Wenn das Auto mit Abfall fährt

Die Politik setzt auf die Elektrifizierung des Strassenverkehrs. Klüger wäre es, CO2-neutralen Kraftstoff aus Kehrichtverbrennungsanlagen zu nutzen. Damit könnte in der Schweiz die Hälfte aller Autos betrieben werden.

Wer kennt ihn nicht, den amerikanischen Spielfilm «Zurück in die Zukunft» aus den achtziger Jahren, in dem Emmett «Doc» Brown wahllos Abfall als Treibstoff in sein Zeitmaschinenfahrzeug stopft? Die Idee klingt fantastisch: Aus einem nicht mehr benötigten Stoff lässt sich hochwertige Energie gewinnen. «Zu schön, um wahr zu sein», hat sich mancher Zuschauer wohl dabei gedacht. Die gute Nachricht: Heute sind wir technisch tatsächlich in der Lage, aus Kehricht sauberen und CO2-neutralen Treibstoff für Fahrzeuge zu erzeugen.

Ironischerweise ist es gerade das verteufelte CO2 selber, das sich zum Ausgangsprodukt für klimafreundliche Treibstoffe eignet. Es lässt sich nämlich aus den Rauchgasen von Kehrichtverbrennungsanlagen (KVA) herausfiltern und durch chemische Prozesse in Methan umwandeln – wir kommen darauf zurück. Methan wiederum ist ein hervorragender Treibstoff für Verbrennungsmotoren und verbrennt erst noch sauberer als Benzin oder Diesel, da es praktisch keine Russentwicklung gibt.

Die Kehrichtverbrennungsanlagen werden uns sicher die nächsten Jahrzehnte begleiten. Sosehr wir uns auch anstrengen, in einer modernen Industriegesellschaft fällt immer Abfall an, der nicht wiederverwertet werden kann, sondern verbrannt werden muss. Weil das so ist, gibt es für KVA auch keine ambitionierten Reduktionsziele wie etwa im Strassenverkehr. Der Strom, der bei der Kehrichtverbrennung gewonnen wird, ist als «Strom aus erneuerbaren Energien» taxiert.

Was wäre also, wenn wir alle KVA der Schweiz mit CO2-Rückgewinnungsanlagen ausstatten würden? Die Verbrennung von Abfall stösst in der Schweiz zurzeit unvermeidbar jährlich 1,85 Millionen Tonnen CO2 in die Atmosphäre aus. Das sind rund 5 Prozent des Gesamtausstosses des Landes. Mit modernen CO2-Rückgewinnungsanlagen liessen sich 90 Prozent davon recyceln, sprich: aus den Rauchgasen der KVA herausfiltern, so dass sie gar nicht erst in die Umgebungsluft gelangten. Im Zeitraum von 1990 bis 2016 wurde in der Schweiz der CO2-Ausstoss um insgesamt 5,3 Millionen Tonnen reduziert, was jährlich gut 0,2 Millionen Tonnen entspricht. Man könnte also auf einen Schlag mit solchen Anlagen so viel CO2 reduzieren wie bisher in acht Jahren. Die Kosten für die Nachrüstung sämtlicher dreissig Schweizer KVA würden maximal zirka 1,5 bis 2 Milliarden Franken betragen.

Um diese Vision in die Tat umzusetzen, braucht es ein Umdenken: CO2 sollte nicht nur als Klimasünder angesehen werden, sondern auch als wertvoller Stoff. Das alltagstauglichste Beispiel dafür ist die Verwendung als Kohlensäure in Getränken. Interessanterweise steigt in der Industrie jährlich der Bedarf an CO2 für Produktionsprozesse. Dieser wird bisher hauptsächlich mit CO2 gedeckt, das als Abfallprodukt aus Raffinerien, Ammoniak- und Methanol-Anlagen anfällt. Seitdem die Menge dieser Nebenprodukte europaweit zurückgeht, öffnet sich allerdings die Schere zwischen Bedarf und Lieferung. Das generiert Engpässe und regelmässige CO2-Krisen, die immer häufiger zu Produktionsstillständen führen. Diese Tatsache wird die Unternehmen zur Verbrennung von fossilen Brennstoffen zur CO2-Gewinnung zwingen.

