Kohlenstoff kann Klimaschutz - Carbon Management Strategie Nordrhein-Westfalen
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
Kohlenstoff kann Klimaschutz
Carbon Management Strategie Nordrhein-Westfalen
www.wirtschaft.nrw
02 Carbon Management Strategie NRW Editorial 03
6
c
Carbon
Carbon Management Strategie
Nordrhein-Westfalen
Liebe Leserinnen und Leser,
„Wir können zukünftig nicht die weltweiten Kohlenstoffdioxidemissionen erreichen auch 2021 ein neues Rekordhoch
und schädigen unser Klima mit immer deutlicher spürbaren Folgen. Und das längst nicht
auf Kohlenstoff verzichten. mehr nur in den südlicheren Regionen der Welt, die zunehmend durch Hitzewellen, unbe-
herrschbare Brände und Trinkwasserknappheit unter den Folgen der globalen Erwärmung
Und das müssen wir auch
leiden. Auch hier in Nordrhein-Westfalen bekommen wir durch sturzflutartige Regenfälle
und Hochwasser, die für viele Bürgerinnen und Bürger im Sommer katastrophale Konse-
quenzen hatten, inzwischen ein Gefühl für das Ausmaß der drohenden Klimakatastrophe.
nicht. Aber wir müssen ganz Verständlich und nachvollziehbar also, dass Kohlenstoff, englisch Carbon, nicht gerade
den besten Ruf genießt – insbesondere, wenn durch den Einsatz von fossilen Rohstoffen
anders damit umgehen. klimaschädliches Kohlenstoffdioxid (CO 2) entsteht. Kohlenstoff selbst hingegen ist für
uns lebensnotwendig – wörtlich, weil Kohlenstoff nach Wasserstoff und Sauerstoff das
wichtigste Element im menschlichen Körper und in der Natur ist. Aber auch die Grund
produkte unserer modernen Industriegesellschaft wie Stahl, Aluminium, Zement oder
Dafür brauchen wir neue Kunststoff bestehen aus Kohlenstoff oder benötigen ihn, um hergestellt werden zu können.
Technologien und Prozesse,
Wir können also auch zukünftig nicht auf Kohlenstoff verzichten. Und das müssen wir
auch nicht. Aber wir müssen ganz anders damit umgehen. Dafür brauchen wir neue
Technologien und Prozesse, die mit weniger oder teilweise auch ganz ohne Kohlen-
die mit weniger oder teilwei- stoff auskommen. Und wir brauchen andere Kohlenstoffquellen, vor allem in Form von
sekundären Rohstoffen, die im Sinne einer Kreislaufwirtschaft oder Circular Economy
se auch ganz ohne Kohlen-
wieder und wieder verwendet werden – anstelle von fossilen Rohstoffen.
Dass dies die Industrie vor große Herausforderungen stellt, ist uns natürlich bewusst –
stoff auskommen.“ nicht zuletzt, weil neue Technologien häufig sehr viel mehr Energie benötigen und der
Einsatz von grünem Strom oder grünem Wasserstoff zurzeit noch höhere Kosten ver-
ursacht. Doch zugleich liegen in solchen innovativen Lösungen für die klimafreundliche
Produktion unserer Grundstoffe und die Transformation in eine Low Carbon Industry
enorme internationale Wettbewerbschancen.
6
6 c Genau deshalb möchten wir jetzt einen Impuls setzen, ein neues Verständnis von und
einen neuen Umgang mit Kohlenstoff zu etablieren. Wir zeigen in der Carbon Manage-
c
ment Strategie NRW, wie der Übergang in eine nachhaltige Kohlenstoffwirtschaft in
Carbon Nordrhein-Westfalen gelingen kann, welche Herausforderungen dabei bestehen und wie
wir diese überwinden können. Ich lade Sie ganz herzlich ein, jetzt mit uns gemeinsam
eine Industrie zu gestalten, in der Kohlenstoff nicht nur als Problem, sondern auch als
Carbon
Teil der Lösung gesehen wird. Die Zeit drängt. Aber: Unter Druck entstehen Diamanten –
natürlich aus Kohlenstoff. Ich wünsche Ihnen eine spannende und informative Lektüre!
Prof. Dr. Andreas Pinkwart Prof. Dr. Andreas Pinkwart
Minister für Wirtschaft, I nnovation,
Minister für Wirtschaft, I nnovation,
Digitalisierung und Energie
Digitalisierung und Energie
des Landes Nordrhein-Westfalen des Landes Nordrhein-Westfalen04 Carbon Management Strategie NRW Inhalt 05
Inhalt
01 08–15
Zusammenfassung
02 16–19
Einleitung
17–18
2.1 Motivation und Ziele
19
2.2 Einordnung
03 20–27
Kohlenstoff: Das Rückgrat der
nordrhein-westfälischen Industrie06 Carbon Management Strategie NRW Inhalt 07
04 28–55
06
Ansätze zur Transformation
70–75
in eine Low Carbon Industry in
Nordrhein-Westfalen Vorreiter beim Carbon Management:
Projekte in Nordrhein-Westfalen
30–31
4.1 Potenziale und Grenzen
der Dekarbonisierung
32–34
4.2 Defossilisierung mit Biomasse:
Gut, aber nicht beliebig skalierbar
07 76–85
Erforderliche Rahmenbe
dingungen und Instrumente,
um richtig durchzustarten
34–35
4.3 Sekundärrohstoffnutzung: Kern 77–78
36–53
der industriellen Transformation
7.1 Green Deal und
Klimaschutzgesetze
4.4 CCX: Voraussetzung für eine 78–79
klimaneutrale Industrie in
Nordrhein-Westfalen 7.2 Rechtlicher Rahmen für die Ver
wendung alternativer Kohlenstoffe
54–55
80–85
4.5 Fazit: Leitlinien für den n achhaltigen 7.3 Rahmenbedingungen im
Umgang mit Kohlenstoff in
Nordrhein-Westfalen Kontext des EU ETS
05 56–69
08
Branchenfokus: Chemie und Zement
86–93
Unser Weg in eine Low Carbon Industry:
57–65
Der Carbon Management Plan für Nord-
5.1 Carbon Management in der chemischen rhein-Westfalen
Industrie in Nordrhein-Westfalen
66–69 94 Ausblick
5.2 Carbon Management in der Z ementindustrie
96 Anhang
102 Quellenverzeichnis
in Nordrhein-Westfalen 114 Impressum08 Carbon Management Strategie NRW Zusammenfassung 09
Mit der Carbon Management Strategie NRW verfolgt das grund stehen dabei die Abkehr von der weiteren Ausbeu-
Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung tung fossiler Kohlenstoffquellen und der wirtschaftliche
und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen (MWIDE) Umgang mit nachhaltigen alternativen Kohlenstoffquel-
das Ziel, die Transformation in eine Low Carbon Industry len. Dadurch werden gleichermaßen die CO2 -Emissionen
in Nordrhein-Westfalen zu beschleunigen, um die Klima in Nordrhein-Westfalen gesenkt, die Versorgung der nord-
schutzziele zu erreichen und den Industriestandort rhein-westfälischen Industrie mit Rohstoffen gesichert
Nordrhein-Westfalen zu stärken. Es werden Ansätze und und Wettbewerbsvorteile durch eine frühzeitige Einfüh-
Leitplanken zum nachhaltigen Umgang mit Kohlenstoff rung innovativer Prozesstechnologien geschaffen, die mit
in Nordrhein-Westfalen vorgestellt und Maßnahmen ent- neuen Chancen für Unternehmen verknüpft sind – zum
wickelt, die eine zukunftsfähige Kohlenstoffwirtschaft Beispiel für die starke Basis der Anlagenbauer in Nord-
in unserem Bundesland unterstützen sollen. Im Vorder- rhein-Westfalen.
01 08–15
Zusammenfassung Fossiler Kohlenstoff
ist derzeit noch das Rückgrat unserer Industrie.
P Das Erreichen der Klimaschutzziele
bei gleichzeitigem Erhalt von Wohl-
stand und Wettbewerbsfähigkeit in
einer Industriegesellschaft erfor-
dert eine umfassende Transforma- Es bestehen neben der Dekarbonisierung, also dem vollständigen Verzicht auf Kohlen-
tion industrieller Prozesse. Ebenso stoff, drei Ansätze, um den Umgang mit Kohlenstoff klimaneutral zu gestalten:
ist dafür ein verändertes Wirtschaf-
ten mit Energie, Rohstoffen und
CO2 vonnöten.
