Mit den CCU-Verfahren (Carbon Capture and Utilization) wird CO2 entweder aus einem (Industrie-) Prozess abgeschieden und einer anderen industriellen, stofflichen Nutzung zugeführt. Dabei wird das abgeschiedene CO2 zur Kohlenstoffquelle und damit zum Rohstoff für chemische oder biotechnologische Prozesse. So können z. B. Kunststoffe oder synthetische Kraftstoffe für die Luft- und Schifffahrt hergestellt oder das CO2 in Baumaterialien eingebunden werden. Ziel von CCU muss sein, CO2 möglichst dauerhaft zu binden oder im Kreislauf zu führen
Als CO2-Quellen für CCU-Maßnahmen kommen die Atmosphäre und Emissionen der Energiebereitstellung und Produktion in Frage. Über die Atmosphäre werden auch die unvermeidbaren Emissionen aus Landwirtschaft und Transport erfasst, die als Restemissionen nach dem Umsetzen von Effizienzmaßnahmen und nach der Umstellung auf Erneuerbare Energien und Rohstoffe übrigbleiben könnten, allerdings ist die Abscheidung aus der Atmosphäre mit einem relativ großen Energieaufwand verbunden.
Nutzbare industrielle Restemissionen dürften in Zukunft beispielsweise in (Heiz-)Kraftwerken, bei der Herstellung von Baustoffen, bei der Gas- und Kraftstofferzeugung und in Bioenergieanlagen entstehen:
• Verbrennung von Rohstoffen, Kraftstoffen oder Produkten
• Prozessemissionen (Kalzinierung bei der Zementherstellung, Fermentation).
Ein Forscherteam schreibt in einer Studie, die am 18.02.2022 in "One Earth" erschienen ist, das nur 8 CCU-Technologien mit den Pariser Klimazielen für 2030 vereinbar sind. Dies sind 3 Karbonisierungsprozesse von Stahlschlacke, die Harnstoffproduktion, 3 Prozesse zur Tertiären Ölgewinnung und die CO2-Anreicherung, um die Erträge von Pflanzen zu erhöhen. Für 2050 reduziere sich die Anzahl der sinnvollen Techniken auf vier: drei synthetische Gase und eine Verarbeitung von Stahlschlacke.
Um das 1,5-Grad-Ziel von Paris zu erreichen, müssten die Treibhausgasemissionen bis 2030 verglichen mit 2020 um die Hälfte sinken, 2050 Netto-Null betragen. Das bedeutet, dass die dann noch unvermeidbaren Treibhausgas-Emissionen aus der Luft abgeschieden und gelagert (CCUS) werden müssen.
CCUS-Technologie
Bei der Abscheidung, Nutzung und Speicherung von Kohlenstoff (Carbon Capture Use and Storage - CCUS) wird das abgeschiedene Kohlendioxid (CO2) in Industrieerzeugnissen (Brennstoffen auf Kohlenstoffbasis, kohlensäurehaltigem Wasser oder Chemikalien) "gespeichert". CCUS umfasst beide Ansätze (CCU und CCS) in einer Abkürzung, man könnte es genauso gut auch CCU/CCS oder CCU[S] nennen.
CO2 wird bereits zur Verbesserung des Pflanzenwachstums in Gewächshäusern sowie in der Herstellung von Nahrungs- und Futtermitteln genutzt. Zu weiteren möglichen CCU(S)-Pfaden, die derzeit in der Entwicklung sind, gehören auf CO2 basierende Chemikalien und Treibstoffe, CO2 als Rohmaterial für Kunststoffe oder für die Nutzung als Baumaterial. Allerdings ist CO2 ein thermodynamisch äußerst stabiles Molekül, weshalb Reaktionen mit CO2 in der Regel weitere energieintensive Verarbeitungsschritte erfordern.
Diese Technik wird von verschiedenen staatlichen, internationalen und industriellen Förderinitiativen als ein mögliches Instrument zur Bekämpfung der Erderwärmung in verschiedenen Fallstudien betrachtet.
• CO2-Düngung in Gewächshäusern
• CO2 als Rohstoff für die Düngerproduktion
• CO2 als Rohstoff für Lebens- und Futtermittel
• CO2 als Rohstoff für Brennstoffe
• CO2 als Rohmaterial für die Bauindustrie