Optionen und Potenziale für die Nutzung von biogenem CO2 für die Herstellung von strombasierten erneuerbaren Energieträgern : zum Forschungsvorhaben: Kriterien für eine nachhaltige Bereitstellung und klimagerechte Integration von strombasierten Energieträgern : Teilbericht / von Daniel Münter, Horst Fehrenbach, Thomas Fröhlich (ifeu - Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg gGmbH, Heidelberg) ; im Auftrag des Umweltbundesamtes ; Redaktion: Fachgebiet V 1.2 Strategien und Szenarien für Klimaschutz und Energie - Maximilian Pagel, Fachgebiet V 1.3 Erneuerbare Energien - Jan Seven
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194493975X
URN
urn:nbn:de:gbv:3:2-123456789-1167784
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Autorin / Autor
Beiträger
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Erschienen
Dessau-Roßlau : Umweltbundesamt, 2025
Umfang
1 Online-Ressource (33 Seiten, 2,1 MB) : Diagramm
Ausgabevermerk
Sprache
ger
Anmerkungen
Abschlussdatum: Dezember 2024
Quellenverzeichnis: Seite 30-33
Sprache der Zusammenfassung: Deutsch, Englisch
Inhaltliche Zusammenfassung
Für die Herstellung vieler erneuerbarer, strombasierter Energieträger und Grundchemikalien wie Methanol, Fischer-Tropsch-Kraftstoffe und synthetisches Erdgas - sogenannter PtGLS- Energieträger - wird neben elektrolytischem Wasserstoff auch eine Kohlenstoffquelle benötigt. Da der technische Reifegrad der Abscheidung aus der Atmosphäre noch nicht industrielle Anforderungen erfüllt und teuer ist, wird biogener Kohlenstoff als eine Alternative diskutiert. Da allerdings der Anbau von Biomasse - vor allem durch den Flächenbedarf und die damit einhergehenden Landnutzungsänderungen - zu erheblichen Umweltschäden führen kann, ist die Nutzung von biogenen Abfall- und Reststoffen zu bevorzugen. Im ersten Teil dieser Analyse werden aus der Literatur Daten zu globalen biogenen Reststoffpotenzialen zusammengestellt und technische Prozesse zur Nutzung biogener Reststoffe als CO2-Quelle beschrieben. Es folgt eine Analyse der zur PtGLS-Herstellung benötigten CO2-Mengen und einer Abschätzung der globalen biogenen CO2-Potenziale. Der zweite Teil betrachtet die Nachhaltigkeit der im ersten Teil ermittelten CO2-Quellen, insbesondere Nutzungskonflikte und -alternativen. Im abschließenden dritten Teil, wird konstatiert, dass von den untersuchten Quellen insbesondere die industriellen Prozesse der Ethanolherstellung und der Zellstofferzeugung geeignete CO2-Mengen erzeugen, ebenso wie Biomassekraftwerke und Anlagen zur thermischen Abfallbehandlung (TAB). Biogasanlagen sind eher im kleineren Maßstab verfügbar und nur für eine kleinskalige PtGLS-Produktion geeignet. Aus Nachhaltigkeitsaspekten sind die Ethanolherstellung und Biomassekraftwerke jedoch kritisch zu sehen. Beide Routen werden heute in großen Anlagen überwiegend mit Anbaubiomasse oder großen Mengen an Waldholz betrieben. Ein weiterer Ausbau dieser Prozesse ist aufgrund der damit verbundenen negativen Umweltwirkungen und schwindender Waldsenken nicht wünschenswert. Die Nutzung von biogenem CO2 aus Anlagen zur thermischen Abfallbehandlung und Zellstofffabriken erscheinen als diejenigen Optionen mit den kurz und mittelfristig betrachtet geringsten Nachteilen bei signifikanten ungehobenen Potenzialen.
In addition to electrolytic hydrogen, a carbon source is also needed to produce many renewable, electricity-based energy carriers such as methanol, Fischer-Tropsch fuels and synthetic natural gas - so-called PtGLS energy carriers. Since the technical maturity of atmospheric CO2 capture does not yet meet industrial requirements and is expensive, biogenic carbon is being discussed as an alternative. However, since the cultivation of biomass can lead to significant environmental damage, especially due to the need for land and the associated land-use changes, the use of biogenic waste and residual materials is preferred. In the first part of this analysis, data on global biogenic waste and residue potentials are compiled from the literature and technical processes for using biogenic residues as a CO2 sources are described. This is followed by an analysis of the CO2 quantities required for PtGLS production and an estimate of the global biogenic CO2 potential. The second part considers the sustainability of the CO2 sources identified in the first part, in particular conflicts of use and alternatives. In the concluding third part, it is stated that, of the sources examined, the industrial processes of ethanol production and pulp production generate suitable quantities of CO2, as do biomass power plants and thermal waste treatment plants. Biogas plants are more likely to be available on a smaller scale and are only suitable for small-scale PtGLS production. From a sustainability perspective, however, ethanol production and biomass power plants are to be viewed critically. Both routes are currently primarily using cultivated biomass when operated in large plants. Further expansion of these processes is not desirable due to the raw materials, which are mostly cultivated in monocultures, and the associated negative environmental impacts. The use of biogenic CO2 from thermal waste treatment plants and pulp mills appears to be the option with the fewest disadvantages in the short and medium term, with significant untapped potential.
Schriftenreihe
Texte. Umweltbundesamt ; 2025, 95 ppn:505871920
KLIFOPLAN des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz
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