Wie funktioniert die Speicherung von industriellen CO2-Emissionen im Meeresboden?

Question

Wie funktioniert die Speicherung von industriellen CO2-Emissionen im Meeresboden?

Antwort

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Wie viele Gigatonnen CO2 werden jährlich in die Atmosphäre ausgestoßen?

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Ist das in den vergangenen Jahrhunderten von Industriestaaten ausgestoßene CO2 noch in der Atmosphäre?

Stimmt es, dass ein Deutscher etwa sechsmal mehr CO2 verursacht als ein Chinese?

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Wie hoch ist der Anteil des anthropogenen CO2 in der Atmosphäre?

Wie groß ist der menschgemachte Anteil am gesamten CO2 in der Atmosphäre?

Accepted Answer

Die Speicherung von industriellen CO2-Emissionen im Meeresboden, auch als "Carbon Capture and Storage" (CCS) bezeichnet ist ein Prozess, der darauf abzielt, CO2-Emissionen aus industriellen Quellen zu reduzieren, indem das CO2 eingefangen und dauerhaft im Untergrund gespeichert wird. Der Prozess umfasst mehrere Schritte: 1. **CO2-Abscheidung**: Das CO2 wird an der Quelle, z.B. in Kraftwerken oder Industrieanlagen, abgeschieden. Dies kann durch verschiedene Technologien geschehen, wie z.B. chemische Absorption, physikalische Adsorption oder Membrantrennung. 2. **Transport**: Das abgeschiedene CO2 wird dann zu einem Speicherort transportiert. Dies geschieht in der Regel über Pipelines, kann aber auch per Schiff erfolgen. 3. **Injektion**: Das CO2 wird in geologische Formationen tief unter dem Meeresboden injiziert. Geeignete Formationen sind z.B. ausgebeutete Öl- und Gasfelder oder tiefe salzhaltige Aquiferen. Diese Formationen müssen über eine undurchlässige Deckschicht verfügen, die verhindert, dass das CO2 wieder an die Oberfläche gelangt. 4. **Speicherung**: Einmal injiziert, wird das CO2 in den Porenräumen der Gesteine gespeichert. Im Laufe der Zeit kann es sich durch verschiedene Mechanismen stabilisieren, wie z.B. durch Lösung in Wasser, Mineralisierung (Reaktion mit Gesteinen zu festen Karbonaten) oder durch physikalische Trapping (Einschluss in Gesteinsporen). 5. **Überwachung und Kontrolle**: Um sicherzustellen, dass das CO2 sicher und dauerhaft gespeichert bleibt, werden die Speicherstätten kontinuierlich überwacht. Dies kann durch seismische Überwachung, Druckmessungen und chemische Analysen des Grundwassers geschehen. Dieser Prozess erfordert sorgfältige Planung und Überwachung, um sicherzustellen, dass das CO2 nicht entweicht und keine Umweltschäden verursacht. Weitere Informationen zu CCS-Technologien und Projekten können auf spezialisierten Webseiten wie der des Global CCS Institute gefunden werden: [Global CCS Institute](https://www.globalccsinstitute.com).

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Bei der Verbrennung von Erdgas (Hauptbestandteil: Methan, CH₄) entsteht pro verbranntem Kubikmeter etwa 1,9 kg CO₂. Genauer: 1 kWh erzeugte Energie aus Erdgas verursacht etwa 0,2 kg CO₂. **Berechn... [mehr]

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Bei der Verbrennung von Erdgas (Hauptbestandteil: Methan, CH₄) entsteht pro verbranntem Kubikmeter etwa 1,9 kg CO₂. Genauer: 1 kWh erzeugte Energie aus Erdgas verursacht etwa 0,2 kg CO₂. **Berechnungsbeispiel:** Die chemische Reaktionsgleichung lautet: CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O 1 kg Methan ergibt etwa 2,75 kg CO₂. **Typische Werte:** - 1 m³ Erdgas ≈ 10 kWh Energie - 1 m³ Erdgas → ca. 1,9 kg CO₂ **Quellen:** - [Umweltbundesamt: Emissionsfaktoren](https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/treibhausgas-emissionen/emissionsfaktoren) - [EnergieAgentur.NRW: CO₂-Rechner](https://www.energieagentur.nrw/klimaschutz/co2-rechner) Die genauen Werte können je nach Zusammensetzung des Erdgases leicht variieren.

