20.08.2026
2023 habe ich schon einmal über die Herausforderung von Carbon Removal geschrieben: Selbst wenn es der Menschheit irgendwann gelingt, ihre CO₂-Emissionen auf Netto-Null zu senken, macht das nicht rückgängig, was wir bereits angerichtet haben. Wenn wir die CO₂-Konzentration in der Atmosphäre wieder auf ein Niveau bringen wollen, das näher am vorindustriellen Zustand liegt, müssen wir der Atmosphäre enorme Mengen Kohlenstoff wieder entziehen.
Und damit stellt sich eine eigentlich recht einfache Frage:
Wie entfernt man Milliarden Tonnen CO₂, ohne Milliarden Tonnen Geld, Energie und Ressourcen dafür aufzuwenden, Luft, Gestein oder Kohlenstoff durch die Gegend zu bewegen?
Vielleicht lautet die Antwort: Lass das mal sacken.
Der Ozean hat den Kohlenstoff bereits für uns eingefangen
Das grundlegende Problem von Direct Air Capture (DAC) liegt auf der Hand: CO₂ ist in unserer Atmosphäre extrem dünn verteilt. Bei der heutigen Konzentration von rund 420 ppm ist weniger als eines von 2.000 Molekülen ein CO₂-Molekül.
DAC-Anlagen müssen daher gewaltige Mengen Luft durch Filter oder Sorptionsmaterialien bewegen, diese Materialien anschließend regenerieren, einen konzentrierten CO₂-Strom erzeugen, das CO₂ komprimieren, transportieren und schließlich irgendwo einlagern, wo es hoffentlich für Tausende von Jahren bleibt.
Die Natur hat uns derweil längst ein gigantisches System zur Aufnahme von Kohlenstoff zur Verfügung gestellt: die Ozeane.
Sie enthalten rund 38.000 Gigatonnen Kohlenstoff, größtenteils in Form von gelöstem anorganischem Kohlenstoff – Dissolved Inorganic Carbon, kurz DIC: Bicarbonat, Carbonat und gelöstes CO₂. Die Ozeane tauschen kontinuierlich CO₂ mit der Atmosphäre aus. Entfernen wir DIC aus dem Meerwasser, können wir dieses Gleichgewicht verschieben. Das behandelte Wasser kann anschließend erneut CO₂ aus der Atmosphäre aufnehmen.
Warum also CO₂ mühsam aus dünner Luft filtern, wenn der Ozean einen Teil der Arbeit bereits für uns erledigt hat?
Ein möglicherweise ziemlich wichtiges kleines Röhrchen
Die Idee ist nicht neu. Electrochemical Direct Ocean Capture – e-DOC – wird bereits seit einiger Zeit erforscht.
Das Problem ist die Skalierbarkeit.
Konventionelle elektrochemische Zellen benötigen Elektroden, Membranen und Pumpen und weisen relativ große Distanzen auf, die die Ionen zurücklegen müssen. Werden solche Systeme größer, werden sie komplex, teuer und anfällig für Ablagerungen – sogenanntes Fouling.
Ein im Juni 2026 von Park et al. in Advanced Energy Materials veröffentlichtes Paper könnte einen wichtigen Teil dieser Gleichung verändert haben.
Die Forscher haben eine sogenannte Hollow Fiber Electrochemical Architecture – HFEA entwickelt.
Anstatt einen konventionellen elektrochemischen Reaktor zu bauen, machen sie eine poröse Edelstahl-Hohlfaser selbst zu einem Teil des Reaktors. Elektroden- und Membranfunktionen werden in einer winzigen röhrenförmigen Geometrie integriert. Dadurch reduziert sich der Abstand der Elektroden auf ungefähr einen Millimeter.
Die Ergebnisse sind bemerkenswert:
- Entfernung von mehr als 85 % des gelösten anorganischen Kohlenstoffs
- mehr als 100 Stunden kontinuierlicher Betrieb
- reduziertes mineralisches Fouling
- kompakte Reaktorgeometrie
- ein Herstellungsverfahren, das potenziell modular und skalierbar ist
Zusätzlich können bei dem Prozess Wasserstoff und Magnesiumhydroxid als potenziell wertvolle Nebenprodukte entstehen.
100 Stunden in einem Labor machen selbstverständlich noch keine Industrietechnologie, aber das Interessante sind auch nicht die 100 Stunden: Es ist die Architektur.
Nicht größer bauen. Mehr davon bauen.
