CCS - HyBECCS Biologische Verfahren
Biologische CCS‑ und HyBECCS‑Verfahren koppeln CO₂‑Abscheidung mit biohydrogenbasierter Umwandlung, um biogenen Wasserstoff zu gewinnen.
Date:
Technology Check
Definition und Wirk-/Funktionsprinzip
HyBECCS (Hybrid Bioenergy with Carbon Capture and Storage) beschreibt ein integriertes Klimaschutzkonzept, das biologische CO2-Bindung mit energetischer Nutzung von Biomasse und technischer CO2-Abscheidung kombiniert. Pflanzen, Algen oder Mikroorganismen entziehen der Atmosphäre durch Photosynthese CO2 und wandeln es in Biomasse um. Diese Biomasse wird anschließend in biologischen oder thermochemischen Prozessen energetisch genutzt oder in stabile Kohlenstoffformen überführt, wobei das entstehende CO2 gezielt abgeschieden und langfristig gespeichert wird. Durch die Kopplung natürlicher Kohlenstoffsenken mit technischer Speicherung ermöglicht HyBECCS netto-negative Emissionen und gilt als vielversprechender Ansatz zur Erreichung von Klimaneutralität, insbesondere bei Nutzung von Rest- und Abfallbiomasse.
Die relevanten biologischen Prozesse bei HyBECCS sind:
- Photosynthese in Pflanzen, Algen und Mikroorganismen
- Biomasseproduktion aus Energiepflanzen, Reststoffen oder Abfällen
- Biologische Fermentation (z. B. Biogas-, Ethanol- oder Wasserstoffproduktion)
- Pyrolyse biologischer Materialien zur Herstellung von Biochar
- Algenbasierte CO2-Fixierung in offenen oder geschlossenen Systemen
SWOT analysis
What are the current strengths and weaknesses of the technology? What external developments (opportunities, risks) influence the technology?
Strengths
- Ermöglicht negative CO2-Emissionen durch Kombination von biologischer CO2-Fixierung und CCS
- Nutzung natürlicher Prozesse (Photosynthese) mit hoher gesellschaftlicher Akzeptanz
- Einsatz von Rest- und Abfallbiomasse reduziert Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion
- Kombination von Energieerzeugung und Klimaschutz („Doppelnutzen“)
- Biologische Prozesse sind technologisch teilweise bereits erprobt (z. B. Fermentation, Biogas)
Weaknesses
- Hoher Flächenbedarf bei pflanzenbasierter Biomasseproduktion
- Begrenzte Biomasseverfügbarkeit schränkt Skalierbarkeit ein
- Energie- und Kostenaufwand für CO2-Abscheidung und -Speicherung
- Komplexe Systemintegration (Biologie + Technik + Infrastruktur)
- Unsicherheiten bei der langfristigen Stabilität biologischer Kohlenstoffspeicher (z. B. Boden)
Opportunities
- Kann zentrale Rolle in Netto-Null- und Negativemissionsstrategien spielen
- Weiterentwicklung von Algen- und Mikroorganismen-Technologien mit höherer CO2-Aufnahmerate
- Politische Förderung durch CO2-Bepreisung und Klimaschutzprogramme
- Synergien mit Abfallwirtschaft, Landwirtschaft und Industrie
- Potenzial für neue Wertschöpfungsketten (Bioenergie, Bioprodukte, Carbon Credits)
Threats
- Gesellschaftliche und politische Akzeptanzprobleme bei CO2-Speicherung (CCS)
- Konkurrenz durch alternative Negativemissionstechnologien (z. B. DACCS)
- Risiko von Fehlanreizen (Monokulturen, Landnutzungsänderungen)
- Regulatorische Unsicherheiten und fehlende Infrastruktur für CO2-Transport und -Speicherung
- Klimawandel selbst kann biologische Produktivität beeinträchtigen (Dürre, Extremwetter)
Erfolgsbeispiele
- ADM / Decatur (USA) – Bioethanol-BECCS
- Biologischer Prozess: Fermentation von Mais zu Bioethanol
- CO2-Quelle: biogenes, hochreines Fermentations-CO2
- Speicherung: tiefe saline Aquifere
- Status: in Betrieb, gilt als weltweit reifstes BECCS-Projekt
Zum Erfolgsbeispiel - CDRterra als bundesweites Forschungsverbundprogramm, in dem über 10 Verbundprojekte mit mehr als 100 Forschenden zusammenarbeiten. Fokusbereiche sind
- Aufforstung, Wiederbewaldung und forstwirtschaftliche Maßnahmen
- Bioenergiegewinnung mit anschließender Abscheidung und Speicherung von CO2
- Pyrolyse von Biomasse zu Pflanzenkohle (biochar)
- erhöhte Kohlenstoffspeicherung im Boden
- direkte Abscheidung von CO2 aus der Atmosphäre mit anschließender langfristiger Speicherung des Kohlenstoffs (Direct-Air-Capture and Carbon Storage – DACCS)
- künstliche Photosynthese mit Carbon Capture and Storage (CCS)
- Pflanzliche Ölgewinnung mit Carbon Capture and Utilization (CCU)
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) finanzierte das Programm mit insgesamt 21 Millionen Euro von 2021 bis 2025. Für eine zweite Phase des Forschungsvorhabens stellt das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) zusätzliche Fördermittel bereit.
Zum Erfolgsbeispiel
