Carbon Capture and Storage: Die Zukunft der Frachtschifffahrt?

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Der Klimawandel stellt eine der größten Herausforderungen unserer Zeit dar und erfordert dringende Maßnahmen, um die globalen CO₂-Emissionen zu reduzieren. Der Schiffsverkehr spielt dabei eine zentrale Rolle, da er einen erheblichen Anteil (2,89 % im Jahr 2018) der weltweiten Treibhausgasemissionen verursacht. Angesichts des wachsenden internationalen Handels und der zunehmenden Nachfrage nach maritimen Transportdienstleistungen ist es unerlässlich, innovative Lösungen zur Reduzierung der CO₂-Emissionen in der Schifffahrtsindustrie zu finden.

Eine vielversprechende Technologie, die in den letzten Jahren vermehrt Aufmerksamkeit erlangt hat, ist Carbon Capture and Storage (CCS). Dieses Verfahren bietet die Möglichkeit, CO₂-Emissionen direkt an der Quelle abzuschneiden und sicher zu lagern, wodurch die Freisetzung von Treibhausgasen in die Atmosphäre erheblich reduziert werden kann. Besonders in der Frachtschifffahrt kann CCS als Übergangstechnologie eine wichtige Rolle spielen, um die Emissionen kurzfristig zu mindern, während langfristige Lösungen entwickelt und implementiert werden.

In diesem Blogpost werfen wir einen detaillierten Blick auf die Grundlagen von CCS, mit einem besonderen Fokus auf die noch junge Technologie des Startup Seabound, die speziell für die maritime Industrie entwickelt wurde. Wir werden die Vor- und Nachteile von CCS diskutieren, alternative Technologien beleuchten und eine langfristige Vision für eine klimaneutrale Schifffahrtsindustrie skizzieren.

Grundlagen von Carbon Capture and Storage

Was ist CCS? Carbon Capture and Storage (CO₂-Abscheidung und -Speicherung) ist eine Technologie, die darauf abzielt, CO₂-Emissionen direkt an der Quelle aufzufangen und sicher zu speichern. Dies geschieht in drei Schritten: Abscheidung, Transport und Lagerung. Ziel ist es, die Menge an Kohlendioxid, die in die Atmosphäre gelangt, erheblich zu reduzieren, um den fortschreitenden Klimawandel einzubremsen.

Technologien der CO₂-Abscheidung

Aktuell sind folgende Technologien zur CO₂-Abscheidung im Einsatz:

1. Nachgeschaltete Abscheidung im Abgas (post-combustion capture): CO₂ wird nach der Verbrennung fossiler Brennstoffe aus den Abgasen gefiltert. Diese Methode wird häufig in Kraftwerken und industriellen Anlagen eingesetzt.
2. Vorgeschaltete Abscheidung (pre-combustion capture): Bei dieser Methode wird das CO₂ vor der Verbrennung des Brennstoffs aus dem Rohgas entfernt. Das geschieht mittels einer chemischen Reaktion, bei der das CO₂ in eine gasförmige oder flüssige Form umgewandelt und anschließend abgetrennt werden kann.
3. Abscheidung direkt aus der Luft: CO₂ wird direkt aus der Umgebungsluft gefiltert. Diese Methode hat das Potenzial, Emissionen aus der Luft zu entfernen, unabhängig von ihrer Quelle.
4. Oxyfuel-Kombustion: Der Brennstoff wird mit reinem Sauerstoff anstelle von Luft verbrannt, was zu einem Abgasstrom führt, der hauptsächlich aus CO₂ und Wasserdampf besteht, der leicht abgeschieden werden kann.

Transport und Lagerung des CO₂

Nach der Abscheidung muss das Kohlendioxid zu den Lagerstätten transportiert werden. Dies kann durch Pipelines, Schiffe oder Lkw erfolgen. Pipelines sind die gebräuchlichste Methode, insbesondere für große Mengen CO₂.

Kohlendioxid wird in geologischen Formationen tief unter der Erde gespeichert. Mögliche Lagerstätten sind erschöpfte Öl- und Gasfelder, tiefe Salzwasseraquiferen (salzhaltige Grundwasserspeicher) und tiefe Kohleflöze. Diese Formationen sind gut geeignet, da sie seit Millionen von Jahren natürliche Gase eingeschlossen haben.

Bedeutung für den Klimawandel

CCS hat das Potenzial, eine bedeutende Rolle im Kampf gegen den Klimawandel zu spielen. Es kann nicht nur die CO₂-Emissionen aus fossilen Brennstoffen reduzieren, sondern auch als Übergangstechnologie dienen, während die Weltwirtschaft auf erneuerbare Energien umstellt. Besonders in der Frachtschifffahrt, die schwer zu dekarbonisieren ist, bietet CCS eine vielversprechende Möglichkeit, Emissionen kurzfristig zu reduzieren.