Industrielle Prozesse werden traditionell skaliert, indem man sie größer macht: Größere Reaktoren. Größere Rohre. Größere Fabriken. Größere Infrastruktur.
Die Photovoltaik hat uns einen fundamental anderen Weg gezeigt, Energietechnologie zu skalieren. Wir bauen keine gigantische Solarzelle. Wir produzieren Hunderte Millionen weitgehend identischer Module.
Das HFEA-Konzept legt nahe, dass sich elektrochemisches Ocean Carbon Removal irgendwann auf ähnliche Weise skalieren lassen könnte:
Faser → Kartusche → Modul → Container → Carbon-Removal-Anlage
Die elementare Einheit könnte in Fabriken hergestellt und millionenfach repliziert werden – und das brachte mich auf einen weiteren Gedanken: Stellen wir uns eine schwimmende Photovoltaikanlage auf dem Meer vor. Unter oder neben den PV-Modulen befinden sich standardisierte HFEA-Kartuschen. Pumpen fördern kontinuierlich Meerwasser hindurch. Der Strom aus den PV-Modulen treibt unmittelbar den elektrochemischen Prozess an.
Keine fossile Energie.
Potenziell kein Stromnetz.
Keine CO₂-Pipeline.
Keine Lastwagen, die abgeschiedenes CO₂ transportieren.
Und potenziell keine geologische Lagerstätte.
Nur Sonnenlicht, Meerwasser und industriell gefertigte elektrochemische Module.
Das Ergebnis wäre eine schwimmende Carbon-Removal-Farm.
Oder, wie ich die Idee lieber nennen möchte: The Ocean Carbon Capture Project.
Entscheidend wäre, wie viele Kilogramm CO₂ sich mit einem solchen PV Floß dauerhaft entfernen lassen – und was die Welt bereit ist, für diese Entfernung zu bezahlen.
Könnte das Direct Air Capture schlagen?
Möglicherweise. Bewiesen ist das bislang allerdings nicht.
Die geschätzten Kosten heutiger DAC-Projekte liegen immer noch bei mehreren Hundert Dollar pro Tonne CO₂. Neben dem eigentlichen Abscheidungsprozess benötigt DAC in der Regel Energie, CO₂-Kompression, Transport und eine dauerhafte geologische Speicherung.
Marine elektrochemische CDR könnte mehrere dieser Schritte überflüssig machen.
Vor allem umgeht sie ein fundamentales Problem von DAC: die Verarbeitung einer gigantischen Menge eines Materials – Luft –, um daraus einen winzigen Anteil CO₂ zu extrahieren.
Allerdings gibt es einen wichtigen Haken: CO₂ aus dem Meerwasser zu entfernen, ist nicht automatisch dasselbe wie CO₂ aus der Atmosphäre zu entfernen.
Wir müssen verstehen, wie schnell das behandelte Meerwasser wieder ein Gleichgewicht mit der Atmosphäre herstellt, wo dieser Prozess stattfindet, welchen Einfluss Meeresströmungen haben und wie viel zusätzliche Aufnahme von atmosphärischem CO₂ tatsächlich einer konkreten Anlage zugerechnet werden kann.
Ohne ein belastbares Measurement, Reporting and Verification – MRV – gibt es kein glaubwürdiges Carbon-Removal-Produkt.
Und was ist mit Enhanced Rock Weathering?
Enhanced Rock Weathering – ERW, die beschleunigte Gesteinsverwitterung – ist eine weitere Technologie, die ich ausgesprochen interessant finde.
Ihre Chemie ist wunderbar einfach: geeignetes Gestein mahlen, verteilen und die natürliche Verwitterung CO₂ binden lassen.
Und anders als viele spekulativere Carbon-Removal-Verfahren könnte ERW tatsächlich in sehr großem Maßstab und zu vergleichsweise moderaten Kosten funktionieren.
Aber die physische Lieferkette dahinter ist gewaltig:
abbauen → brechen → mahlen → transportieren → verteilen → verwittern lassen → messen
Im Gigatonnenmaßstab bedeutet das, Gigatonnen Material zu bewegen.
Das Ocean Carbon Capture Project hätte einen fundamental anderen Skalierungsmechanismus:
produzieren → ausbringen → Meerwasser pumpen → Strom zuführen → Kohlenstoff entfernen
Oder anders formuliert:
Die Skalierung von ERW erfordert gigantische Materialströme. Elektrochemisches Ocean CDR muss nur die industrielle Produktion skalieren.
Dieser Unterschied könnte sich als enorm wichtig herausstellen.
