Geologische Speicherung von CO2: Carbon Capture and Storage

Schwer vermeidbare CO₂-Emissionen können abgeschieden und dauerhaft in geeigneten geologischen Formationen gespeichert werden. Das abgeschiedene und gespeicherte CO₂ wird dadurch nicht in die Atmosphäre freigesetzt. Dieser Ansatz nennt sich Carbon Capture and Storage (CCS). Geeignete geologische Formationen können sowohl an Land als auch unter dem Meeresboden liegen. Ihre tatsächlich nutzbare Speicherkapazität muss standortspezifisch untersucht und genehmigt werden. CCS kann als ergänzende Maßnahme dazu beitragen, schwer vermeidbare Emissionen aus Industrieprozessen zu mindern.

Wo kann CO2 gespeichert werden?

Das CO₂wird unterirdisch geologisch gespeichert. Für die Speicherung unter dem Meeresboden sind geologischen Formationen wie tiefe, salzwasserführende Grundwasserleiter (Saline Aquifere), erschöpfte Erdöl- und Erdgas-Lagerstätten, tiefe, nicht abbaubare Kohleflöze und Basalte geeignet (Hinweis: Eignung muss im Einzelfall geprüft werden).

Sowohl in Europa als auch in Deutschland werden vor allem tiefe, salzwasserführende Grundwasserleiter (Saline Aquifere) und erschöpfte Erdöl- und Erdgas-Lagerstätten als potenzielle Speicherstätten identifiziert. Dort kann das CO₂ im jeweiligen Porenraum des Speichergesteins dauerhaft gespeichert werden.

Saline Aquifere

Als Aquifere werden grundsätzlich Sedimentschichten bezeichnet, die Wasser führen. Saline Aquifere sind demnach salzwasserführende Sedimentschichten. In diesen Schichten können drei unterschiedliche Mechanismen wirken, die das CO₂ speichern können: Struktureller Einschluss, Lösung im Porenwasser und Mineralisation.

Saline Aquifere eignen sich nicht nur wegen der potenziellen großen Speicherkapazität, sondern auch, weil die Austauschrate mit anderen Schichten sehr gering ist.

Kohleflöze

Bei der CO₂-Speicherung in Kohleflözen löst sich das CO₂ im Porenwasser der Kohle und adsorbiert dort an der Kohleoberfläche.

Basalte

Auch bei der Speicherung in Basalten wird der Porenraum des Speichermediums genutzt. Dabei wird Wasser mit dem einzuspeichernden CO₂ versetzt und in den Untergrund gepumpt. Das kohlensäurehaltige Wasser reagiert dort mit dem Gestein im Untergrund und gibt freie Kationen von Kalzium, Magnesium und Eisen in den Wasserstrom ab. Mit der Zeit verbinden sich diese Elemente mit dem gelösten CO₂ und bilden Karbonate, die den leeren Raum (Poren) im Gestein ausfüllen.

Das injizierte kohlensäurehaltige Wasser besitzt eine größere Dichte als das umgebende Wasser in der geologischen Formation und hat daher die Tendenz, nach der Injektion zu sinken. Dies unterscheidet sich von konventionellen Methoden der Kohlendioxidspeicherung, die auf Deckgestein angewiesen sind, um ein mögliches Austreten von gasförmigem CO₂ zu verhindern, das in tiefe Formationen injiziert wird. Junges Basaltgestein ist stark zerklüftet und porös, so dass Wasser leicht durch die miteinander verbundenen Risse und Hohlräume im Untergrund sickern kann. Das größte und bekannteste Projekt dazu ist das Projekt "Orca" der beiden Unternehmen Climeworks und Carbfix in Island.

Die geologische Speicherung von CO2 erfolgt z.B. in ausgeförderten Erdgas-Lagerstätten unter dem Meer

Bye Bye, CO2: Sicherheit und Langfristigkeit bei der CO2-Speicherung

In unserer Webinarreihe "Bye Bye, CO₂" widmen wir uns dem Thema Carbon Management – von den Grundlagen über Abscheide-Technologien und den Aufbau der benötigten Infrastruktur bis hin zu sicherheitsrelevanten Aspekten und den regulatorischen Rahmenbedingungen für CCU und CCS in Deutschland und Europa.

In dieser Folge beleuchten wir technische und sicherheitsrelevante Aspekte der CO₂-Speicherung. Unsere Studiogäste erklären die geologischen und geochemischen Prozesse, um zu verstehen, wo und wie CO₂ gespeichert werden kann und was im Untergrund damit passiert. Zudem werfen wir einen Blick auf die eingesetzten Monitoringsysteme.

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Speicherkapazitäten für CO2

Geologische CO₂-Speicherpotenziale sind weltweit sowie auf europäischer und nationaler Ebene Gegenstand aktueller Forschungsprojekte. Ein deutsches Beispiel ist GEOSTOR II, die zweite Phase des Forschungsverbunds GEOSTOR, die von August 2024 bis Juli 2027 läuft. Das Projekt untersucht die Potenziale und Risiken der CO₂-Speicherung in geologischen Formationen unter dem Meeresboden der deutschen Nordsee.

Für die Nordsee gehen aktuelle Schätzungen davon aus, dass rund 150 Mrd. Tonnen CO₂ in geologischen Formationen unter dem Meeresgrund gespeichert werden können. Für die deutsche Nordsee wird die Kapazität auf 2 bis 8 Mrd. Tonnen CO₂ geschätzt. Diese Kapazität würde theoretisch ausreichen, um die schwer vermeidbaren CO₂-Emissionen der deutschen Industrie bis zum Jahr 2100 speichern zu können.

