jahr, in dem zu wenig getan wird, ist ein weiteres Jahr mit zusätzlichen Maßnahmen erforderlich, um dies auszugleichen. 

Neben dieser schlechten Nachricht gibt es aber auch eine gute: Es werden immer mehr Technologien zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen entwickelt und eingeführt. Die Kapazitäten für erneuerbaren Strom nehmen zu. Die Unternehmen ersetzen Prozesse, die auf fossilen Ressourcen basieren, durch neue Technologien, die erneuerbare Rohstoffe verwenden. Wo sich Emissionen nicht vermeiden lassen, werden Technologien zu ihrer Abscheidung und Nutzung oder Speicherung eingesetzt. 

Neben der Verringerung oder Vermeidung von Emissionen sind auch Technologien auf dem Vormarsch, mit denen CO₂ aus der Atmosphäre entfernt werden kann und die versuchen, die Auswirkungen der jahrhundertelangen Nutzung fossiler Ressourcen rückgängig zu machen. Da das Hauptproblem nicht die CO₂-Emissionen an sich sind, sondern die CO₂-Konzentration in der Atmosphäre, bieten diese Technologien faszinierende Möglichkeiten. Das Konzept der CO₂-Entnahme aus der Atmosphäre wird besonders interessant, wenn es um die Jahre geht, in denen zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden, um das Verfehlen der Ziele in den vorangegangenen Jahren auszugleichen. 

Die Vegetation und die Ozeane sind der größte Kohlenstoffpool der Erde. Der Begriff „Kohlenstoffpool“ bezieht sich auf einen Pool, der kontinuierlich Kohlenstoff aufnimmt, während ein „Kohlenstoffspeicher“ eine konstante Menge an Kohlenstoff über einen bestimmten Zeitraum aufnimmt.

Nutzung der natürlichen Kohlenstoffkreisläufe

Das Konzept, den Anstieg der CO₂-Konzentration nicht nur zu stoppen, sondern das CO₂ tatsächlich aus der Atmosphäre zu entnehmen, ist auch für den Materialsektor interessant: Polymere beispielsweise werden aus Kohlenstoff hergestellt und können diesen Kohlenstoff je nach Anwendung über Jahre oder sogar Jahrzehnte speichern. Eine solche Anwendung wären Baumaterialien, die über einen sehr langen Zeitraum als Teile eines Gebäudes dienen können. Wenn diese Materialien Polymere enthalten und diese Polymere aus biobasierten Materialien hergestellt werden, würden sie Kohlenstoff speichern, der zuvor aus der Atmosphäre entnommen wurde.  

Wenn Biomasse, wie z. B. eine Pflanze, wächst, absorbiert sie CO₂ aus der Atmosphäre. Wenn die Pflanze stirbt, verrottet die Biomasse und gibt das CO₂ wieder an die Atmosphäre ab – das ist das Nullsummenspiel des Kohlenstoffkreislaufs in der Natur. Mit Polymeren, die aus biobasierten Materialien hergestellt werden, könnte sich das Blatt jedoch zu unseren Gunsten wenden. 

Anstatt sie verrotten zu lassen, kann die Biomasse in Polymere umgewandelt werden, die dann in langlebigen Anwendungen wie Baumaterialien eingesetzt werden. Solange die Baumaterialien erhalten bleiben, haben wir einen negativen Einfluss auf die CO₂-Menge in der Atmosphäre – vorausgesetzt natürlich, dass die Emissionen, die bei der Herstellung der Polymere und Baumaterialien entstehen, nicht höher sind als das CO₂, das beim Wachstum der Biomasse aufgenommen wird.

Aufgrund der Langlebigkeit von Gebäuden und Baumaterialien in Gebäuden ist das Potenzial zur Nutzung dieser Materialien als Kohlenstoffspeicher groß.

Kohlenstoffspeicher als temporäre Kohlenstoffpuffer

Am Ende ihrer Nutzungsphase können die Materialien den gespeicherten Kohlenstoff wieder an die Atmosphäre abgeben, wenn sie beispielsweise am Ende ihres Lebenszyklus verbrannt werden. Im Falle von Baumaterialien können bis dahin jedoch mehrere Jahrzehnte vergehen. Was wie ein Konzept klingt, das Probleme auf spätere Generationen verschiebt, kann in Wirklichkeit eine sinnvolle Ergänzung zu den Bemühungen sein, Emissionen von Anfang an zu reduzieren und zu vermeiden: Es ist sehr wahrscheinlich, dass uns in Zukunft immer mehr neue Technologien zum Umgang mit CO₂-Emissionen zur Verfügung stehen werden. Die größere Herausforderung könnte daher darin bestehen, die Emissionen jetzt und in naher und mittlerer Zukunft zu reduzieren. 

Erneuerbare Kohlenstoffspeicher können genau dabei helfen: Die Technologien sind bereits jetzt in großem Maßstab verfügbar. Wir können sie als Puffer nutzen, um uns Zeit zu verschaffen. Und wer sagt, dass die Materialien letztendlich nur verbrannt werden? Wenn es uns gelingt, den Recyclinganteil von Polymeren in den nächsten Jahrzehnten zu steigern, könnten wir sehr wohl in der Lage sein, dafür zu sorgen, dass kein neuer Kohlenstoff in die Atmosphäre gelangt, selbst wenn die Anwendungen das Ende ihres Lebenszyklus erreicht haben. Es könnte auch sein, dass wir die Verbrennung in Kombination mit der Kohlenstoffabscheidung und -verwertung nutzen, um den Kohlenstoff im Kreislauf zu halten. Hand in Hand könnten erneuerbare und recycelte Lösungen daher einen wichtigen Beitrag zur Bekämpfung des Klimawandels leisten.