CCS in der Frachtschifffahrt: Die Seabound-Technologie

Das britische Start-up Seabound wurde von Alisha Fredriksson und Roujia Wen gründet, die sich der Dekarbonisierung der Schifffahrtsindustrie verschrieben haben. Die Idee hinter ihrem Verfahren lässt sich kurz erklären: Das CO₂ wird nach dem Verbrennen des fossilen Treibstoffs an Bord von Schiffen abgeschieden und in eine stabile Form umgewandelt, die sicher gelagert und entsorgt werden kann. So lassen sich bis zu 95 % der CO₂-Emissionen einfangen.

Der Vorteil: Die Seabond-Lösung lässt sich relativ einfach nachrüsten. Die notwenige Technik wird direkt neben dem Schornstein des Schiffes installiert oder in bereits bestehende Systeme zur Abgasentschwefelung integriert. Diese Technlogie stellt damit eine vergleichsweise kosteneffiziente und praktikable Lösung zur Reduzierung der schiffbaren Kohlenstoffemissionen dar.

Technische Details

1. CO₂-Abscheidung: Seabound verwendet eine Hochdruckkammer, die mit Kalziumoxid (CaO) gefüllt ist, um CO₂ aus den Abgasen des Schiffsmotors zu binden. Das CO₂ reagiert mit Kalziumoxid zu festem Calciumcarbonat (CaCO₃).
2. Umwandlung und Speicherung: Das entstehende Calciumcarbonat wird als stabile, handliche Kalksteine gespeichert, die an Bord gelagert und bei Bedarf an Land entladen werden können. Dort ist eine sichere Lagerung oder Weiterverarbeitung möglich.

Bei bestehender Scrubber-Technologie zur Schwefelabscheidung werden die Hochdruckkammer sowie die erforderlichen Rohrleitungen in die bestehende Abgasanlage einfügt.

Vorteile der Seabound-Technologie

Nochmals zusammengefasst, stellen sich die Vorteile der neuen Technologie von Seabound wie folgt dar:

• Effektive CO₂-Reduktion: Durch die Umwandlung von CO₂ in stabile Kalksteine werden die Emissionen direkt an der Quelle reduziert.
• Flexibilität und Nachrüstbarkeit: Die Technologie kann in bestehende Schiffe integriert werden, was eine schnelle Implementierung ermöglicht.
• Stabile Lagerung: Die erzeugten Kalksteine sind stabil und können sicher an Bord gelagert und transportiert werden.
• Umweltfreundlichkeit: Die Umwandlung von CO₂ in Calciumcarbonat ist ein umweltfreundlicher Prozess, der keine zusätzlichen schädlichen Emissionen erzeugt.

Kritische Betrachtung von CCS

Während Carbon Capture and Storage als vielversprechende Technologie zur Reduzierung von CO₂-Emissionen gilt, gibt es auch kritische Stimmen und Herausforderungen, die nicht unbeachtet bleiben dürfen. Hier einige der Hauptkritikpunkte:

1. Scheinlösung: CCS wird manchmal als Scheinlösung kritisiert, da sie die zugrunde liegende Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen nicht beseitigt. Statt den Übergang zu erneuerbaren Energien voranzutreiben, könnte CCS als Mittel zur Verlängerung des Einsatzes von Kohle, Öl und Gas gesehen werden. Kritiker argumentieren, dass dies den dringend benötigten Umstieg auf saubere Energiequellen verlangsamen könnte.

2. Umweltauswirkungen: Die Lagerung von CO₂ birgt potenzielle Umweltauswirkungen und Risiken. Es besteht die Möglichkeit von CO₂-Leckagen aus den geologischen Formationen, in denen das Gas gespeichert wird. Solche Leckagen könnten nicht nur die Atmosphäre belasten, sondern auch lokale Ökosysteme und Grundwasserquellen gefährden. Eine gründliche Überwachung und fortlaufende Risikobewertung sind daher unerlässlich.

3. Hohe Kosten: Die Implementierung und der Betrieb von CCS-Technologien sind kostspielig. Die Abscheidung, der Transport und die Lagerung von CO₂ erfordern erhebliche Investitionen in Infrastruktur und Technologie. Diese hohen Kosten könnten die wirtschaftliche Machbarkeit von CCS einschränken, insbesondere in Branchen, die bereits mit knappen Margen operieren.

4. Energieverbrauch: Der Prozess der CO₂-Abscheidung und -Lagerung ist energieintensiv. Das bedeutet, dass ein erheblicher Teil der Energie, die zur Erzeugung von Strom oder zur Produktion von Gütern verwendet wird, für den Betrieb der CCS-Technologie aufgewendet werden muss. Dies könnte die Gesamteffizienz des Systems verringern und den CO₂-Fußabdruck der betroffenen Anlagen erhöhen.