J Defossilisierung
(Ersatz von fossilem Kohlenstoff durch Biomasse)
J Nutzung von Sekundärrohstoffen
(Recycling)
J Carbon Capture and X
(CO2-Abscheidung, -Transport, -Nutzung und -Speicherung)10 Carbon Management Strategie NRW Zusammenfassung 11
Abbildung 1: Ansätze und Handlungsfelder zur Transformation
in eine Low Carbon Industry in Nordrhein-Westfalen
HANDLUNGSFELD IV
Gesellschaftlicher Diskurs
Kohlenstoff hat vielfältige Einsatzfelder und -zwecke in Wertschöpfungspfade beleuchtet. Alternative Wert-
der Industrie. Somit gibt es auch keine pauschale Lösung schöpfungspfade, also solche, die nicht auf fossilen Roh-
HANDLUNGSFELD II
für die Transformation. Vielmehr muss branchenspezi- stoffen und konventionellen Technologien oder Prozessen
Nachhaltige Kohlenstoffnutzung
fisch nach Möglichkeiten gesucht werden, um die Nut- basieren, weisen in Abhängigkeit von Kohlenstoffquelle HANDLUNGSFELD I HANDLUNGSFELD III
zung von und den Verzicht auf Kohlenstoff nachhaltig und Anwendungsfall deutliche Unterschiede auf. Bei de- Reduzierung der Kohlenstoffintensität CO2-Management
zu gestalten. Aus diesem Grund werden in der Carbon ren Betrachtung steht insbesondere ihre Nachhaltigkeit
Management Strategie NRW auch verschiedene, auf im Fokus, die nicht allein anhand der Kohlenstoffquelle
alternativen Kohlenstoffquellen basierende industrielle bestimmt werden kann.
Defossilisierung Carbon Capture and X
Dekarbonisierung (Ersatz von fossilem (CO2 -Abscheidung, -Transport,
Kohlenstoff durch Biomasse) -Nutzung und -Speicherung)
(Verzicht auf Kohlenstoff)
Die für die Beurteilung der N
achhaltigkeit Nutzung von Sekundärrohstoffen (Recycling)
heranzuziehenden Kriterien sind umfassender:
Verzicht auf Kohlenstoff Klimaneutraler Umgang mit Kohlenstoff
J CO - und Energiebilanz des Wertschöpfungspfades
2
regulatorische und organisatorische Gegebenheiten,
Handlungsfeld I:
Reduzierung der Kohlenstoffintensität die die nachhaltige Kohlenstoffnutzung derzeit ebenso
in der nordrhein-westfälischen Industrie hemmen wie bilanzielle, werden wir kurzfristig angehen,
Wir möchten die Verringerung der Kohlenstoffintensität um die schnelle Transformation in eine zukunftsfähige,
in der Industrie ermöglichen und die Umwandlung von zirkuläre Kohlenstoffwirtschaft in Nordrhein-Westfalen
J Stofflicher Bedarf an Wasserstoff im Zuge der einer High Carbon Industry in eine Low Carbon Industry
beschleunigen. Der vollständige Verzicht auf Kohlenstoff
zu ermöglichen.
Umwandlung und Produktherstellung
ist längerfristig in solchen Bereichen erforderlich, die Handlungsfeld III: CO2 -Management
einer Dekarbonisierung grundsätzlich zugänglich sind. Wir werden uns dafür einsetzen, dass geeignete Optionen
Seitens der Landesregierung unterstützte Entwicklun- zur Abscheidung, zum Transport, zur Nutzung und zur
gen, wie der Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft, der Speicherung von Kohlenstoffdioxid nutzbar werden. Diese
J Qualität, Schädlichkeit und Marktpotenzial des Ausbau von Wind- und Solarenergie, der Ausbau von
Energieinfrastrukturen wie Netzen und Speichern sowie
müssen ergebnisoffen und zügig geprüft werden, um
deren zeitnahe und langfristige Beiträge zur Emissionsre-
resultierenden Produktes
die Förderung kohlenstofffreier Prozesse und Techno- duktion zu ermöglichen, ohne die unsere Klimaschutzziele
logien, begleiten die Dekarbonisierungsanstrengungen nicht zu erreichen sind. Dafür, dass die rechtlichen Rah-
der Industrie. menbedingungen geschaffen werden, werden wir uns auf
Bundesebene einsetzen. Zeitgleich werden wir die CO2 -In-
Handlungsfeld II: frastrukturplanung in Nordrhein-Westfalen vorantreiben.
Nachhaltige Kohlenstoffnutzung in
Zwei Branchen stehen bei der Transformation in eine zur A
bscheidung, Nutzung und Speicherung von CO2 Nordrhein-Westfalen Handlungsfeld IV: Gesellschaftlicher Diskurs
Low Carbon Industry besonders im Fokus. Zum einen die hier auch langfristig von Bedeutung sein. Wir wollen einen nachhaltigen Umgang mit Kohlenstoff in Wir wollen die Einbeziehung der Gesellschaft in Nordrhein-
chemische Industrie, die zwar auf Kohlenstoff angewie- Nordrhein-Westfalen etablieren. Dazu zählt der adäquate Westfalen durch frühzeitige Einbindung, transparente
sen ist, jedoch aufgrund des CO2 -Verwertungspotenzials Nordrhein-Westfalen wird im Rahmen des Carbon Umgang mit Biomasse ebenso wie der gezielte Ausbau Informationen und nachvollziehbare, einvernehmlich
eine Branche sein könnte, die sich von einer CO 2 -Quelle Managements Aktivitäten in vier Handlungsfeldern der sekundären Rohstoffbasis und die (Weiter-)Entwick- gestaltbare Prozesse auf eine neue Ebene heben. Die skiz-
in Zukunft zu einer CO2 -Senke wandelt. Zum anderen die aufnehmen, um die Transformation in eine Low Carbon lung von Carbon-Capture-and-Usage-Anwendungen. zierte Transformation der Industrie geht sicherlich mit um-
Zementindustrie, in der die CO2 -Entstehung im Zuge der Industry – auf Basis der oben genannten Ansätze zum Die Voraussetzung für ein nachhaltiges Wirtschaften fassenden Veränderungen einher, die auch der Akzeptanz
kalkbasierten Klinkerherstellung auch zukünftig nicht Verzicht auf beziehungsweise klimaneutralen Umgang mit Kohlenstoff ist eine technologieoffene Abwägung in der Gesellschaft bedürfen. Gerade deshalb wollen wir
vermieden werden kann. Deshalb wird die Möglichkeit mit Kohlenstoff – weiter zu beschleunigen. der verschiedenen alternativen Wertschöpfungspfade – die Zukunft unseres Bundeslandes mit den Bürgerinnen
sowohl im Vergleich zu dem jeweiligen konventionel- und Bürgern gemeinsam und auf Augenhöhe gestalten.
