Eine Pipeline im Mittleren Westen verspricht, Kohlendioxid in die Erde zurückzuführen

Die meisten Pipelines, die sich durch die Vereinigten Staaten schlängeln, transportieren Kohlenstoff, der Millionen von Jahren unter der Erde vergraben und dann ausgegraben wurde, um in einem Verbrennungsmotor, Ofen oder Kessel verbrannt und in die Atmosphäre abgegeben zu werden. Aber eine neue Pipeline, die sich bald durch Iowa, Minnesota und die Dakotas schlängeln könnte, verspricht das Gegenteil.

Summit Carbon Solutions, ein Spin-off eines in Iowa ansässigen Agrarunternehmens, gab kürzlich bekannt, dass es ein 2-Milliarden-Dollar-Pipeline-Projekt entwickelt, das Kohlendioxid aus Ethanolraffinerien im gesamten Mittleren Westen zu einem Standort in North Dakota transportieren wird, wo es zu Tausenden gepumpt wird Füße unter der Erde. Das CO2 entsteht in der Atmosphäre, wo es den Planeten aufheizt, und wird von Maisstängeln zur Erde gesaugt. Während ein Teil davon in Ethanol umgewandelt und zu Benzin gemischt wird, wird der Rest in die Erdkruste zurückgeführt und – wenn alles nach Plan verläuft – für immer vergraben.

Wenn es gebaut wird, wird das Projekt ein neues Geschäftsmodell für die Kohlenstoffabscheidung in der Biokraftstoffindustrie darstellen und das Netzwerk der Kohlendioxid-Pipelines des Landes erweitern, eine Infrastruktur, die nach Ansicht einiger Forscher und Klimabefürworter notwendig ist, um die US-Emissionen auf Null zu senken.

Summit teilte Grist mit, dass es bereits Vereinbarungen mit genügend Bioraffinerien – ein allgemeiner Begriff für Anlagen, die Kraftstoff aus organischem Material erzeugen – getroffen habe, um 5 Millionen Tonnen CO2 pro Jahr zu binden, sobald alle Komponenten des Projekts betriebsbereit seien, was erwartet wird Ziel ist es, weitere Partner zu gewinnen, darunter auch andere Arten von CO2-emittierenden Anlagen wie Düngemittelhersteller und Kraftwerke, um mindestens 10 Millionen Tonnen CO2 abzuscheiden und zu speichern, was etwa der Menge entspricht, die der Bundesstaat Vermont benötigt emittiert in einem Jahr.

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„Angesichts des eingehenden Interesses, das wir seit der Ankündigung unseres Projekts von Bioraffinerien und anderen industriellen CO2-Emittenten erhalten haben, ist es wahrscheinlich, dass wir die 10 Millionen Tonnen pro Jahr sogar überschreiten“, sagte Bruce Rastetter, CEO der Summit Agricultural Group, in einer E-Mail.

Die Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS) wird oft als zu teuer kritisiert, um sich zu lohnen. Der Prozess sieht jedoch ziemlich unterschiedlich aus, je nachdem, wo der Kohlenstoff abgeschieden wird. Mit fossilen Brennstoffen betriebene Kraftwerke stoßen eine Vielzahl von Gasen aus, was den Aufbau eines Abscheidesystems zur Abtrennung des CO2 schwierig und energieintensiv macht. Aber in einer Bioraffinerie, in der Mais oder eine andere Form von Biomasse zu Ethanol fermentiert wird, stößt der Prozess einen reinen CO2-Strom aus, dem nur wenig Wasserdampf beigemischt ist.

„Für die Abscheidung ist in Bioraffinerien keine Energie erforderlich“, sagte Daniel Sanchez, Ingenieur und Energiesystemanalytiker an der University of California in Berkeley, und erklärte, dass nur eine geringe Menge zum Komprimieren und Entwässern des Gases erforderlich sei. Das sei „der Grund, warum das so gut funktioniert, warum es billig ist und warum es jeder machen möchte“, sagte er.

Dennoch tun es nur sehr wenige. Zwei Biokraftstoffanlagen in Kansas fangen ihr CO2 auf und verkaufen es an Ölfirmen, die es zu alternden Ölfeldern leiten und in den Untergrund pumpen, um zusätzliches Öl zu fördern – ein Prozess, der als „Enhanced Oil Recovery“ bekannt ist. Nur eine Bioraffinerie vergräbt ihr CO2 unter der Erde, nur um es der Atmosphäre zu entziehen, und das Projekt wurde durch erhebliche finanzielle Unterstützung des Energieministeriums ermöglicht. Diese Anlage befindet sich in Decatur, Illinois und gehört Archer Daniels Midland. Sie hat die Kapazität, 1 Million Tonnen CO2 pro Jahr abzuscheiden und in der Nähe zu vergraben. (Im Jahr 2019 erfasste und speicherte das Projekt nur etwa die Hälfte dieser Menge, was nach Angaben des Unternehmens auf die verringerte Ethanolproduktion zurückzuführen war.)