Globale und europäische Speicherkapazitäten werden unterschiedlich bewertet. So hat die Geologische Forschungsanstalt für Dänemark und Grönland (De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland, GEUS) eine gesamteuropäische CO₂-Speicherkapazität von 482 Mrd. Tonnen CO₂ berechnet. Hier wurden allerdings nur saline Aquifere berücksichtigt. Die Speicherkapazität für erschöpfte Erdöl- und Erdgas-Lagerstätten wird mit rund 28 Mrd. Tonnen beziffert.

Deutsche Carbon Management Initiative

Die Deutsche Carbon Management Initiative (DCMI) ist die zentrale Plattform für Unternehmen der CO₂-Wertschöpfungskette in Deutschland – von der Abscheidung über den Transport bis zur Nutzung und Speicherung. Die DCMI setzt sich für ein wirtschaftlich tragfähiges und gesellschaftlich akzeptiertes Carbon Management ein. Sie gestaltet politische Rahmenbedingungen mit, treibt den Aufbau der CO₂-Infrastruktur voran und kommuniziert transparent gegenüber Öffentlichkeit, Politik und Industrie über die Chancen und Notwendigkeit von CCU/S.

DCMI

Von den Erfahrungen der Gas- und Wasserstoffbranche profitieren

Die geologische Speicherung von CO₂ ist weltweit ein immer wichtiger werdender Aspekt des Klimaschutzes. Der IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) misst der Carbon Capture and Storage Technologie eine wichtige Rolle zur Eindämmung der Erderwärmung bei. Dass CCS sicher eingesetzt werden kann, zeigen sowohl die Erfahrungen aus den norwegischen CO₂-Speicherprojekten Northern Lights und Sleipnir als auch aus europäischen Forschungsprojekten wie STEMM-CCS und ECO₂. Insbesondere die Freisetzungsexperimente, an denen unter anderem das deutsche GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel beteiligt war, konnten dies bestätigen.

In Deutschland wurde das Speichern von CO₂ in tiefe Gesteinsschichten, die geologische Speicherung, die Ausbreitung des CO₂ im Untergrund und die Rückförderung am Pilotstandort Ketzin in Brandenburg unter der Betriebsführung der heutigen VNG Gasspeicher AG untersucht. Im Projektzeitraum von 2004 bis 2018 wurden im Rahmen mehrerer deutscher und europäischer Forschungsprojekte rund 67.000 Tonnen hochreines CO₂ eingespeichert. Gemeinsam mit den weiteren internationalen Forschungen steht heute fest, dass die Einspeicherung von CO₂ unter der Erde im großen, industriellen Maßstab möglich und sicher ist. Insbesondere Deutschland kann dabei von der jahrzehntelangen Erfahrung aus der unterirdischen Erdgas-Einspeicherung profitieren.

Der weltweite Ausbau der Carbon-Capture-and-Storage-Technologie (CCS) hat sich laut dem aktuellen Statusbericht des Global CCS Institute (GCCSI) massiv beschleunigt, wobei sich weltweit 77 kommerzielle CCS-Projekte in Betrieb und 47 weitere im Bau befinden. Die gesamte Projektpipeline umfasst über 730 Vorhaben, während Nordamerika, Europa, der Nahe Osten und der Asien-Pazifik-Raum durch neue politische Initiativen und den Trend zu geteilten Infrastrukturen eine dynamische Entwicklung verzeichnen.

CO2 wird per Schiff zu den geologischen Speicherstätten transportiert

Transport von CO₂

Insofern die CCS-Technologie in Deutschland zum Einsatz kommt, ist größtenteils von einer Offshore-Speicherung auszugehen. Marktbereiter von Transport-Infrastrukturen investieren bereits in Pilotprojekte, um rechtzeitig den wirtschaftlichen und sicheren Transport von CO₂ zu den Speicherstätten oder zu Industriestandorten, die CO₂ als Rohstoff weiterverwerten, transportieren zu können: mit Pipelines, per Tanker, Schiff oder per Lkw.

CO2-Infrastruktur

Carbon Management Strategie für Deutschland

Vorhaben zur Anwendung und Umsetzung von CCU und CCS werden über Modul 2 der Bundesförderung Industrie und Klimaschutz (BIK) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie gefördert. Förderfähig sind Investitionsvorhaben sowie Vorhaben der anwendungsorientierten Forschung und Entwicklung in Bereichen, in denen CO₂-Emissiovnen nicht oder nur schwer vermeidbar sind. Der zweite Förderaufruf wurde im Januar 2026 veröffentlicht; die Frist für Projektskizzen endete am 28. Februar 2026.

Die Bundesregierung hat im Mai 2024 Eckpunkte für eine Carbon-Management-Strategie beschlossen. Sie legen den strategischen Schwerpunkt auf schwer oder nicht vermeidbare Emissionen und behandeln unter anderem den Einsatz von CCU und CCS sowie den Transport und die dauerhafte Speicherung von CO₂.

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Ihr Ansprechpartner zum Thema Carbon Management

Haben Sie Fragen oder möchten sich aktiv in den Themenbereich Carbon Management einbringen? Dann schreiben Sie uns eine E-Mail, wir stellen Ihnen ausführliche Informationen zur Verfügung.

Public Affairs

Rasmus Portmann

Manager Public Affairs

Trans­port von CO2

Rasmus Portmann

Transport von CO₂