len Prozess als auch untereinander. Ökonomische,12 13
Abbildung 2: Carbon Management Plan NRW Niedersachsen
Carbon Management Strategie NRW
2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2045
Niederlande
M1
Gezielte Entwicklung kohlenstofffreier
Technologien und Prozesse in NRW
M2
Beschleunigter Hochlauf der
Wasserstoffwirtschaft in NRW
M3
Ausbau der Versorgung NRWs
mit erneuerbaren Energien
M1
Nachhaltige Nutzung bio-
logischer Ressourcen in NRW
F1
Ambitioniertere Anpassung des rechtlichen
HANDLUNGSFELD I
Rahmens zum CO2-Handling in Deutschland
J Reduzierung der M1
Kohlenstoffintensität CO2-Transportinfrastruktur für NRW
M2
Nationale und internationale
CCX-Kooperationen mit NRW
HANDLUNGSFELD II
J Nachhaltige F2
Adäquate Förderlandschaft
Kohlenstoffnutzung für eine Low Carbon Industry
F1
Level Playing Field und
Carbon-Leakage-Schutz
HANDLUNGSFELD III M3
J CO -Management
2 Förderwettbewerb
„CCU-Modellregionen in NRW“
M2
Carbon Monitoring in NRW
HANDLUNGSFELD IV
J Gesellschaftlicher Diskurs M3
Benchmark nachhaltiger Wert-
schöpfungspfade mit Fokus auf NRW
Maßnahme Forderung M1
Carbon Education
in NRW
F1
Sustainable
Carbon Label
F3
Ausbau der sekundären
Rohstoffbasis
Hessen14 Carbon Management Strategie NRW Zusammenfassung 15
3
Den nachhaltigen Umgang mit Kohlenstoff zu etablieren, Die Landesregierung unterstützt die Transformation
stellt für die nordrhein-westfälische Industrie eine erheb- in eine Low Carbon Industry in Nordrhein-Westfalen
liche Chance dar. Als Vorreiter im Bereich Low Carbon bereits durch die zielgerichtete Förderung von Schlüssel- Den Unternehmen der Kreis-
Industry können entscheidende Wettbewerbsvorteile ge- projekten für die nachhaltige Kohlenstoffnutzung, die laufwirtschaft kommt eine
schaffen werden: Durch die früh- beziehungsweise vorzei- Positionierung gegenüber der Bundesregierung und der tragende Rolle zu. Starke
tige Reaktion auf die immer stärkere Nachfrage nach grü- Europäischen Kommission und die bundesweit einzig- Allianzen mit der Industrie
nen Produkten und den steigenden regulatorischen und artige Landesinitiative IN4climate.NRW, welche Akteuren Die Industrie in Nordrhein-Westfalen müssen aufgebaut und neue
ökonomischen Druck zur Erreichung der Klimaschutzziele aus Industrie, Wissenschaft und Politik eine Plattform zur braucht eine andere Rohstoffbasis: Geschäftsmodelle entwickelt
(beispielsweise durch steigende CO 2 -Preise oder den gemeinschaftlichen Erarbeitung innovativer Strategien Sekundärrohstoffe sollten insgesamt werden, um die Verfügbarkeit
Wegfall kostenloser Zuteilungen im EU ETS) sowie durch für eine klimaneutrale Industrie bietet. Vorrang haben vor Biomasse und CO2. und die stoffliche Verwertung
4
die Entwicklung von Carbon-Management-Blaupausen Kreislaufwirtschaft ist der zentrale von Abfällen zu maximieren.
und Klimaschutz-Technologien für die ganze Welt. Mit der Carbon Management Strategie setzt das M WIDE Schlüssel für die Transformation und
nun den entscheidenden Impuls, um die nachhaltige die Voraussetzung für den wettbe-
Kohlenstoffwirtschaft in der nordrhein-westfälischen werbsfähigen Umbau der Wertschöp-
Industrie zu starten. fungsketten. Nur durch eine zirkuläre
Kohlenstoffwirtschaft können die Ziele
Klima- und Ressourcenschutz vereint
5
werden. Recycling muss „der“ zentrale
Stoffstrom der nordrhein-westfäli-
schen Industrie werden – dafür müs-
sen auf Bundesebene entsprechende
Kernaussagen und Eckpunkte im Überblick Anreize gesetzt und Vorgaben zur
Normung gemacht werden.
Wir brauchen eine CO2 -Infrastruk-
tur in Nordrhein-Westfalen und
2
über die Landesgrenzen hinaus,
die CCU und CCS möglich macht.
CO2 -basierte Produkte sind Die Planung und Entwicklung
weder automatisch „grün“ dieser werden wir mit Hochdruck
noch nachhaltig: Unternehmen vorantreiben. Von der Bundesre-
sind bei der Umsetzung von gierung fordern wir zugleich, dass
In spezifischen – auch indus Projekten und der Technologie- die erforderlichen rechtlichen Vor-
Kohlenstoff ist das Rückgrat triellen – Teilbereichen ist eine auswahl dazu angehalten, den aussetzungen geschaffen werden.
der Industrie in Nordrhein- „echte“ Dekarbonisierung aber gesamten Kohlenstofflebens-
Westfalen: Die nordrhein- möglich. Diese Potenziale wollen zyklus sowie insbesondere
westfälische Industrie kann und wir heben: Anwendungen, die auch die Energieeffizienz zu
6
soll nicht vollständig dekarboni- dekarbonisiert werden können, betrachten.
siert, also vom K ohlenstoff „be- sollten auch dekarbonisiert wer- Eine Elektrifizierung von Prozessen
freit“, werden. Der Kohlenstoff, den. Die Industrie muss daher ist nicht immer die beste Wahl. Denn
der zukünftig eingesetzt wird, gezielt kohlenstofffreie Prozesse in manchen Prozessen führt Elektri-
und die Art, wie er eingesetzt und Technologien entwickeln. fizierung zu einer Verschlechterung
wird, müssen allerdings nach- der CO2 -Bilanz oder zieht unver-
haltig sein. hältnismäßig hohe Energieaufwände
1
nach sich. Alternative Prozessrouten
müssen daher generell immer tech-
nologieoffen und ganzheitlich be-
trachtet und bezüglich ihrer Eignung
abgewogen werden.
716 Carbon Management Strategie NRW Einleitung 17
2.1Motivation und Ziele
Kohlenstoff ist allgegenwärtiger Bestandteil industrieller
Wertschöpfungsprozesse. Als häufigstes, reaktions-
freudigstes und in vielen Verbindungen vorkommendes
Element auf der Erde übernimmt Kohlenstoff zugleich
mehrere Funktionen. So kommen kohlenstoffhaltige Roh-
stoffe in der Industrie bei weitem nicht nur zum Einsatz,
um Wärme oder Strom zu erzeugen. Vielmehr überneh-
men sie neben ihrer Funktion als Energieträger gleicher-
maßen Funktionen als prozesstechnische Hilfsmittel,
02
etwa als Reduktionsmittel in der Stahlherstellung, oder
dienen als Grundstoffe zur Herstellung von Produkten
wie zum Beispiel Arzneimitteln oder Kunststoffen.
16–19 Fossile Rohstoffe sind besonders kohlenstoffhaltig und
bilden bislang die Basis industrieller Fertigung.
Der Einsatz von fossilen
Einleitung Ressourcen führt dazu, dass
Aus Steinkohle hergestellter Koks wird zum Beispiel als
Reduktionsmittel bei der Stahlherstellung benötigt und immer neue, zusätzliche
Erdöl und Erdgas, die aus Kohlenwasserstoffverbindun-
Mengen CO2 in die Atmo-
P Kohlenstoff ist unverzichtbar.
Wir müssen aber viel bewusster
gen bestehen, sind die stofflichen Hauptbestandteile
beinahe aller chemischen Produkte und Kraftstoffe.
Während die energetische Nutzung zum Teil schon durch sphäre eingebracht werden.
damit umgehen – um das Klima
erneuerbare Energien ersetzt wird, ist Kohlenstoff als
zu schützen, um die Rohstoffver- Roh- oder Hilfsstoff in der Industrie derzeit noch fast Ohne einen veränderten
sorgung zu sichern und um wett- ausschließlich fossilen Ursprungs. Vor dem Hintergrund
bewerbsfähig zu bleiben. der Verschärfung der Klimaschutzziele ist daher eine Umgang mit Kohlenstoff
schnellstmögliche Abkehr von fossilen Kohlenstoffen
notwendig. Dies gilt in besonderem Maße für das Indus in der Industrie können die
trieland Nordrhein-Westfalen.
Klimaschutzziele daher nicht
Mit gut 22 Prozent Anteil an den Treibhausgasemissionen
Nordrhein-Westfalens rangiert die Industrie auf Platz 2 erreicht werden.
unter den Sektoren (Platz 1: Energiewirtschaft mit knapp
45 Prozent).1 Mit dem Beschluss des Bundesverfassungsgerichts vom
24. März 2021, in dem die teilweise Verfassungswidrigkeit
der nationalen Klimaschutzziele entschieden wurde2, und
der daraufhin erfolgten Änderung des nationalen Klima-
schutzgesetzes, die der Bundesrat nur acht Wochen
später bestätigte3, hat sich der Druck nochmal deutlich
erhöht. Deutschland hat sich das Ziel gesetzt, bereits
2045 die Netto-Treibhausgasneutralität zu erreichen.