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Obwohl die Abscheidung in einer Bioraffinerie nicht schwer ist, hatte abgeschiedenes CO2 bis vor Kurzem kaum einen Wert. Aber jetzt verändert sich die Wirtschaftslandschaft. Das Summit-Projekt wurde durch das Zusammenwirken mehrerer Faktoren ermöglicht. Erstens erhöhte der Kongress im Jahr 2018 den Wert der 45Q-Steuergutschrift, die letztendlich bis zu 50 US-Dollar für jede Tonne Kohlenstoff auszahlt, die eine Anlage abscheidet und unter der Erde speichert, und machte sie auch einfacher zu nutzen. Die endgültigen Regeln für den erweiterten Kredit wurden im Januar veröffentlicht.

Eine zweite Entwicklung kam im Jahr 2019, als das kalifornische Air Resources Board ein neues Protokoll zur Kohlenstoffabscheidung und -speicherung für seinen Standard für kohlenstoffarme Kraftstoffe verabschiedete. Das bedeutet, dass Ethanolanlagen, die CCS nutzen, um die Kohlenstoffintensität ihres Kraftstoffs zu senken, beim Verkauf in Kalifornien handelbare Gutschriften generieren können. Hersteller schmutzigerer Kraftstoffe, die die kalifornischen Standards nicht erfüllen, müssen diese Gutschriften kaufen, um die Standards einzuhalten. Kürzlich wurden die Zertifikate für rund 200 US-Dollar pro Tonne Kohlenstoff verkauft. Summit teilte Grist mit, dass es durch die 45Q-Steuergutschrift Einnahmen erzielen werde und zusätzlich den Wert der kalifornischen Kraftstoffstandardgutschriften mit seinen Partner-Bioraffinerien teilen werde. Das Unternehmen geht auch davon aus, dass sich ähnliche Märkte für kohlenstoffarme Kraftstoffe in anderen Teilen Nordamerikas und auf der ganzen Welt entwickeln werden, was möglicherweise zu einer höheren Nachfrage nach den Partnerraffinerien von Summit führen wird.

Der dritte Faktor ist, dass North Dakota einer von zwei Bundesstaaten ist, denen die Environmental Protection Agency kürzlich die Befugnis zur Regulierung von unterirdischen Injektionsbrunnen der Klasse VI erteilt hat – die Kategorie von Brunnen, die speziell für die geologische Speicherung von CO2 entwickelt wurden – was den Genehmigungsprozess für Unternehmen, die dies wünschen, erheblich vereinfacht Kohlenstoff in den Untergrund zu injizieren. Im Gegensatz zu Iowa, Minnesota oder South Dakota liegt der größte Teil von North Dakota über den richtigen geologischen Bedingungen für die CO2-Speicherung, den sogenannten tiefen Salzformationen.

Das Projekt von Summit zielt darauf ab, Bioraffinerien im Mittleren Westen mit Salzformationen in North Dakota zu verbinden. Dane McFarlane und Elizabeth Abramson // Great Plains Institute

Brad Crabtree vom Great Plains Institute, einer gemeinnützigen Energieorganisation, die sich für Maßnahmen zur Förderung der Kohlenstoffabscheidung und -speicherung einsetzt, sagte, dass das Projekt nicht nur dem Klima zugute kommt, sondern auch eine erhebliche wirtschaftliche Chance in der Region schafft. „Ich denke, es ist bahnbrechend im Hinblick auf sein Potenzial, Perspektiven und Einstellungen darüber zu verändern, was im Hinblick auf die Bekämpfung des Klimawandels und den Umgang mit CO2 möglich ist“, sagte er.

Der Anbau von Pflanzen zur Energiegewinnung war schon immer umstritten, da dadurch die Gefahr besteht, dass der Nahrungsmittelproduktion Land entzogen wird, und Ackerland manchmal durch die Abholzung von Wäldern und anderen wichtigen Lebensräumen entsteht. Vor allem der Maisanbau benötigt viel Dünger, der in nahegelegene Gewässer gelangen und schädliche Algenblüten verursachen kann. Bewertet man Mais-Ethanol jedoch ausschließlich anhand der Treibhausgasemissionen, haben frühere Studien ergeben, dass die durchschnittlichen CO2-Emissionen über den gesamten Lebenszyklus der Herstellung und Verbrennung von Ethanol etwa 20 Prozent niedriger sind als bei Benzin. Einer neueren Studie des US-Landwirtschaftsministeriums zufolge ist die Ethanolproduktion effizienter geworden und stößt derzeit durchschnittlich 40 Prozent weniger CO2 aus als Benzin. (Ethanol ersetzt Benzin nicht vollständig – es wird normalerweise zu etwa 10 Prozent dem Gas beigemischt.)