5. Langfristige Risiken: Die langfristige Sicherheit der CO₂-Lagerung ist noch nicht vollständig geklärt. Obwohl geologische Formationen seit Millionen von Jahren natürliche Gase eingeschlossen haben, gibt es Bedenken hinsichtlich möglicher Leckagen und der Stabilität der Speicherstätten über Zeiträume von Hunderten oder Tausenden von Jahren. Langfristige Studien und Überwachungssysteme sind notwendig, um diese Risiken zu bewerten und zu minimieren.

6. Gesellschaftliche Akzeptanz: Die Akzeptanz von CCS in der Öffentlichkeit variiert. Während einige die Technologie als notwendigen Schritt zur Reduzierung der CO₂-Emissionen sehen, gibt es auch Bedenken und Widerstand in Gemeinden, die nahe an geplanten Lagerstätten leben. Die Aufklärung und Einbindung der Öffentlichkeit in Entscheidungsprozesse sind entscheidend, um das Vertrauen in CCS zu stärken.

Diese sechs Kritikpunkte gelten in erster Linie den klassischen Methoden zur CO₂-Abscheidung an Land und der Einlagerung von ungebundenem Kohlendioxid. Zumindest die Punkte zu Scheinlösung, Kosten und Energieverbrauch betreffen aber auch in gleicher Weise CCS in der Schifffahrt. Eine berechtigte Kritik, der sich auch die Seabound-Technologie stellen muss!

Es gibt also keine einfachen Lösungen für die CO₂-Problematik, die durch das Verbrennen von fossilen Energieträgern entsteht. Daher ist es wichtig, diese Herausforderungen zu erkennen und anzugehen, um das volle Potenzial von CCS auszuschöpfen und gleichzeitig nachhaltige, langfristige Lösungen zu entwickeln.

Rohstoffbedarf und Verfügbarkeit

Ein wichtiger Aspekt bei der Implementierung der Seabound-Technologie, ist der Bedarf an Rohstoffen wie Calziumoxid (CaO) und Dolomit (CaMg(CO₃)₂). Diese Rohstoffe spielen eine zentrale Rolle bei der Abscheidung und Umwandlung von CO₂.

Calziumoxid (CaO)

• Verfügbarkeit: Calziumoxid, auch als Branntkalk bekannt, ist in der Natur reichlich vorhanden. Es wird hauptsächlich durch das Brennen von Kalkstein (CaCO₃) hergestellt, ein weit verbreitetes und leicht zugängliches Mineral. Die Kalksteinvorkommen sind global verteilt, was die Versorgung mit Kalziumoxid sicherstellt.
• Nachfrage: Der Einsatz von CaO in der CCS-Technologie könnte die Nachfrage nach diesem Rohstoff erhöhen, insbesondere wenn CCS-Technologien in großem Maßstab implementiert werden. Es ist jedoch zu erwarten, dass die bestehenden Kapazitäten zur Herstellung von Kalziumoxid ausreichen, um die steigende Nachfrage zu decken.
• Umweltauswirkungen der Produktion: Die Herstellung von Calziumoxid durch das Brennen von Kalkstein erfordert Energie und setzt selbst CO₂ frei. Daher ist es wichtig, die Energiequellen und Effizienz der Produktionsprozesse zu optimieren, um die Gesamtumweltauswirkungen zu minimieren.

Dolomit (CaMg(CO₃)₂)

• Verfügbarkeit: Dolomit ist ein weiteres wichtiges Mineral für die CO₂-Abscheidung. Es kommt in großen Mengen in der Natur vor und kann als alternativer Rohstoff zu Calziumoxid verwendet werden. Dolomitlagerstätten sind ebenfalls global verbreitet und leicht zugänglich.
• Nachfrage: Ähnlich wie bei Calziumoxid könnte die Nachfrage nach Dolomit steigen, wenn CCS-Technologien weiter verbreitet werden. Die vorhandenen Dolomitvorkommen sind jedoch groß genug, um diesen Bedarf zu decken.
• Umweltauswirkungen der Produktion: Die Gewinnung und Verarbeitung von Dolomit haben vergleichbare Umweltauswirkungen wie die von Kalkstein. Auch hier ist es wichtig, die Prozesse zu optimieren, um die Umweltauswirkungen zu minimieren.

Langfristige Verfügbarkeit

Angesichts der großen Vorkommen von Kalkstein und Dolomit ist die langfristige Verfügbarkeit dieser Rohstoffe für die CCS-Technologie gesichert. Es ist jedoch wichtig, potenzielle Engpässe und Umweltauswirkungen im Auge zu behalten und nachhaltige Abbau- und Produktionsmethoden zu fördern.