Dazu wurden die Emissionsreduktionsziele in den
einzelnen Sektoren deutlich verschärft. Auch Nordrhein-
Westfalen hat sich mit der am 1. Juli 2021 im Landtag
beschlossenen Novelle des Klimaschutzgesetzes aus
dem Jahr 2013 als erstes Bundesland den ambitionierten
Zielen der Bundesregierung angeschlossen.18 Carbon Management Strategie NRW Einleitung 19
2.2 Einordnung
Aber nicht nur aus Gründen des Klimaschutzes muss die ersorgung der Industrie zu sichern, Klimaschutz zu
V Die vorliegende Carbon Management Strategie Nord- zu den europäischen und deutschen Klimaschutzzielen
Nutzung fossiler Ressourcen deutlich reduziert werden. betreiben und die Wettbewerbsfähigkeit des Industrie- rhein-Westfalen behandelt die Transformation der nord- leisten können. Die Energieversorgungsstrategie wird im
Auch die grundsätzliche Begrenztheit des globalen Vor- standorts Nordrhein-Westfalen zu erhalten. rhein-westfälischen Industrie von einer fossilen in eine November 2021 in aktualisierter Fassung vorgestellt.
rats an fossilen Ressourcen macht es erforderlich, dass weitgehend defossile, kohlenstoffreduzierte und dennoch
vor allem die heutige intensive Nutzung der Rohstoffe Um den eingangs geschilderten Herausforderungen zu wettbewerbsfähige Wirtschaftsweise. Es werden alter- Die Verfügbarkeit von sauberem Wasserstoff ist entschei-
Erdöl, Erdgas und Kohle in allen Sektoren sukzessive begegnen, sollen im Rahmen der Carbon Management native, nachhaltige industrielle Wertschöpfungsketten be- dend für eine Low Carbon Industry. Aufbauend auf den
zurückgehen muss. Strategie NRW Leitlinien zum nachhaltigen Umgang mit leuchtet, um den Übergang in eine Low Carbon Industry in Wasserstoffstrategien der Europäischen Union (EU) und
Kohlenstoff in Nordrhein-Westfalen erarbeitet werden. Nordrhein-Westfalen zu beschleunigen und einen Beitrag des Bundes wurde Ende 2020 die Wasserstoff-Roadmap
Für die nordrhein-westfälische Industrie bedeutet dies, Im Vordergrund stehen dabei die Abkehr von zukünftig zur Erreichung der Klimaschutzziele zu leisten.4 des Landes Nordrhein-Westfalen7 veröffentlicht und darin
dass innovative Technologien und Verfahren, eine zu substituierenden fossilen Kohlenstoffquellen und der die Chancen und Herausforderungen, Handlungsfelder
alternative Rohstoffbasis und ein nachhaltiger Umgang wirtschaftliche Umgang mit nachhaltigen, alternativen Das 2019 vorgestellte Industriepolitische Leitbild des und Ziele beim Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft in
mit Kohlenstoff erforderlich sind, um die rohstoffliche Kohlenstoffquellen. Landes Nordrhein-Westfalen5, mit welchem die Landes- Nordrhein-Westfalen und beim Einsatz von Wasserstoff in
regierung den Industriestandort Nordrhein-Westfalen den Sektoren Industrie, Mobilität und Energie beschrieben.
dauerhaft zum weltweit führenden Innovationsmotor
und zum modernsten, klima- und umweltfreundlichsten Die in Hinblick auf die Produktionsmenge und das Markt
Industriestandort weltweit machen will, zeigt die Hand- volumen größte mögliche Carbon-Capture-and-Usage-
Die zentralen Ziele, die wir mit dem lungsfelder und die Zielrichtung für eine kontinuierliche Anwendung (CCU-Anwendung) ist die Herstellung
Weiterentwicklung des Industriestandorts Nordrhein- synthetischer Kraftstoffe für die Mobilität. Das Hand-
Carbon Management in Nordrhein-Westfalen Westfalen auf. lungskonzept Synthetische Kraftstoffe Nordrhein-West-
falen, das Ende 2021 vorgelegt wird, weist das zugehörige
verfolgen, sind: Mit der Energieversorgungsstrategie Nordrhein- Marktpotenzial in Nordrhein-Westfalen aus und definiert
Westfalen 6 wurden Mitte 2019 die wesentlichen Maßnahmen zur Unterstützung eines zielgerichteten
J Senkung der CO -Emissionen in Nordrhein-Westfalen
2 Handlungsfelder beschrieben, die Nordrhein-Westfalen
als innovativen Industrie- und Wirtschaftsstandort er-
Markthochlaufs.
J Langfristige Sicherstellung einer nachhaltigen rohstofflichen halten und stärken sollen und gleichzeitig einen Beitrag
Versorgung der nordrhein-westfälischen Industrie
J Erhalt und Stärkung des Industriestandorts
Nordrhein-Westfalen 6
c
Carbon
Die Carbon Management Strategie NRW
setzt den entscheidenden I mpuls, um die
6
c
Transformation in eine Low Carbon I ndustry
in Nordrhein-Westfalen zu beschleunigen und
damit lokal und global einen Beitrag zur Er-
reichung der Klimaschutzziele und zum nach-
haltigen U
mgang mit Kohlenstoff zu leisten.20 Carbon Management Strategie NRW Kohlenstoff: Das Rückgrat der nordrhein-westfälischen Industrie 21
Fossile Rohstoffe haben Kohlenstoff über geologische Rohstoffe Erdöl, Erdgas und Kohle (Stein- und Braun-
Zeiträume – in der Regel über mehrere Hunderttausend kohle) zum Bezugsjahr 2019 die nachfolgend skizzierte
Jahre oder länger – natürlich eingelagert. Infolge ihrer Datenlage ausweist.
Nutzung wird dieser sicher konservierte Kohlenstoff
plötzlich frei, lagert sich in sehr kurzer Zeit und in großen Erdöl ist mit einem Anteil von gut 35 Prozent am Primär-
03
Mengen in der Atmosphäre ein und wird so zum Haupt- energieverbrauch der wichtigste Energieträger Deutsch-
treiber des Klimawandels. Sowohl aus Klimaschutzgrün- lands. Als einer der größten Mineralölverbraucher
den als auch mit Blick auf die Endlichkeit dieser Ressour- weltweit ist Deutschland fast vollständig auf den Import
20–27 cen müssen fossile Kohlenstoffquellen daher künftig so
weit wie möglich ersetzt werden.
von Erdöl und Erdölprodukten angewiesen. Bei einem
Verbrauch von 103 Millionen Tonnen Erdöl stammen nur
knapp 2 Prozent aus inländischer Förderung – mit weiter
Kohlenstoff: Das Rückgrat Die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe
(BGR) legt seit 1980 in jährlicher Folge den Rohstoffsi-
rückläufiger Tendenz. Es besteht somit beim Erdöl eine
fast vollständige Importabhängigkeit. In Nordrhein-West-
der nordrhein-westfälischen tuationsbericht für Deutschland8 vor, der für die fossilen falen wird kein Erdöl gefördert.
Industrie
P Zurzeit decken fast ausschließlich fos-
35
sile Rohstoffe die Bedürfnisse unserer
Industriegesellschaft nach Strom,
Wärme, Mobilität und einer Vielzahl
von Dienstleistungen und Produkten –
allen voran Erdöl, Erdgas und Kohle:
Rohstoffe, die reich an dem wertvollen
Element Kohlenstoff sind.
Prozent
der Energieversorgung Deutschlands
wird derzeit durch Erdöl gedeckt.22 Carbon Management Strategie NRW Kohlenstoff: Das Rückgrat der nordrhein-westfälischen Industrie 23
Erdgas ist derzeit mit einem Anteil von rund 25 Prozent am Im Jahr 2019 war Kohle mit einem Anteil von 17,9 Prozent
Primärenergieverbrauch der zweitwichtigste Energieträger (Steinkohle mit 8,8 Prozent, Braunkohle mit 9,1 Prozent)
Deutschlands. Aus der inländischen Förderung stammten am Primärenergieverbrauch nach Erdöl und Erdgas der
im Jahr 2019 mit rund 6,7 Milliarden Kubikmetern knapp 6 drittwichtigste Energieträger Deutschlands. Mit dem ge-
Prozent des in Deutschland verbrauchten Erdgases – mit setzlich beschlossenen Ausstieg aus der subventionierten
seit vielen Jahren weiter rückläufiger Tendenz aufgrund zu- Steinkohlenförderung endete Ende 2018 die Steinkohlen-
nehmender Erschöpfung der Lagerstätten und fehlender förderung in Deutschland. Der weiter bestehende Bedarf
18
signifikanter Neufunde. Aus gleichen Gründen gehen die an Steinkohle wird ausschließlich über Importe gedeckt.