Jeremy Martin, leitender Wissenschaftler bei der Union of Concerned Scientists, sagte, dass ein vollständiger Ausstieg aus benzinbetriebenen Autos Jahrzehnte dauern werde, selbst wenn die Welt schnell auf Elektrofahrzeuge umsteige. Noch länger wird es dauern, bis Null-Emissions-Lösungen für Flugzeuge und Frachtschiffe gefunden werden, bei denen mittlerweile zunehmend mit kohlenstoffärmeren Treibstoffen aus Biomasse oder Wasserstoff zu rechnen ist. „Wir werden noch einige Jahre lang viel Ethanol verbrauchen“, sagte er. „Wir müssen alles tun, was wir können, um alle von uns verwendeten Kraftstoffe zu dekarbonisieren, und wir müssen gleichzeitig auf die saubersten Kraftstoffe umsteigen, die wir können.“

Sanchez sagte, dass die Zugabe von CCS zum Fermentationsprozess, wie Summit es tut, die Kohlenstoffintensität des Ethanols wahrscheinlich um 30 bis 40 Prozent reduzieren wird. Es gibt aber auch andere Möglichkeiten, es noch sauberer zu machen. Die meisten Bioraffinerien verbrennen fossile Brennstoffe, um Wärme für den Fermentationsprozess zu erzeugen, und die Erfassung der Emissionen aus diesem Schritt oder die Verbrennung von Biomasse anstelle fossiler Brennstoffe – oder, noch besser, beides – würde die Kohlenstoffintensität von Ethanol weiter senken. Düngemittelfabriken produzieren viele Emissionen, und die Installation der CCS-Technologie dort würde auch die Lebenszyklusemissionen von Ethanol verbessern – denn bedenken Sie, dass für den Anbau von Mais zur Ethanolgewinnung Dünger erforderlich ist. Langfristig gesehen würde der Ersatz von Mais durch andere Nutzpflanzen, deren Wachstum nicht so viele Ressourcen erfordert, wie z. B. Rutenhirse, auch den CO2-Fußabdruck von Ethanol erheblich verbessern. Sanchez ist optimistisch, dass Mechanismen wie der kalifornische Standard für kohlenstoffarme Kraftstoffe die Industrie weiterhin zu diesen saubereren Optionen drängen werden.

Über die Senkung der mit Ethanol verbundenen Emissionen hinaus ist das Pipeline-Projekt von Summit ein Schritt zum Aufbau der Infrastruktur, die nach Ansicht einiger Forscher und Klimabefürworter notwendig ist, um die US-Emissionen auf Null zu senken.

In einem im letzten Jahr veröffentlichten Bericht, der untersuchte, wie die USA bis 2050 Netto-Null-Emissionen erreichen könnten, stellten Forscher aus Princeton fest, dass der Erfolg von einem neuen nationalen Netzwerk von CO2-Pipelines abhängt – möglicherweise im Wert von 70.000 Meilen. Sie fanden heraus, dass selbst wenn die USA Fahrzeuge und Gebäude elektrifiziert und fast den gesamten Strom aus fossilen Brennstoffen durch erneuerbare Energien ersetzt, wir wahrscheinlich CO2 aus der Zementproduktion (die noch nicht elektrifiziert werden kann) und aus Gaskraftwerken ( (falls noch welche vorhanden sind), aus Biokraftstoffen und der Wasserstoffproduktion und vielleicht sogar aus Maschinen, die Kohlenstoff direkt aus der Luft saugen und an einen Ort transportieren können, an dem er verwendet oder unter der Erde gespeichert werden kann.

Die neue Energieministerin Jennifer Granholm scheint dem zuzustimmen. „Natürlich handelt es sich bei der Technologie zur Erfassung von CO2-Emissionen noch um eine junge Technologie, aber wir müssen sie bei allen Kraftstoffarten anwenden, wenn wir Netto-Null erreichen wollen“, sagte sie kürzlich in einem Interview mit E&E News. „Die CO2-Pipelines, die dafür notwendig sein werden, könnten vielen Menschen Arbeit verschaffen, daher denke ich, dass es eine große Beschäftigungsmöglichkeit ist, ich denke, dass es eine große Chance zur CO2-Reduzierung ist, und wir werden optimistisch sein.“

Einige Klimabefürworter lehnen die Kohlenstoffabscheidung mit der Begründung ab, dass sie eine Lebensader für kohlenstoffintensive Industrien und Technologien darstellt, die so schnell wie möglich aus dem Verkehr gezogen werden sollten. Und die Kohlenstoffabscheidung löst bei keinem der Industrieprozesse, für die sie vorgeschlagen wurde, die Probleme der Luft- und Wasserverschmutzung. Aber wenn es darum geht, Lösungen für den CO2-Ausstoß zu finden, sei es unverantwortlich, Optionen vom Tisch zu nehmen, sagte Crabtree.

Er betonte, dass wir die Dekarbonisierung in einem politischen Kontext versuchen, in dem wir viele Interessengruppen, darunter Unternehmen und Arbeitnehmer, brauchen, um die Klimapolitik zu unterstützen. Er sagte, dass die CO2-Abscheidung es bestehenden Anlagen, die hochbezahlte Arbeitsplätze bezahlen, ermöglicht, ihre Emissionen zu kontrollieren. „Wir müssen Optionen auf den Tisch legen, sonst werden wir nicht rechtzeitig bei Null ankommen“, sagte er.

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