Recycling und Alternativen

• Recycling von Abfallstoffen: Die Nutzung von industriellen Abfallstoffen wie Stahl- und Zementasche zur CO₂-Abscheidung könnte die Abhängigkeit von natürlichen Rohstoffen reduzieren. Diese Materialien enthalten Kalzium und Magnesium und können in ähnlicher Weise wie Kalziumoxid und Dolomit verwendet werden.
• Innovationen in der Materialforschung: Die Forschung und Entwicklung neuer Materialien und Methoden zur CO₂-Abscheidung könnten langfristig zu einer Verringerung des Rohstoffbedarfs führen.

Die Verfügbarkeit von Calziumoxid und Dolomit stellt derzeit keine wesentliche Hürde für die Implementierung der CCS-Technologie dar. Durch die Optimierung der Produktionsprozesse und die Nutzung alternativer Materialien können die Umweltauswirkungen eventuell weiter reduziert und eine nachhaltige Versorgung sichergestellt werden.

CCS als Übergangstechnologie

Carbon Capture and Storage wird oft als Übergangstechnologie betrachtet, um die CO₂-Emissionen kurzfristig zu reduzieren, während langfristige, nachhaltigere Lösungen entwickelt und implementiert werden. Diese Rolle als Brückentechnologie ist besonders relevant in der Frachtschifffahrt, wo die vollständige Umstellung auf emissionsfreie Antriebe aus heutiger Sicht noch einige Zeit in Anspruch nehmen wird.

Kurzfristige Reduktion von CO₂-Emissionen

• Sofortige Emissionsminderung: CCS bietet die Möglichkeit, CO₂-Emissionen direkt an der Quelle abzuschneiden, ohne auf den vollständigen Übergang zu neuen Technologien warten zu müssen. Dies ist besonders wichtig, um kurzfristige Klimaziele zu erreichen und die globale Erwärmung jetzt zu verlangsamen.
• Flexibilität: CCS kann in verschiedenen Branchen und Anwendungen eingesetzt werden, einschließlich Kraftwerken, industriellen Anlagen und der Frachtschifffahrt. Diese Flexibilität ermöglicht es, die Technologie dort einzusetzen, wo sie am dringendsten benötigt wird.

Integration in hybride Ansätze

• Kombination mit erneuerbaren Energien: CCS kann in Kombination mit erneuerbaren Energiequellen eingesetzt werden, um eine größere Gesamtreduktion der CO₂-Emissionen zu erzielen. Zum Beispiel könnten Kraftwerke, die sowohl fossile Brennstoffe als auch erneuerbare Energien nutzen, CCS-Technologien verwenden, um die Emissionen weiter zu senken.
• Hybride Antriebe in der Frachtschifffahrt: In der Schifffahrt könnten hybride Antriebe, die fossile Brennstoffe mit alternativen Energiequellen kombinieren, durch CCS ergänzt werden, um die Emissionen weiter zu reduzieren. Dies könnte eine Übergangslösung darstellen, bis vollständig emissionsfreie Antriebe verfügbar und wirtschaftlich tragfähig sind.

Langfristige Perspektive

• Nachhaltige Lösungen entwickeln: Während CCS als Übergangstechnologie dient, können Forschung und Entwicklung in nachhaltige Lösungen wie grünen Wasserstoff, batterieelektrische Antriebe und Biokraftstoffe intensiviert werden. Diese Technologien haben das Potenzial, langfristig die CO₂-Emissionen vollständig zu eliminieren.
• Skalierbare Infrastruktur aufbauen: Die Entwicklung und Implementierung von CCS-Technologien kann auch dazu beitragen, eine skalierbare Infrastruktur für die CO₂-Lagerung aufzubauen, die in Zukunft für andere Anwendungen genutzt werden kann.

Strategische Vorteile

• Wettbewerbsfähigkeit steigern: Unternehmen, die frühzeitig in CCS-Technologien investieren, können ihre Wettbewerbsfähigkeit steigern, indem sie ihre CO₂-Bilanz verbessern und sich auf zukünftige Regulierungen vorbereiten.
• Innovationen fördern: Die Implementierung von CCS kann Innovationen in verwandten Bereichen fördern, wie z.B. der Entwicklung neuer Materialien und Prozesse zur CO₂-Abscheidung und -Lagerung.

CCS spielt somit eine wichtige Rolle als Übergangstechnologie, um die CO₂-Emissionen kurzfristig zu reduzieren und den Weg für nachhaltigere, langfristige Lösungen zu ebnen. Die Frachtschifffahrt kann von dieser Technologie profitieren, indem sie ihre Emissionen sofort mindert und gleichzeitig den Übergang zu emissionsfreien Antrieben vorbereitet.