Rohgasreserven (sichere Reserven 24,8 Milliarden Kubik- Die Importe von Steinkohle und Steinkohlenprodukten
meter, wahrscheinliche Reserven 21,8 Milliarden Kubik- lagen 2019 bei 42,2 Millionen Tonnen.9
meter) in Deutschland erheblich zurück. Niedersachsen
verfügt im Ländervergleich mit einem Anteil von knapp 99
Prozent an den gesamten Rohgasreserven über die größ-
Prozent
ten Erdgasvorkommen in Deutschland. Dieses Bundesland
erbringt mit einem Anteil von rund 97 Prozent auch den
größten Anteil an der Förderung. In Nordrhein-Westfalen
wird kein Erdgas gefördert. Anteil an der Energieversorgung
Die Erdgasimporte wie auch die Re-Exporte nahmen hin- machen Kohle aktuell noch zum
gegen deutlich zu – dies ist auch ein Zeichen der hohen
Bedeutung Deutschlands mit seinem sehr gut ausgebau- drittwichtigsten Energieträger
ten Gasnetz und den großen Gasspeicherinfrastrukturen
als internationale Drehscheibe für Gastransporte auch in Deutschlands.
andere europäische Mitgliedstaaten, wo dies ebenfalls zur
Versorgungssicherheit beiträgt.
25
Braunkohle ist derzeit der wichtigste heimische fos- Kalk ist ebenfalls eine fossile Kohlenstoffquelle, nimmt
sile Energieträger, wenngleich Kohle gemäß dem vom jedoch im Vergleich zu den obenstehenden fossilen
Deutschen Bundestag im August 2020 verabschiedeten Energieträgern eine andere Rolle ein – denn weder kann
Kohleausstiegsgesetz nur noch bis spätestens 2038 Kalk energetisch genutzt noch in signifikantem Umfang
einen Beitrag zur deutschen Energieversorgung leisten substituiert werden. Vor allem aus der Baustoffindustrie
wird.10 Der gesamte Absatz an Braunkohle aus inländi- ist Kalk als Grundstoff für die Zementherstellung nicht
Prozent
schem Aufkommen lag im Berichtsjahr 2019 bei 131,3 wegzudenken. Aber auch in der chemischen Industrie und
Mit Millionen Tonnen und wurde in drei Revieren gefördert: zur Reinigung der Abgase aus industriellen Prozessen
im Rheinischen Revier im Südwesten Nordrhein-West- wird Kalk benötigt. Zudem ist zukünftig von einer weiteren
ist Erdgas derzeit der zweit falens (Förderung 64,8 Millionen Tonnen) mit den drei
Tagebauen Garzweiler, Hambach und Inden sowie in
Steigerung der Nachfrage bei Kalk auszugehen.
wichtigste Energie- und Kohlen- den Revieren Mitteldeutschland und Lausitz (zusammen
66,5 Millionen Tonnen).11 Bis einschließlich 2029 über-
stoffträger Deutschlands. nimmt Nordrhein-Westfalen mit mehr als 70 Prozent
der bundesweit zu reduzierenden Braunkohlekapazitäten
eine Vorreiterrolle beim Kohleausstieg.24 Carbon Management Strategie NRW Kohlenstoff: Das Rückgrat der nordrhein-westfälischen Industrie 25
Die aktuelle Rohstoffbasis der nordrhein-westfälischen Oftmals entstehen in der Grundstoffindustrie im
Industrie: ein eng vernetztes, fossil geprägtes Zuge der Herstellung der Hauptprodukte auch
Wertschöpfungsnetzwerk
Nebenprodukte und Reststoffe, die in anderen
Die Wertschöpfungspfade der nordrhein-westfälischen Das sind meist spezielle, aber äußerst vielfältige Anwen- Branchen weiterverwendet werden:
Industrie sind zurzeit enorm von den oben beschriebenen dungen, von der Herstellung von Kunststoffen und Fasern
fossilen Primärrohstoffen abhängig. Diese Abhängigkeit über Waschmittel, Kosmetika, Farben und Lacke, Druck-
zieht sich durch alle Branchen: farben, Klebstoffe, Baustoffe, Hydrauliköle und Schmier-
mittel bis hin zu Arzneimitteln.12
J Der in der Petrochemie anfallende Koks J Sowohl in der Stahl- als auch in der Alu-
dient als Brennstoff, Reduktionsmittel miniumindustrie entstehen außerdem
Die (petro-)chemische Industrie in Deutschland setzte
2017 rund 20 Millionen Tonnen Erdöl, Erdgas und Kohle Die Baustoffindustrie bezieht vor allem mineralische
und Kohlenstoffquelle für die Rohstahl- Schlacken, die im Straßenbau und in
stofflich ein. Dies entspricht etwa 5 Prozent der hierzulan- Primärrohstoffe: Gips/Anhydrit, Ölschiefer, Trass, Kalk- erzeugung im Hochofen. der Landwirtschaft eingesetzt werden.
de insgesamt eingesetzten fossilen Rohstoffe (insgesamt mergel, Kalkstein und Kreide. Kalkstein kommt in der
397 Millionen Tonnen im Jahr 2017). Betrachtet man nur
Erdöl, liegt der Anteil der stofflichen Nutzung durch die
Glasindustrie zusammen mit Sand, Feldspat und Dolomit
als Primärrohstoff zum Einsatz. Das aus Kalkmergel,
J Anfallender Petrolkoks wird zur Her- J Der ebenfalls in der S tahlindustrie
stellung von Kohlenstoff-Anoden für anfallende Hüttensand wird in der
Chemie mit 15 Prozent deutlich darüber. An erster Stelle Kalkstein und Kreide hergestellte Vorprodukt Kalk wird
steht dabei das Spalten von Rohbenzin (Naphtha) in eine zudem branchenübergreifend zum Beispiel zur Neutrali-
die Aluminiumelektrolyse eingesetzt. Zementindustrie als Ersatz für
Reihe von Basischemikalien, deren Weiterverarbeitung sierung und zur Rauchgasreinigung genutzt. Zementklinker eingesetzt.
eine nahezu unerschöpfliche Vielfalt an Synthesemöglich- J In der chemischen Industrie anfallende
keiten bietet. Immerhin 2,7 Millionen Tonnen nachwach-
sende Rohstoffe, von denen Fette und Öle knapp die Hälf-
Während in der Stahlindustrie Eisenerz, Kohle, Erdgas
und Legierungsmetalle eingesetzt werden, sind in der Alu-
Natronlauge hat sich von einem Neben- J Auch bei der energiewirtschaftlichen
produkt aus der Chlorherstellung zu Nutzung von fossilen Rohstoffen in
te ausmachten, wurden 2017 stofflich in der chemischen miniumindustrie Bauxit und Kryolith die einzigen Primär-
Industrie eingesetzt. Sie haben sich überall dort erhalten rohstoffe. Für die Primärrohstoffe der Aluminiumindustrie einem wichtigen Rohstoff für die Alu- Kraftwerken fallen Reststoffe an, die in
oder durchgesetzt, wo technische und ökonomische Vor- ist Nordrhein-Westfalen vollständig von internationalen miniumindustrie entwickelt und wird der Zement- und Kalkindustrie als Roh-
teile gegenüber fossilen Einsatzstoffen bestehen. Importen abhängig. Bauxit wird als Aluminiumoxid aus stoff dienen: Flugasche und REA-Gips
dem Ausland importiert.
inzwischen sogar gezielt hergestellt.
enthalten Mineralien, die wichtige Be-
J Des Weiteren stellt die Chemieindustrie standteile von Kalk und Zement sind.
das Natrium- und Kaliumkarbonat für
die Glasherstellung zur Verfügung. J Die Abfallaufbereitung liefert ebenfalls
Reststoffe: Rostschlacken aus Müllver-
2,7
brennungsanlagen werden der Alumi-
J Das in der Kokerei anfallende Steinkoh- niumherstellung zugeführt, kalkhaltige
lenteerpech aus der Stahlindustrie wird
– zusätzlich zum Petrolkoks aus der Reststoffe finden stofflich, kohlenstoff-
Petrochemie – für die Herstellung von haltige Reststoffe als Sekundärbrennstof-
fe in der Zementindustrie Anwendung.