Gereinigtes KVA-CO2 in Lebensmittelqualität eignet sich hervorragend zur Deckung des Bedarfs. Zusätzlich ist ein Import mit langen Transporten auf der Strasse nicht mehr nötig. Das recycelte CO2 ist zudem schneller verfügbar. Die Menge, die sich aus KVA gewinnen lässt, übersteigt allerdings bei weitem den Bedarf der Industrie. Wohin mit dem überschüssigen CO2? Statt einer unterirdischen Lagerung, wie sie teilweise propagiert wird, besteht eine Chance zur Energie- beziehungsweise Treibstoffgewinnung. Um das zu verstehen, bedarf es eines kleinen Exkurses zu einem anderen Materialfluss.

Kontinuierlicher Strom aus der KVA

Strom von Solar- oder Windkraftwerken fällt unregelmässig an. Er ist von der Sonneneinstrahlung bzw. dem Windvorkommen abhängig. Ebenfalls schwankt die Stromabnahme der Verbraucher über den Tag. Die maximale Verfügbarkeit fällt selten mit dem höchsten Bedarf zusammen. Die Nutzbarkeit kann nicht ausgeschöpft werden. Bei einer KVA fällt der Strom kontinuierlich an – sogar in der Nacht, wenn ihn kaum jemand benötigt. Bedauerlicherweise lässt sich der gewonnene Strom bislang nicht wirtschaftlich speichern, sondern lediglich – unter Inkaufnahme von Verlusten – in andere Energieformen umwandeln.

Nutzt man den Strom beispielsweise zur Erzeugung von Wasserstoff in einer Elektrolyse, so gewinnt man speicherfähige Energie. Dieser Wasserstoff lässt sich in der Industrie einsetzen als Alternative zum Verbrennen von Erdgas in sogenannten Steam-Reformern. Da aber auch hier die Unmengen an produzierbarem Wasserstoff aus den KVA in der Industrie nicht abgesetzt werden könnten, muss nach einer weiteren Verwendung gesucht werden.

Für einen Energieingenieur bleibt nur eine Schlussfolgerung: Beide Produkte, CO2 und Wasserstoff, sollen in einer Methanisierungsanlage zu synthetischem Erdgas (SNG) umgewandelt werden. Das ist praktisch reines Methan, ein wesentlicher Bestandteil (85 bis 98 Prozent) von natürlichem Erdgas. Dieses Brenngas kann als Treibstoff in herkömmlichen Verbrennungsmotoren eingesetzt werden. Dabei wird das CO2 freigesetzt, das ursprünglich die KVA ausgestossen hätten. Das Fahrzeug wäre somit CO2-neutral.

Mit der Menge an SNG, die sich aus Schweizer KVA gewinnen liesse, könnte gut die Hälfte aller Schweizer Fahrzeuge versorgt werden. Das wären 15 Prozent des gesamten Schweizer CO2-Ausstosses, die in kürzester Zeit reduziert werden könnten. Die Technologie dazu muss nicht einmal neu entwickelt werden. Sie ist heute Stand der Technik. Unser Unternehmen hat diesen Weg mit einer CO2-Rückgewinnungsanlage in Sulgen TG bereits eingeschlagen, in der aus den Rauchgasen eines Lebensmittelherstellers erfolgreich grössere Mengen an Kohlendioxid gewonnen werden.

Allerdings ist aus Sicht einer KVA, ohne Perspektive auf eine Verwertung des CO2, derzeit eine Rückgewinnung des Kohlendioxids wirtschaftlich uninteressant. Angesichts des begrenzten Bedarfs der Industrie wäre die besprochene Methanisierung ein sinnvoller, ausreichend grosser Absatzkanal. Allerdings sind die rechtlichen und wirtschaftlichen Bedingungen für eine Einspeisung von SNG in das Erdgasnetz nicht ausreichend vorhanden. CO2-Zertifikate gibt es dafür auch nicht.

Stattdessen setzt die Politik ganz auf das abgasfreie Elektroauto als angeblich schnelle Lösung. Wenn alle Fahrzeuge elektrisch fahren, ist man überzeugt, das Hauptproblem gelöst zu haben, den CO2-Ausstoss. Der Strom stammt von den im Vergleich zum Verbrennungsmotor effizienteren Kraftwerken. Dadurch senkt man den spezifischen CO2-Ausstoss. Stellt man nun in einem weiteren Schritt alle Wärmekraftwerke auf Wind-, Wasser- oder Solarkraftwerke um, ist der CO2-Ausstoss eliminiert. Eine Idee, die sich gut verkaufen lässt.