Konkrete Pläne der Frachtschiff-Betreiber

Einige der weltweit führenden Reedereien und Betreiber von Frachtschiffen haben bereits konkrete Pläne zur Implementierung von CCS-Technologien entwickelt und umgesetzt. Diese Initiativen zeigen, dass die maritime Industrie bereit ist, innovative Ansätze zu verfolgen, um die CO₂-Emissionen zu reduzieren und nachhaltigere Praktiken zu etablieren.

Leonhardt & Blumberg

Die deutsche Reederei Leonhardt & Blumberg arbeitet aktiv an der Implementierung von CCS-Technologien auf ihren Schiffen. In Zusammenarbeit mit dem Technologiekonzern Wärtsilä hat das Unternehmen auf drei seiner größten Feederschiffe CCS-Ready-Scrubber-Technologien installiert. Diese Scrubber sind so konzipiert, dass sie zukünftig leicht auf eine vollständige CCS-Anlage umgerüstet werden können. Es handelt sich hier zwar nur um einen Zwischenschritt, aber zeigt die Bereitschaft von Leonhardt & Blumberg, ihre Flotte zukunftssicher und umweltfreundlicher zu gestalten.

Wärtsilä

Wärtsilä, ein führender Anbieter von Technologien für die maritime Industrie, spielt eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung und Implementierung von CCS-Lösungen. Das Unternehmen hat fortschrittliche Technologien entwickelt, die auf verschiedenen Schiffstypen nachgerüstet werden können. Wärtsilä arbeitet eng mit Reedereien zusammen, um maßgeschneiderte Lösungen anzubieten und die Integration von CCS in bestehende Schiffe zu erleichtern.

Maersk

Maersk, eines der weltweit größten Schifffahrtsunternehmen, hat ebenfalls Pläne zur Reduzierung ihrer CO₂-Emissionen veröffentlicht. Obwohl Maersk bisher keine spezifischen CCS-Projekte angekündigt hat, investiert das Unternehmen stark in Forschung und Entwicklung alternativer Antriebstechnologien, einschließlich grünen Wasserstoffs und kohlenstofffreier Kraftstoffe. Diese Investitionen zeigen das Engagement von Maersk, eine führende Rolle bei der Dekarbonisierung der Schifffahrtsindustrie zu spielen.

Internationale Projekte und Kooperationen

Neben den individuellen Bemühungen der Reedereien gibt es auch internationale Kooperationen und Projekte, die darauf abzielen, die CCS-Technologie in der maritimen Industrie voranzutreiben. Beispiele hierfür sind das Porthos-Projekt in Rotterdam und das Northern Lights-Projekt in Norwegen, bei denen CO₂ von verschiedenen europäischen Industriequellen gesammelt und sicher in geologischen Formationen gespeichert wird. Diese Projekte bieten wertvolle Einblicke und praktische Erfahrungen, die für die Implementierung von CCS auf Frachtschiffen genutzt werden können.

Alternativen zu CCS

Während Carbon Capture and Storage eine vielversprechende Technologie zur Reduzierung von Kohlendioxid-Emissionen ist, gibt es auch eine Reihe von alternativen Technologien, die in der Frachtschifffahrt eingesetzt werden können. Einige wurden schon weiter oben kurz angesprochen. Die folgenden Alternativen bieten unterschiedliche Ansätze zur Emissionsminderung und können in Kombination mit oder anstelle von CCS verwendet werden:

Grüner Wasserstoff

• Funktionsweise: Sogenannter Grüner Wasserstoff wird durch die Elektrolyse von Wasser mit Strom aus erneuerbaren Quellen wie Wind oder Solarenergie produziert. Er kann als Treibstoff in Brennstoffzellen verwendet werden, um elektrische Energie zu erzeugen.
• Anwendung in der Schifffahrt: Wasserstoffbetriebene Schiffe könnten emissionsfrei operieren, da der einzige „Abfallstoff“ bei der Brennstoffzellenreaktion Wasser ist. Prototypen und Pilotprojekte zeigen bereits das Potenzial dieser Technologie.
• Herausforderungen: Die Infrastruktur für die Produktion, Lagerung und Betankung von Wasserstoff muss noch ausgebaut werden. Zudem sind die Kosten für grünen Wasserstoff derzeit noch hoch, was die wirtschaftliche Umsetzung erschwert.

Batterieelektrische Antriebe

• Funktionsweise: Elektrische Antriebe nutzen Batterien, um elektrische Energie zu speichern und den Antrieb der Schiffe zu ermöglichen. Diese Batterien können aus erneuerbaren Energien aufgeladen werden.
• Anwendung in der Schifffahrt: Batterieelektrische Antriebe eignen sich besonders für kleinere Schiffe und Kurzstreckenverbindungen. Fähren und Küstenschiffe sind ideale Kandidaten für diese Technologie.
• Herausforderungen: Die Energiedichte der Batterien ist derzeit noch begrenzt, was die Reichweite und Nutzlast von Schiffen einschränkt. Zudem sind die Kosten für große Batteriesysteme hoch.

