BECCS und Speicherung von biogenem CO₂ aus Biomethananlagen: der Weg zu negativen Emissionen

BECCS (Bioenergy with Carbon Capture and Storage) ist die Verbindung der energetischen Nutzung von Biomasse mit der Abscheidung und dauerhaften Speicherung von CO₂. Da der Kohlenstoff aus Biomasse aus der Atmosphäre stammt, führt seine dauerhafte Speicherung zur Entnahme von CO₂ aus dem Kreislauf, also zu netto negativen Emissionen. Eine Biomethananlage ist für BECCS besonders günstig: Das CO₂ wird dort bereits bei der Biogasaufbereitung abgetrennt, hat bei der Amin- und der Kryotechnik eine hohe Reinheit und erfordert daher nur Reinigung, Verdichtung oder Verflüssigung und den Transport zum Speicherort. Die Infrastruktur für Transport und Speicherung entsteht in Europa erst, daher hängt die praktische Anwendung von den lokalen Möglichkeiten ab.

Die BECCS-Kette für eine Biomethananlage

1. Abscheidung: CO₂-Strom aus der Aufbereitung (Aminwäsche, Kryotechnik; bei anderen Technologien ist eine zusätzliche Aufbereitung nötig).
2. Reinigung und Trocknung: Entfernung von Methan, Schwefelwasserstoff und Wasser, damit die Spezifikation für Transport und Speicherung erfüllt wird.
3. Verdichtung oder Verflüssigung: auf Transportdruck (Pipeline) oder zu flüssigem CO₂ (Tankwagen, Schiffe).
4. Transport: Straßen- oder Bahnkesselwagen zum Terminal, Schiffe zu Offshore-Speichern oder Pipelines.
5. Geologische Speicherung: Einpressung in tiefe Formationen (salzhaltige Grundwasserleiter oder erschöpfte Lagerstätten).
6. Monitoring und Verifizierung: Messungen, Berichterstattung, Zertifizierung.

Berechnungsbeispiel (illustrativ)

Eine Anlage mit 500 m³/h Biogas (45 % CO₂, 8000 h Betrieb pro Jahr, Dichte von CO₂ ca. 1,98 kg/m³) erzeugt ca. 3560 t CO₂ pro Jahr. Wird das CO₂ gespeichert und betragen die mit Abscheidung und Transport verbundenen Emissionen (Verflüssigungsenergie ca. 0,1–0,15 MWh/t, Transport) z. B. 0,05 tCO₂ je Tonne bei einem angenommenen Energiemix, so beläuft sich die Netto-Entnahme auf ca. 3380 t CO₂ pro Jahr. Bei angenommenen Kosten der gesamten Kette (Verflüssigung, Transport, Speicherung) von 150 EUR/t betragen die jährlichen Kosten ca. 534.000 EUR. Würde man für 3380 t entnommenes CO₂ 200 EUR/t (ca. 676.000 EUR) erzielen, läge der Überschuss bei ca. 140.000 EUR pro Jahr. Die Werte sind hypothetisch; die tatsächlichen Kosten hängen von Entfernung und Verfügbarkeit des Speichers ab, und der Markt für Entnahmezertifikate bildet sich erst heraus.

Rechtsrahmen und Zertifizierung

Die Verordnung (EU) 2024/3012 schafft den EU-Rahmen für die freiwillige Zertifizierung der Entnahme von Kohlendioxid, einschließlich der dauerhaften Entnahme (z. B. BECCS und DACCS), landwirtschaftlicher Praktiken, die die Kohlenstoffspeicherung im Boden erhöhen, und der Speicherung in Produkten. Der Rahmen legt Qualitätskriterien fest (u. a. Quantifizierung, Zusätzlichkeit, langfristige Speicherung, Nachhaltigkeit) und verlangt die Verifizierung durch unabhängige Stellen. Die Richtlinie über die geologische Speicherung von CO₂ legt die Anforderungen an Speicherstätten fest. In Europa entwickeln sich Projekte wie das norwegische System für Transport und Speicherung von CO₂, doch die Zugänglichkeit für kleine Quellen ist begrenzt.

Vorteile der Biomethananlage

• hohe Reinheit und Konzentration des CO₂-Stroms,
• vorhandene Verdichtungsinfrastruktur in vielen Systemen,
• dokumentierter biogener Ursprung (Nachhaltigkeitszertifikat),
• Möglichkeit der Kombination mit einem Energieprodukt (Biomethan) und der CO₂-Entnahme.

Herausforderungen

1. Fehlen eines lokalen Speichers oder Terminals; Transport über große Entfernungen erhöht die Kosten.
2. Maßstab: Eine einzelne Anlage erzeugt Tausende Tonnen CO₂, was für CCS-Projekte, die Hunderttausende Tonnen erfordern, eine geringe Menge ist; eine gebündelte Logistik ist notwendig.
3. Kosten der Verflüssigung und des Pufferspeichers.
4. Unsicherheit des Marktes für Entnahmezertifikate und der Preise.
5. Abrechnungsregeln: Vermeidung von Doppelzählung (CO₂ als Rohstoff für E-Fuels oder als Entnahme).

Wahl: CCU oder CCS

Die Verwertung von CO₂ in Produkten mit kurzem Lebenszyklus (Getränke, E-Fuels) entnimmt es der Atmosphäre nicht dauerhaft. Die geologische Speicherung bewirkt eine dauerhafte Entnahme. Über die Wahl entscheiden Preis, lokaler Markt und Vorschriften. In manchen Fällen lassen sich beide Ansätze kombinieren: Ein Teil des CO₂ wird an die Lebensmittelindustrie verkauft, der Überschuss gespeichert.

Gebündelte CO₂-Logistik

Für kleine Quellen ist es praktisch, CO₂ aus vielen Anlagen an einem Punkt zu sammeln: lokale Pipelinenetze, Bahnkesselwagen oder ein Umschlagterminal im Hafen. Ein solches Modell senkt die Stückkosten, erfordert aber Koordination und eine gemeinsame Qualitätsspezifikation. Es ist gut, wenn Biomethanproduzenten ihre Anlagen schon heute so auslegen, dass ein Verflüssigungs- und Speichersystem künftig nachgerüstet werden kann, indem sie Platz und Anschlussleistung reservieren.

Zusammenfassung

BECCS ist für Biomethananlagen technisch möglich und logisch, erfordert aber Infrastruktur und einen Markt. Für Investoren ist es eine zusätzliche Option, die es wert ist, im Projektkonzept berücksichtigt zu werden, insbesondere wenn in der Region ein CO₂-Transportnetz entsteht.