Belastung Elektroauto

Dieser Ansatz ist nicht vollständig durchdacht. Auf eine Überprüfung der Konsequenzen dieser Entscheidung wird verzichtet. Wir erinnern uns an die Einführung der Fotovoltaikzellen vor Jahrzehnten, die für die Herstellung damals mehr Energie benötigten, als sie in ihrer Lebensdauer je gewinnen konnten. Jetzt wird über die Auswirkungen von Millionen neuer Batterien nicht nachgedacht. Wie steht es mit ihrer Entsorgung, wenn sie ihre Lebensdauer erreicht haben? Welche Umwelteinflüsse haben die Herstellung solcher Batterien und die Gewinnung der dafür benötigten Rohstoffe? Auch die Gesundheit der Fahrzeuginsassen sollte gewährleistet sein. Eine Studie der Universität Mainz aus 2017 zeigt, wie bereits heute die Autoelektronik die Gehirnströme belastet, was zu Stress, Gereiztheit, Schwächegefühl und Müdigkeit führt. Bei einem Elektroauto mit einem zusätzlichen Akku steigt die Belastung durch Elektrosmog auf bis das Fünffache des Grenzwertes der WHO für ein Krebsrisiko.

Methanisierung statt Elektrifizierung

Auf der Stromerzeugungsseite sind die Auswirkungen einer immens wachsenden Kraftwerkslandschaft mit dem dazugehörigen zusätzlichen umfangreichen Stromnetz ebenfalls unklar. Man muss bedenken, dass neben dem sowieso schon stetig steigenden Strombedarf zusätzlich noch Millionen von Fahrzeugen hinzukommen sollen – bei gleichzeitigem Abbau von fossilen Kraftwerken.

Selbst unter der Annahme, dass die verfolgte Politik die richtige sei, ist der Weg bis zu einer vollständigen CO2-Befreiung (Dekarbonisierung) der Stromerzeugung noch sehr weit und sicher nicht bis 2030 erreichbar. Dieses Ziel würde beispielsweise bedingen, dass wir in zehn Jahren keinerlei Abfall mehr produzieren, der verbrannt werden muss.

Eine schnellere Senkung der CO2-Emissionen liesse sich allenfalls durch den persönlichen Verzicht auf CO2-verursachende Handlungen erreichen. Das beobachtete Konsumverhalten, etwa beim Autokauf, widerspricht jedoch dieser Zielvorstellung. Statt auf Elektroautos oder sparsamere Fahrzeuge umzustellen, werden immer mehr SUV und leistungsstärkere Wagen erworben. Mehr als jedes dritte neuzugelassene Fahrzeug gehört diesen Kategorien an, Tendenz steigend. Eine Verzichtbereitschaft beim Wohlstand ist nicht vorhanden.

Das alles zeigt, dass der eingeschlagene Weg kurz- und mittelfristig nicht zielführend ist. Und dennoch gibt es, wie gezeigt, eine wirtschaftliche und schnelle Möglichkeit, die angestrebten Ziele zu erreichen, ohne dabei Einschnitte im Lebensstandard hinnehmen zu müssen: die Methanisierung statt der Elektrifizierung des Strassenverkehrs.

 

Hans Michael Kellner ist Ingenieur. Er hat in Verfahrenstechnik doktoriert. Seit 2007 ist er CEO der Messer Schweiz AG, eines Herstellers von Industriegasen aus Lenzburg AG. Kellner präsidiert den Industriegaseverband Schweiz.

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Kommentare

Inge Vetsch

07.09.2019|18:23 Uhr

@Pascal Frank: Ja, das ist sicher auch richtig. Dennoch: Wohlstand ohne Grenzen und nur als Selbstzweck ist mehr als sinnlos und gleichzeitig auf allen Ebenen auf die Länge toxisch = schädlich.

Pascal Frank

01.09.2019|19:21 Uhr

An Inge Vetsch: "Eine Verzichtbereitschaft beim Wohlstand ist nicht vorhanden." Ich sage: ohne Wohlstand keine Ökologie, Nachhaltigkeit und Sozialstaat. Siehe Dritt- und Schwellenländer.

Inge Vetsch

31.08.2019|18:36 Uhr

Gute Ideen, guter Text. Zentraler Satz - die ganze Thematik der Nachhaltigkeit betreffend: "Eine Verzichtbereitschaft beim Wohlstand ist nicht vorhanden."

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