Biokraftstoffe

• Funktionsweise: Biokraftstoffe werden aus erneuerbaren biologischen Quellen wie Pflanzenöl, Algen oder landwirtschaftlichen Abfällen hergestellt. Sie können in bestehenden Motoren verwendet werden, oft mit geringen Anpassungen.
• Anwendung in der Schifffahrt: Biokraftstoffe können als direkter Ersatz für fossile Brennstoffe dienen und so die CO₂-Emissionen reduzieren. Einige Reedereien haben bereits begonnen, Biokraftstoffe in ihren Flotten zu testen. Auch eine hybride Nutzung von fossilen Energieträgern mit Kraftstoffen aus Biomasse ist möglich.
• Herausforderungen: Die Produktion von Biokraftstoffen in großen Mengen erfordert umfangreiche landwirtschaftliche Flächen und Ressourcen, was zu Konkurrenz mit Nahrungsmittelproduktion führen kann. Zudem müssen die Emissionen aus der gesamten Produktionskette berücksichtigt werden.

Direkte Luftabscheidung (Direct Air Capture, DAC)

• Funktionsweise: DAC-Technologien filtern CO₂ direkt aus der Umgebungsluft. Das abgeschiedene CO₂ kann dann gespeichert oder in nutzbare Produkte umgewandelt werden.
• Anwendung in der Schifffahrt: DAC könnte theoretisch an Bord von Schiffen installiert werden, um die CO₂-Emissionen während der Fahrt zu reduzieren. Alternativ könnte DAC verwendet werden, um die verbleibenden Emissionen aus anderen Sektoren zu kompensieren.
• Herausforderungen: DAC ist derzeit noch sehr energieintensiv und kostspielig. Die Technologien müssen weiterentwickelt und skaliert werden, um wirtschaftlich tragfähig zu sein.

Kreislaufwirtschaft und CO₂-Nutzung

• Funktionsweise: CO₂ kann als Rohstoff zur Herstellung von Chemikalien, Kunststoffen oder Kraftstoffen verwendet werden. Dieser Ansatz hilft, CO₂ dauerhaft aus der Atmosphäre zu entfernen und gleichzeitig wertvolle Ressourcen zu nutzen.
• Anwendung in der Schifffahrt: Durch die Nutzung von CO₂ zur Herstellung von Schiffskraftstoffen oder Materialien können die Emissionen weiter reduziert werden.
• Herausforderungen: Die Technologien zur CO₂-Nutzung stehen noch am Anfang und müssen weiter erforscht und entwickelt werden. Zudem müssen die Wirtschaftlichkeit und die Skalierbarkeit verbessert werden.

Diese Alternativen bieten vielversprechende Ansätze zur Reduzierung von CO₂-Emissionen in der Frachtschifffahrt und könnten langfristig CCS-Technologien ergänzen oder ersetzen. Die Kombination verschiedener Technologien und Ansätze wird entscheidend sein, um die Klimaziele zu erreichen und eine nachhaltige Zukunft für die Schifffahrtsindustrie zu gestalten.

Langfristige Vision einer klimaneutralen Schifffahrtsindustrie

Die Vision einer klimaneutralen Schifffahrtsindustrie erfordert eine umfassende Strategie, die verschiedene Technologien, Ansätze und politische Maßnahmen integriert. Hier sind einige zentrale Elemente, die diese Vision prägen:

Dekarbonisierung der Antriebe

• Grüner Wasserstoff (siehe oben) und Ammoniak sind beide kohlenstofffreie Treibstoffe. Auch Ammoniak kann in speziellen Motoren oder Brennstoffzellen genutzt werden und hat den Vorteil, dass es einfacher zu speichern und zu transportieren ist als Wasserstoff. Da in Ammoniak Stickstoff gebunden ist, muss allerdings bei der Verbrennung auf Stickoxide (NO_x) geachtet werden.
• Batterieelektrische Antriebe können dann als klimafreundlich betrachtet werden, wenn der Strom dafür aus erneuerbaren Energiequellen stammt. Aktuelle Batterien für Schiffe eignen sich bisher nur für kleinere Cargoschiffe, Fähren und Kurzstrecken. Die Weiterentwicklung von Batterietechnologien und die Schaffung einer entsprechenden Ladeinfrastruktur sind deshalb dafür entscheidend, ob diese Technologie eine Zukunft für große Cargoschiffe hat auf globalen Langstrecken unterwegs sind.