Millionen Tonnen Kohlenstoff-Anoden genutzt. Steinkohlen-
teerpech liefert dabei einerseits Kohlen-
nachwachsender Rohstoffe wurden stoff als Reduktionsmittel (wie der Pet-
rolkoks), dient aber andererseits vor allem
2017 stofflich in der chemischen auch als Bindemittel für die Anoden.
Industrie eingesetzt.26 Carbon Management Strategie NRW
Abbildung 3: Stoffströme in der nordrhein-
westfälischen Grundstoffindustrie15
Abfallaufbereitung Betonherstellung
Produktions-, Verarbeitungs-,
End-of-Life-Schrotte
Neben Reststoffen und Nebenprodukten werden Kalkhaltige
Reststoffe
zunehmend auch Produktions- und „Post-Consumer- Landwirtschaft Rostschlacken
aus MVA
C-haltige
Sekundärbrennstoffe
Eisen(II)
-sulfat Verarbeitung
Eisenoxid Abbruch
Abfälle“ eingesetzt, die recycelt werden und als Straßenbau
Metallrück-
gewinnung aus
sogenannte Rezyklate zu sekundären Rohstoffen Schlacke Ammonium-
Krätzen
für die Herstellung neuer Produkte werden. sulfat
Salzschlacken Energie
Petrolkoks Kohle-
Oxid- kraft-
Aluminium reste
REA- Flug-
Steinkohlen-
Gips asche werke BHKW
teerpech
In der Metallbranche zum Beispiel wird bereits ein Großteil Mit einer Veränderung der primären Kohlenstoffbasis und Aluminiumoxid
der anfallenden Schrotte recycelt. Ebenfalls hohe Recy- der Herstellungsprozesse werden heute breit genutzte
clingquoten werden bei Behältergläsern erreicht. Für die Nebenprodukte und Vernetzungen zukünftig zum Teil Kokerei
Baustoffindustrie stehen Technologien, um Rezyklat in die wegfallen. Dies hat nicht nur Auswirkung auf die primären
Zement- und Kalkherstellung zurückzuführen, noch am Wertschöpfungspfade, sondern wird durch die starke Zement
Hüttensand
Anfang. Gebrauchter Beton wird in Deutschland lediglich Verzahnung eine Veränderung des gesamten Wertschöp-
zu 21 Prozent hochwertig in der Asphalt- und Betonherstel- fungsnetzwerkes in Nordrhein-Westfalen nach sich ziehen.
lung verwendet. Der Rest erfährt ein Downcycling als Füll- Bauxit
stoff.13 Kunststoffabfälle werden zwar zu fast 100 Prozent Bezogen auf die kohlenstoffhaltigen Nebenerzeugnisse Kryolith Gips / Anhydrit Ölschiefer Trass
gesammelt, nur knapp die Hälfte wird jedoch recycelt, also werden sich vorrangig die Sekundärrohstoffe aus der
stofflich genutzt. Der Rest wird energetisch verwertet (vgl. Stahlindustrie und die Stoffströme aus Müllverbrennungs- Kohle/Erdgas Eisenerz Ton Sand
Abschnitt 5.1.1).14 anlagen im Zuge der Transformation und des Ausbaus der Legierungs- Kies
Stahl metalle Kalk
Circular Economy sowohl qualitativ als auch in ihrer Zu-
Deutlich wird an den vorangegangenen Ausführungen und sammensetzung verändern. Neue Quervernetzungen, die
der nebenstehenden Grafik nicht nur, dass die Kohlenstoff- ein neues ökonomisches Optimum ermöglichen, müssen Nachwachsende Kaolin Feldspat Kalk- Kalk-
C-Quellen 1. / 2. stein mergel
intensität der Industrie in Nordrhein-Westfalen aktuell sehr daher gezielt identifiziert und deren Etablierung unter- Generation
Holz Dolomit Kreide Zweitge-
hoch ist, sondern auch, dass die Wertschöpfungsketten stützt werden. Erdöl brauchs-
überaus eng und branchenübergreifend miteinander ver- wasser
netzt sind. Die Nutzung von Nebenprodukten und Rest-
stoffen ist dabei mit Blick auf Weiterverwertungsmöglich-
keiten weitestgehend optimiert. Dieses Optimum hat sich Petrochemie
in der nordrhein-westfälischen Industrie über Jahrzehnte Papier
eingestellt und zu einer äußert integrierten Wertschöpfung
und Produktionsweise geführt.
Abbildung 3 stellt die primären Natronlauge
Chemie
Natriumkarbonat
und sekundären Stoffströme
Kaliumkarbonat
in der nordrhein-westfälischen
Walz- Produk-
Grundstoffindustrie dar. zunder, tions-,
Filter- Verarbei- Glas
CO2
stäube, tungs-,
Primärrohstoffe kalkhalti- End-
Grundstoffindustrie ge Eigen- of-Life-
schlacke Schrotte
Transportinfrastruktur aus
Aufbe- MVA MVA
Peripherie reitung
Primärstoffe
Reststoffe Post-Consumer- Produktions-, Halbstoffe: Zellstoff, thermo-
Eisenspäne aus Rezyklate, Closed- Verarbeitungsabfälle, mechanischer Holzstoff,
Stoffströme Recycling Maschinenbau Loop-Systeme Behälterglassamm- Altpapier, 1–2 % Tonerden-
Zink (OEM, Kunden), lung, Bausektor, Rückgewinnung und
Recycling von Reststoffen Kunststoffrecycler Wertstoffhöfe 1–2 % Biogasgewinnung
aus eigener Produktion
Weiterverarbeitung
(Neben-)Produkte
von Eisen und Stahl28 Carbon Management Strategie NRW Ansätze zur Transformation in eine Low Carbon Industry in Nordrhein-Westfalen 29
Die heutige Wirtschaftsweise der Industrie in Nordrhein-
Westfalen sowie die zugrundeliegenden Wertschöpfungs-
ketten müssen sich dafür zukünftig fundamental ändern.
Neben der Dekarbonisierung, also dem vollständigen
Verzicht auf Kohlenstoff, bestehen drei Ansätze, mittels
derer der Umgang mit Kohlenstoff klimaneutral gestaltet
werden kann:
04 28–55
Ansätze zur Transformation
in eine Low Carbon Industry
J Defossilisierung
(Ersatz von fossilem Kohlenstoff
durch Biomasse)
in Nordrhein-Westfalen
J Nutzung von Sekundärrohstoffen
(Recycling)
P Eine nachhaltige Kohlenstoffnutzung im
Sinne einer Low Carbon Industry kann nur
durch die Reduktion der Kohlenstoffmenge
insgesamt, den weitestgehenden Verzicht J Carbon Capture and X
auf fossile Kohlenstoffe sowie das geschick- (CO2-Abscheidung, -Transport,
te Haushalten mit den Kohlenstoffmengen,
die sich bereits im System befinden, er-
-Nutzung und -Speicherung)
reicht werden.
Eine vollständige Dekarbonisierung unserer Industrie ist
nicht möglich. Für die Transformation in eine Low Carbon
Industry ist die Erschließung alternativer Kohlenstoffquel-
6
c
len (Biomasse, Sekundärrohstoffe und CO 2) und darauf
basierender Wertschöpfungspfade in Nordrhein-Westfalen
somit ebenso erforderlich wie das Management über-
Carbon schüssiger CO2 -Mengen, die nicht genutzt werden können.