Fünf Zahlen entscheiden, ob daraus nur ein interessantes Paper oder eine riesige Industrie wird
Zwischen einem beeindruckenden Paper in Advanced Energy Materials und einer wirtschaftlich funktionierenden Carbon-Removal-Technologie liegt allerdings noch ein ziemlich weiter Weg.
Bevor wir uns zu sehr begeistern, hätte ich gerne Antworten auf fünf Fragen:
1. Was wird es kosten, um eine Tonne atmosphärisches CO₂ netto zu entfernen?
Relevant ist nicht die theoretische elektrochemische Effizienz, sondern die benötigte Energie für die tatsächliche Nettoentfernung aus der Atmosphäre – beziehungsweise, wenn wir von schwimmenden Flößen mit PV ausgehen, die Kosten für das Engineering von PV, Pumpen und Floßtechnologie über die Lebensdauer und die Gesamteffektivität einer solchen Anlage.
2. Wie viele Kubikmeter Meerwasser müssen für eine Tonne CO₂ verarbeitet werden?
Davon hängen Pumpen, Anlagengröße und letztlich die physische Dimension des gesamten Systems ab.
3. Was kostet ein Quadratmeter HFEA, wenn wir davon Millionen produzieren?
Die gesamte Idee steht und fällt mit industrieller Massenproduktion. HFEA ist davon ein kleiner, aber der wichtigste Teil. Der Rest – wenn wir von hochseefähigen schwimmenden Flößen mit PV ausgehen – ist vom engineering her beherrschbar.
4. Funktioniert das System 100.000 Stunden – und nicht nur 100?
Meerwasser ist keine besonders freundliche industrielle Umgebung. Korrosion, Biofouling, Stürme und Wartung spielen eine erhebliche Rolle.
Und schließlich:
5. Können wir die tatsächliche Entfernung atmosphärischen Kohlenstoffs beweisen?
Das könnte am Ende sogar die schwierigste Frage sein. Im Labormaßstab ist der Nachweis gelungen, dass das CO2 im Wasser gebunden werden konnte. Aber greift dann auch die ganze Kette und wird entsprechend mehr aus der Atmosphäre im Ozean gelöst, das dann wieder ausgefällt werden kann?
Wenn sich diese fünf Fragen überzeugend beantworten lassen, passiert allerdings etwas ziemlich Interessantes.
Eine Fabrik, die negative Emissionen produziert
Wir müssten keine gigantische Carbon-Removal-Anlage bauen.
Wir könnten standardisierte Carbon-Removal-Kapazität produzieren.
Eine Fabrik könnte HFEA-Kartuschen herstellen. Container könnten Tausende dieser Kartuschen zu Modulen zusammenfassen. Schwimmende Plattformen könnten diese Module mit Photovoltaik kombinieren. Und Tausende solcher Plattformen könnten Carbon-Farmen bilden.
Die Skalierung von Kilotonnen über Megatonnen bis irgendwann zu Gigatonnen würde dann in erster Linie zu einer Frage von Produktionskapazität, Ausbringung und Kapital.
Das ist ein fundamental anderes Problem als Tausende geologische CO₂-Speicherstätten zu erschließen oder Milliarden Tonnen Gestein abzubauen, zu mahlen, zu transportieren und zu verteilen.
Und es ist eine Art von Problem, in dessen Lösung die Menschheit inzwischen erstaunlich gut geworden ist.
Denken wir an Photovoltaikmodule.
An Batterien.
An Halbleiter.
Sobald aus einer Technologie ein standardisiertes industrielles Massenprodukt wird, können Lernkurven und Skaleneffekte brutal wirken.
Deshalb ist die interessanteste Frage, die das Paper von Park et al. aufwirft, vielleicht gar nicht, ob sich mit ihrem Laborreaktor Kohlenstoff aus Meerwasser entfernen lässt.
Sie haben gezeigt, dass das funktioniert.
Die viel größere Frage lautet:
Können wir Carbon Removal selbst zu einem industriell gefertigten Massenprodukt machen?
Wenn die Antwort darauf Ja lautet, müssen wir vielleicht gar nicht die größte Carbon-Capture-Anlage der Welt bauen.
Vielleicht müssen wir nur ein Carbon-Removal-Modul entwickeln, das gut genug ist, um es eine Million Mal herzustellen.
Und es dann dorthin bringen, wo ein großer Teil unseres Kohlenstoffs ohnehin schon gelandet ist.
Man könnte das also einfach wortwörtlich einmal sacken lassen….