Alternative Kraftstoffe

• Biokraftstoffe: Nachhaltig aus Biomasse produzierte Kraftstoffe können als Zwischenlösung dienen, um fossile Brennstoffe zu ersetzen. Praktischerweise können sie in bestehenden Motoren genutzt werden. Beim Wachsen der Pflanzen wird jenes Kohlendioxid gebunden, das später beim Verbrennen freigesetzt wird. Leider entsteht durch den Energieeinsatz bei Anbau, Synthetisierung und Transport weiteres CO₂, weshalb diese Methode nicht als klimaneutral gelten kann. Auch eine mögliche Konkurrenz zu Nahrungs- und Futtermittelanbau sollte bedacht werden.
• E-Fuels sind synthetische Kraftstoffe, die aus erneuerbaren Energien und CO₂ hergestellt werden. Diese Technologie ermöglicht eine zwar eine nahezu CO₂-neutrale Schifffahrt, der schlechte Wirkungsgrad bei der Herstellung lässt sich allerdings nicht mit der effizienten Stromnutzung von Batterien vergleichen. E-Fuels können ebenso wie Biokraftstoffe in bestehenden Schiffsmotoren verwendet werden.

Effizienzsteigerungen und Innovation

• Schiffsdesign und Materialien: Die Entwicklung neuer, energieeffizienter Schiffsentwürfe und der Einsatz leichterer Materialien können den Treibstoffverbrauch erheblich reduzieren. Windunterstützte Antriebssysteme, wie Flettner-Rotoren oder Segel, könnten ebenfalls zur Verbesserung der Energieeffizienz beitragen.
• Digitale Technologien: Künstliche Intelligenz und Big Data können zur Optimierung der Routenplanung und des Energieverbrauchs eingesetzt werden. Intelligente Schiffsmanagementsysteme können den Betrieb effizienter gestalten und so den CO₂-Ausstoß minimieren.

Kreislaufwirtschaft

• Wiederverwendung und Recycling: Die Schifffahrtsindustrie sollte verstärkt auf die Wiederverwendung und das Recycling von Materialien und Rohstoffen setzen. Dies umfasst nicht nur den Schiffsbau, sondern auch den Betrieb und die Entsorgung von Schiffen.
• CO₂-Nutzung: Die Nutzung von CO₂ als Rohstoff zur Herstellung von Chemikalien, Kunststoffen oder Kraftstoffen kann zur Schaffung einer Kreislaufwirtschaft beitragen und die CO₂-Emissionen weiter reduzieren.

Infrastrukturausbau

• Globale Betankungsinfrastruktur: Der Aufbau einer globalen Infrastruktur für die Betankung von Schiffen mit alternativen Treibstoffen wie Methanol, Wasserstoff und Ammoniak ist essenziell. Dies umfasst die Schaffung von Produktionsanlagen, Transportnetzwerken und Betankungsstationen.
• CO₂-Transport und Speicherung: Die Entwicklung von Infrastruktur zur effizienten Lagerung und dem Transport von CO₂ ist ebenfalls notwendig. Geologische Speicherstätten und sichere Transportwege müssen geschaffen und überwacht werden.

CCS als Übergangstechnologie

• Kurzfristige Reduktion: CCS-Technologien können kurzfristig eingesetzt werden, um die CO₂-Emissionen der Frachtschifffahrt zu reduzieren. Dies ermöglicht es, bereits bestehende Schiffe umweltfreundlicher zu machen, während der Übergang zu emissionsfreien Antrieben voranschreitet.
• Integration in hybride Ansätze: Langfristig könnte CCS als Teil eines hybriden Ansatzes dienen, der verschiedene Methoden zur Emissionsreduktion kombiniert. Dies könnte eine umfassende Reduktion der CO₂-Emissionen ermöglichen und zur Erreichung der Klimaziele beitragen.

Politische und wirtschaftliche Maßnahmen

• Regulierungen und Anreize: Regierungen und internationale Organisationen müssen klare Regulierungen und Anreize schaffen, um die Dekarbonisierung der Schifffahrtsindustrie zu fördern. Dies umfasst Emissionsvorgaben, Subventionen und Investitionen in Forschung und Entwicklung.
• Internationale Zusammenarbeit: Eine enge Zusammenarbeit zwischen Ländern und Organisationen ist entscheidend, um globale Lösungen zu entwickeln und umzusetzen. Gemeinsame Standards und Abkommen können den Übergang zu einer klimaneutralen Schifffahrtsindustrie beschleunigen.

Diese langfristige Vision erfordert die Zusammenarbeit aller Akteure der Schifffahrtsindustrie, einschließlich Reedereien, Technologieunternehmen, Regierungen und internationalen Organisationen. Durch die Integration verschiedener Technologien und Ansätze kann die Schifffahrtsindustrie einen bedeutenden Beitrag zum Klimaschutz leisten und eine nachhaltige Zukunft gestalten.