Alternative Kohlenstoffquellen sollten langfristig in
ausreichender Menge zur Verfügung stehen und dazu
beitragen, die Klimaschutzziele zu erreichen. Wie nach-
haltig die Nutzung alternativer Kohlenstoffe ist, kann
dabei jedoch nicht allein anhand der Kohlenstoffquelle
festgemacht werden. Eine Beurteilung der Nachhaltigkeit
kann vielmehr nur durch die Betrachtung des gesamten
Wertschöpfungspfades von der Kohlenstoffgewinnung
6
über die Produktherstellung bis hin zur Produktnutzung
c
und -nachnutzung erfolgen.30 Carbon Management Strategie NRW Ansätze zur Transformation in eine Low Carbon Industry in Nordrhein-Westfalen 31
Für die Nachhaltigkeit alternativer Kohlenstofffreie Energieträger Die Aluminiumherstellung könnte im Gegensatz zur Stahl-
in der Industrie herstellung durch den Einsatz einer inerten Anode anstel-
Wertschöpfungspfade sind folgende le einer Kohlenstoff-Anode vollständig kohlenstofffrei er-
Eine Dekarbonisierung der industriellen Energieerzeu- folgen. Dadurch würde nicht nur die Entstehung von CO 2,
Kriterien entscheidend: gung und -nutzung ist – zumindest theoretisch – in wei- sondern auch die Entstehung der höchst klimawirksamen
ten Teilen möglich. Der Bezug eines grünen Strommixes Fluorkohlenwasserstoffe (FKW) vermieden werden. 24
ist hierzu zwar nicht geeignet, da in diesem auch kohlen- Zwar wurden in den vergangenen zehn Jahren deutliche
J CO -Bilanz des
2 J Stofflicher Bedarf an Wasser- stoffhaltige Biomasse enthalten ist. 21 Power Purchase Ag-
reements, zum Beispiel mit einem Windpark, ermöglichen
Fortschritte bei der Entwicklung inerter Anoden gemacht,
bisher ist es aber noch keinem Industrieunternehmen
Wertschöpfungspfades 16
stoff im Zuge der Umwandlung und
dagegen aber eine reelle oder zumindest eine bilanzielle gelungen, diese erfolgreich zur Aluminiumelektrolyse ein-
Produktherstellung Dekarbonisierung. 22 Grundsätzlich ist die Dekarbonisie- zusetzen, auch wenn weltweit an der Umsetzung dieser
J Energiebilanz des rung der industriellen Energieversorgung anzustreben. Technologie unter Betriebsbedingungen gearbeitet wird.25
Wertschöpfungspfades17 J Schädlichkeit des resultierenden Auch wenn der direkte Einsatz von Strom mit den gerings-
ten Umwandlungsverlusten behaftet ist, gibt es durchaus
Auch das nordrhein-westfälische Unternehmen Trimet
forciert, unterstützt von der Landesregierung, den Ein-
roduktes für den Menschen
P
Bereiche, in denen eine Dekarbonisierung auf Basis einer satz der inerten Anode.
und/oder die Umwelt
J Qualität des resultierenden Elektrifizierung energetisch und CO 2 -bilanziell derzeit
nicht sinnvoll ist oder aufgrund eingeschränkter Flexibi-
Produktes
J Marktpotenzial des resultierenden lisierungsmöglichkeiten in Anbetracht der Fluktuation Kohlenstofffreie Rohstoffe für
roduktes und somit das absolute
P erneuerbarer Energien (noch) nicht infrage kommt. Hier die Industrie
müssen wasserstoffbasierte Wärmeerzeugungsverfahren
Klimaschutz-18 und/oder rohstoffliche erwägt und dem Einsatz von alternativen Brennstoffen Die gesamte organische Chemie und die nachgelagerten
Substitutionspotenzial. (mit dem Ziel der Defossilisierung) sowie den Optionen Wertschöpfungen basieren auf Kohlenstoff als Rohstoff.
im Rahmen von Carbon Capture and X gegenübergestellt Eine Dekarbonisierung ist hier ausgeschlossen. Dasselbe
werden, um anhand obiger Kriterien die beste Alternative trifft auf die kalkbasierten Prozesse, insbesondere die Ze-
zu identifizieren. mentherstellung, zu. Eine Ausnahme stellt die Glasindus
trie dar, die zurzeit auf Soda und Kalkstein (Karbonate) als
Rohstoff setzt. Um die Rohstoffbasis der Glasindustrie zu
Kohlenstofffreie Hilfsstoffe dekarbonisieren, wird zurzeit der Einsatz von Hydroxiden
4.1 Potenziale und Grenzen der in der Industrie erforscht, der keine rohstoffbedingte CO2 -Entstehung mit
sich bringt. Gelingt zudem die Umstellung auf kohlen-
Dekarbonisierung Als Hilfsstoff wird Kohlenstoff vor allem für die Herstel- stofffreie Energie, besteht das Potenzial einer vollständi-
lung von Metallen (Stahl und Aluminium) benötigt. Die gen Dekarbonisierung der Glasindustrie.
jährliche Stahlerzeugung in Deutschland in Höhe von
er Begriff der Dekarbonisierung, der wortwörtlich die
D vorhandener Dekarbonisierungspotenziale, die nicht circa 45 Millionen Tonnen erfolgt heute weitestgehend
vollständige Abkehr von Kohlenstoff bedeutet, hält seit ungenutzt bleiben dürfen. Zum anderen käme eine voll- mithilfe von kohle- beziehungsweise koksbasierten Pro-
Mitte der 2010er Jahre zunehmend Einzug in die Klima- ständige Dekarbonisierung aller Wirtschaftsbereiche im zessen über die Hochofenroute.23 Bei der Reduktion des
schutzdebatte.19 Inzwischen wurde der Begriff der Dekar- ursprünglichen Wortsinn einer vollkommenen Deindus- Eisenerzes mit Koks entstehen große Mengen CO2. Eine
bonisierung aufgeweicht und wird in der breiten Debatte trialisierung gleich, die insbesondere für ein Industrie- Alternative zu dieser konventionellen Eisenerzreduktion
als die „Verminderung kohlenstoffhaltiger Emissionen land wie Nordrhein-Westfalen keine Option darstellt. Die ist die sogenannte Direktreduktion von Eisenerz unter
(besonders durch die Abkehr von fossilen Energieträ- Anforderungen im Zusammenhang mit der Dekarbonisie- Einsatz von Wasserstoff, die zunehmend in den Fokus
gern)“20 verstanden. Dies birgt Risiken. Zum einen be- rung im industriellen Sektor müssen somit differenzierter rückt. Dennoch geht in der konventionellen Hochofen- 6
hindert diese Aufweichung die Ausschöpfung t atsächlich betrachtet werden. route ein Teil des Kohlenstoffs aus dem Koks in den Stahl
ein. Auch bei der Direktreduktion mit Wasserstoff wird
somit noch Kohlenstoff benötigt, der hierbei über die
c
Carbon
Zugabe von Erdgas (CH4) bereitgestellt wird. Wenngleich
die Mengen gering sind, kann über dieses Verfahren keine
Dekarbonisierung realisiert werden. Nichtsdestotrotz
6 handelt es sich um einen klimaneutralen Prozess, da der
c
Kohlenstoff im Stahl permanent chemisch gebunden ist
und kein CO2 entsteht.
Carbon32 Carbon Management Strategie NRW Ansätze zur Transformation in eine Low Carbon Industry in Nordrhein-Westfalen 33
192 Millionen Tonnen
4.2 Defossilisierung mit Biomasse: Rohbiomasse in Deutschland
Gut, aber nicht beliebig skalierbar
Mit der Defossilisierung wird im Unterschied zur Dekarbo- Zwar handelt es sich bei Biomasse um einen nachwach- In Deutschland wurden 2015 knapp 185 Millionen
nisierung die Abkehr von fossilen Rohstoffen, nicht aber senden Rohstoff, der sowohl stofflich als auch energe- Tonnen Biomasse (Trockengewicht) in Land-
die Abkehr von Kohlenstoff an sich angestrebt. Durch eine tisch klimaneutral genutzt werden kann. Gleichzeitig (137 Millionen Tonnen) und Forstwirtschaft (48
Defossilisierung kann erreicht werden, dass trotz kohlen- tragen der Erhalt von Wäldern, die Wiederaufforstung und Millionen Tonnen) erzeugt. Weitere 72 Millionen
stoffhaltiger Prozesse und Produkte keine zusätzlichen eine stärkere Begrünung urbaner Regionen aber auch Tonnen Biomasse in Form von Rohstoffen und
CO2 -Mengen in die Atmosphäre eingebracht werden. Die zur Verbesserung der Boden- und Luftqualität bei. Da die verarbeiteten Waren wurden importiert. Der
zentrale Rolle dabei spielt die Nutzung von Biomasse. Anbauflächen insgesamt stark begrenzt sind, tritt der An- Gesamtexport betrug 65 Millionen Tonnen.