Innovative und utopische Ideen

Neben den bereits etablierten und in der Entwicklung befindlichen Technologien gibt es auch eine Reihe innovativer und utopischer Ideen zur Reduzierung der CO₂-Emissionen in der Frachtschifffahrt. Diese Ideen reichen von praktisch umsetzbaren Konzepten bis hin zu visionären Ansätzen, die eine radikale Transformation der Branche versprechen.

Hybridantriebe aus Segeln und Verbrennermotoren

• Konzept: Cargoschiffe mit nachgerüsteten Segeln verschiedener Bauweise (fest installierte oder aufblasbare Segel, Flettner-Rotoren)
• Vorteile: Die zusätzliche Nutzung von Wind reduziert den Treibstoffverbrauchs und damit die CO₂-Emissionen.
• Herausforderungen: Begrenzte Verfügbarkeit geeigneter Windbedingungen, potenzielle Geschwindigkeitseinbußen.

Ecoliner

• Konzept: Der Ecoliner ist ein noch in der Entwicklung befindlicher Segelfrachter, der Windkraft als primäre Antriebsquelle nutzen soll. Durch den Einsatz großer Segel kann der Ecoliner erhebliche Mengen an Treibstoff sparen und die CO₂-Emissionen reduzieren.
• Vorteile: Nutzung einer erneuerbaren Energiequelle (Wind), Reduzierung des Treibstoffverbrauchs, Verringerung der CO₂-Emissionen.
• Herausforderungen: Begrenzte Verfügbarkeit geeigneter Windbedingungen, potenzielle Geschwindigkeitseinbußen.

Wasserstoff-Wind-Hybridantriebe

• Konzept: Kombinierte Nutzung von Wasserstoff-Brennstoffzellen und Windkraft zur Maximierung der Energieeffizienz und Minimierung der CO₂-Emissionen. Schiffe könnten sowohl Windkraft als auch Wasserstoff nutzen, um ihre Antriebe zu betreiben.
• Vorteile: Emissionsfreie Antriebe, Nutzung erneuerbarer Energien, hohe Flexibilität.
• Herausforderungen: Entwicklung und Integration der hybriden Antriebssysteme, Infrastruktur für Wasserstoffbetankung.

Methanol-Antrieb

• Konzept: Methanol kann als alternativer Treibstoff in Schiffsmotoren verwendet werden. Es kann aus erneuerbaren Quellen wie Biomasse oder aus CO₂ und Wasserstoff hergestellt werden.
• Vorteile: Niedrigere CO₂-Emissionen im Vergleich zu fossilen Brennstoffen, bestehende Infrastruktur kann teilweise genutzt werden, hohe Energiedichte.
• Herausforderungen: Produktion von Methanol in großen Mengen erfordert erhebliche Investitionen, potenzielle Herausforderungen bei der Umrüstung von Schiffen.

Diese innovativen und utopischen Ideen bieten spannende Einblicke in die Möglichkeiten der zukünftigen Schifffahrtsindustrie. Während einige dieser Konzepte bereits in der Entwicklung sind, erfordern andere noch umfangreiche Forschung und technologische Fortschritte, um umgesetzt zu werden. Zusammen könnten sie jedoch dazu beitragen, die Frachtschifffahrt nachhaltiger und klimafreundlicher zu gestalten.

Schlussfolgerung

Die Frachtschifffahrt steht vor der dringenden Aufgabe, ihre CO₂-Emissionen zu senken und einen Beitrag zum Klimaschutz zu leisten. Carbon Capture and Storage bietet eine vielversprechende Übergangslösung, um Emissionen kurzfristig zu reduzieren, bis nachhaltigere Technologien verfügbar sind.

Innovative Ansätze wie die Seabound-Technologie zeigen, dass die Branche bereit ist, neue Wege zu gehen. Parallel dazu können Alternativen wie grüner Wasserstoff, batterieelektrische Antriebe und Biokraftstoffe langfristig zur Dekarbonisierung beitragen. Ergänzend ermöglichen Ideen wie moderne Segelfrachter, Methanol-Antriebe aber auch KI-gestützte Routenoptimierung weitere Fortschritte.

Eine klimaneutrale Schifffahrtsindustrie erfordert jedoch Zusammenarbeit, Innovation sowie politische und wirtschaftliche Unterstützung. Klare Regulierungen und Investitionen in Infrastruktur und Forschung sind essenziell.

Die Kombination von CCS, alternativen Antrieben und innovativen Technologien kann der maritimen Industrie eine Schlüsselrolle im globalen Klimaschutz sichern und den Weg in eine nachhaltige Zukunft ebnen.