bau von Biomasse zur Nutzung als Rohstoff also nicht nur In Summe resultiert im Bezugsjahr 2015 ein
Biomasse ist ein wichtiger Bestandteil des Kohlenstoff- in Konkurrenz mit der Lebensmittelproduktion, sondern deutschlandweites Inventar von 192 Millionen 185 MILLIONEN
kreislaufs. Im Zuge der Photosynthese wird der Atmo- steht auch in Konflikt mit der Biodiversität. Grundsätzlich Tonnen Biomasse.29 TONNEN
sphäre CO2 entzogen und unter anderem in Kohlenstoff ist bei der Bewertung der Nachhaltigkeit von Biomasse erzeugt
umgewandelt. Pflanzen sind somit eine natürliche Kohlen- als Kohlenstoffquelle daher zwischen nachwachsenden Weniger problematisch als die Nutzung nach-
stoffsenke. Ein Hektar Wald bindet ungefähr 10 Tonnen Rohstoffen und Restbiomassen zu unterscheiden. Die wachsender Rohstoffe ist die Verwendung von
CO2 pro Jahr. In Nordrhein-Westfalen werden ca. 8,5 Mil- Nutzung von nachwachsender Biomasse als Rohstoff für biogenen Rest- und Abfallstoffen, vorzugsweise
lionen Tonnen CO2 im Jahr von Waldflächen absorbiert.26 die Industrie ist häufig nur eingeschränkt nachhaltig. Bei organischer Reststoffe aus der Industrie und
Die Nutzung von Biomasse wird als klimaneutral betrach- biogenen Rohstoffen, die stofflich in industriellen Prozes- der kommunalen Entsorgung. Hierbei handelt
tet, da bei deren Verwertung maximal so viel CO2 frei wird, sen genutzt werden sollen, kann nur dann von Nachhaltig- es sich um eine weitgehend uneingeschränkt
wie zuvor während des Wachstums auch aufgenommen keit gesprochen werden, wenn diese vor allem auf Flächen zukunftsfähige alternative Kohlenstoffquelle. 30
wurde.27 angebaut werden, die aus Umwelt- und Naturschutzsicht Abgesehen von der Quelle wird die Nachhaltigkeit
unproblematisch sind. Eine Konkurrenz mit Flächen, die biobasierter Wertschöpfungsketten häufig auch
für die Nahrungs- und Futtermittelproduktion genutzt insbesondere durch deren Kaskadennutzung
werden, ist dabei ebenso zu vermeiden wie die energeti- determiniert.31
sche Nutzung von Anbaubiomasse und Waldrestholz, die
laut Umweltbundesamt zu einer Minderung der natür Eine Defossilisierung ist im Gegensatz zur Dekar-
lichen CO2 -Senken führt.28 bonisierung in vielen Bereichen der Wirtschaft 72 MILLIONEN
und insbesondere auch der Industrie ein zumin-
dest technisch mögliches Szenario. Dennoch
TONNEN
sind dem Grenzen gesetzt. Zum einen durch die importiert
Knappheit der Biomasse, zum anderen mangels
8,5
Substitutionsmöglichkeiten für kalkbasierte An-
wendungen und Baustoffe wie Zement.
Millionen Tonnen CO2
werden jährlich in Nordrhein-Westfalen
von Waldflächen absorbiert. 65 MILLIONEN
TONNEN
exportiert
Erhebungsjahr 201534 Carbon Management Strategie NRW Ansätze zur Transformation in eine Low Carbon Industry in Nordrhein-Westfalen 35
Abbildung 4: Einordnung der Sekundärrohstoff- Viele potenzielle Sekundärrohstoffe werden heute zu-
nutzung innerhalb der Circular Economy nächst als Abfälle behandelt und klassifiziert. Allerdings Sind die mechanischen
endet die Abfalleigenschaft eines Stoffes gemäß Gesetz
zur Förderung der Kreislaufwirtschaft und Sicherung der Möglichkeiten ausgeschöpft,
umweltverträglichen Bewirtschaftung von Abfällen, wenn
CIRCULAR dieser ein Recycling oder ein anderes Verwertungsverfah- ist das chemische Recyc-
ECONOMY ren durchlaufen hat und so beschaffen ist, dass
ling allerdings eine vielver-
= er üblicherweise für bestimmte Zwecke
WEITER- CO2- verwendet wird, sprechende Option, um die
GEBRAUCH NUTZUNG
= ein Markt für ihn oder eine Nachfrage nach ihm Kohlenwasserstoffe im Stoff-
besteht,
WIEDER- SEKUNDÄR- kreislauf zu halten, anstatt
VERWENDUNG ROHSTOFFNUTZUNG = er alle für seine jeweilige Zweckbestimmung
geltenden technischen Anforderungen sowie alle sie energetisch zu verwerten
Rechtsvorschriften und anwendbaren Normen für
Erzeugnisse erfüllt sowie und damit abzuwerten.35
= seine Verwendung insgesamt nicht zu schädlichen Müllverbrennungsanlagen sollten letztlich nur noch zur
Auswirkungen auf Mensch oder Umwelt führt.34 Ausschleusung von Schadstoffen dienen. Ziel muss somit
sein, den Anteil tatsächlicher Abfallstoffe zu minimieren.
Wenngleich diese Kriterien zunächst eindeutig scheinen, Die Zusammensetzung der Reststoffe aus der Müllver-
sind sie dennoch für den praktischen Einsatzfall häufig zu brennungsanlage muss dazu laufend untersucht werden,
unkonkret, wodurch eine Ausweitung der Sekundärroh- um das Potenzial einer stofflichen Nutzung heben zu
stoffnutzung derzeit gehemmt wird: Da für Produkte aus können.
Sekundärrohstoffen keine Produktnormen existieren und
Normen für Primärprodukte nur bedingt angewendet wer- Bei aus Rezyklaten hergestellten Produkten handelt es
den können, werden viele potenzielle Sekundärrohstoffe sich in der Regel um Produkte, in denen der Kohlenstoff
heute entsorgt beziehungsweise energetisch verwertet. dauerhaft chemisch gebunden ist (zum Beispiel Kunst-
Somit besteht auch kaum die Möglichkeit, dass ein Markt stoffe). Im Rahmen der vorgesehenen Nutzung entsteht
4.3 Sekundärrohstoffnutzung: oder eine Nachfrage dafür entsteht. daher kein CO 2 . Wichtig ist hier vielmehr die Frage da-
nach, was nach der Nutzung mit dem Produkt geschieht.
Kern der industriellen Transformation Hinsichtlich der Gewinnung sekundärer Rohstoffe, soge- Die Kreislaufführung (Sammelquote) muss hier ebenso
nannter Rezyklate, sollte werkstoffliches (mechanisches) maximiert werden wie der Anteil stofflich verwerteter Ab-
Recycling dem chemischen Recycling aus energetischer fälle (Recyclingquote).
Mit dem European Green Deal32 und dem Circular Econo- CO2. Hinsichtlich des Weitergebrauchs kann die Wieder- Sicht vorgezogen werden.
my Package von 2015 33 hat die Europäische Union zwei verwendung (auf Produktebene) von der Sekundärroh-
wichtige Eckpfeiler in die Diskussion um die Transforma- stoffnutzung unterschieden werden. Die Wiederver- Wichtig ist dafür ein Design
tion der europäischen (und internationalen) Industrie- wendung durch Aufarbeitung, Instandsetzung und/oder
gesellschaften eingebracht. Das Verständnis der Circular Neukonfigurierung bezieht sich auf ein bereits bestehen- for Recycling, das mecha
Economy geht dabei deutlich über die klassische Kreis- des Produkt. Für die industrielle (Grundstoff-)Produktion
laufführung und Abfallhierarchie hinaus und greift in den ist daher insbesondere die Sekundärrohstoffnutzung von nisches Recycling e rleichtert
Kern der industriellen Wertschöpfung ein. Bedeutung. Sekundärrohstoffe schonen natürliche Vor-
räte und ermöglichen den (anteiligen) Verzicht auf fossile und Downcycling besser
Eine Circular Economy umfasst den Weitergebrauch von Ressourcen. Zudem sind entsprechende Verarbeitungs-
Produkten, Komponenten und elementaren Bestandteilen prozesse nicht selten deutlich energieeffizienter als die vermeidbar macht.
im weitesten Sinne sowie die Nutzung des entstehenden jeweiligen primären Routen.Sie können auch lesen