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Der größte CO₂-Speicher auf dem Globus sind die Ozeane. Sie nehmen etwa ein Viertel bis ein Drittel des vom Menschen verursachten Kohlendioxids (CO₂) aus der Atmosphäre auf und speiche... [mehr]

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Der größte CO₂-Speicher auf dem Globus sind die Ozeane. Sie nehmen etwa ein Viertel bis ein Drittel des vom Menschen verursachten Kohlendioxids (CO₂) aus der Atmosphäre auf und speichern insgesamt deutlich mehr CO₂ als die Atmosphäre und die Landvegetation zusammen. Die Ozeane binden CO₂ sowohl physikalisch (durch Lösung im Wasser) als auch biologisch (durch Plankton und andere Meeresorganismen).

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Jährlich gelangen etwa 40 bis 42 Gigatonnen (Gt) Kohlendioxid (CO₂) durch menschliche Aktivitäten in die Atmosphäre (Stand: 2023). Der Großteil stammt aus der Verbrennung fossiler... [mehr]

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Jährlich gelangen etwa 40 bis 42 Gigatonnen (Gt) Kohlendioxid (CO₂) durch menschliche Aktivitäten in die Atmosphäre (Stand: 2023). Der Großteil stammt aus der Verbrennung fossiler Energieträger wie Kohle, Öl und Gas sowie aus der Zementproduktion und der Landnutzung, insbesondere der Abholzung von Wäldern. Quellen: - [Global Carbon Project](https://www.globalcarbonproject.org/) - [Umweltbundesamt: Globale CO₂-Emissionen](https://www.umweltbundesamt.de/daten/klimawandel/treibhausgas-emissionen-in-deutschland#globale-co2-emissionen)

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In der Erdatmosphäre befinden sich derzeit etwa 3.200 Gigatonnen (Gt) CO₂. Diese Zahl ergibt sich aus dem aktuellen atmosphärischen CO₂-Gehalt von etwa 420 ppm (parts per million, Stand 202... [mehr]

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In der Erdatmosphäre befinden sich derzeit etwa 3.200 Gigatonnen (Gt) CO₂. Diese Zahl ergibt sich aus dem aktuellen atmosphärischen CO₂-Gehalt von etwa 420 ppm (parts per million, Stand 2024). Umgerechnet entspricht 1 ppm CO₂ in der Atmosphäre etwa 2,13 Gigatonnen Kohlenstoff (Gt C). Da CO₂ schwerer ist als reiner Kohlenstoff, wird dies mit dem Umrechnungsfaktor 3,67 multipliziert (Molekulargewicht von CO₂ zu C). **Berechnung:** - 420 ppm × 2,13 Gt C/ppm = ca. 895 Gt C - 895 Gt C × 3,67 = ca. 3.285 Gt CO₂ **Ergebnis:** In der Atmosphäre sind aktuell etwa **3.200 bis 3.300 Gigatonnen CO₂** gespeichert.

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Nein, das in den vergangenen Jahrhunderten von den Industriestaaten emittierte CO₂ ist nicht vollständig aus der Atmosphäre verschwunden. Ein erheblicher Teil dieses CO₂ verbleibt über... [mehr]

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Nein, das in den vergangenen Jahrhunderten von den Industriestaaten emittierte CO₂ ist nicht vollständig aus der Atmosphäre verschwunden. Ein erheblicher Teil dieses CO₂ verbleibt über sehr lange Zeiträume in der Atmosphäre. Zwar wird ein Teil des ausgestoßenen CO₂ von Ozeanen, Böden und Pflanzen aufgenommen, aber etwa 40–50 % der Emissionen verbleiben für Jahrhunderte bis Jahrtausende in der Atmosphäre. Das ist einer der Hauptgründe, warum der CO₂-Gehalt in der Atmosphäre seit Beginn der Industrialisierung deutlich angestiegen ist und weiterhin das Klima beeinflusst.

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Die Aussage, dass ein Einwohner Deutschlands für ungefähr sechsmal so viel CO₂ in der Luft verantwortlich ist wie ein Einwohner Chinas, ist **nicht korrekt**. **Aktuelle Zahlen (Stand 2023)... [mehr]

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Die Aussage, dass ein Einwohner Deutschlands für ungefähr sechsmal so viel CO₂ in der Luft verantwortlich ist wie ein Einwohner Chinas, ist **nicht korrekt**. **Aktuelle Zahlen (Stand 2023):** - **Deutschland:** Pro-Kopf-CO₂-Emissionen liegen bei etwa **8–9 Tonnen pro Jahr**. - **China:** Pro-Kopf-CO₂-Emissionen liegen bei etwa **7–8 Tonnen pro Jahr**. **Fazit:** Ein Einwohner Deutschlands verursacht also nur geringfügig mehr CO₂-Emissionen als ein Einwohner Chinas – keinesfalls das Sechsfache. In den 1990er Jahren war der Unterschied noch größer, aber durch das starke Wirtschaftswachstum in China und die dort gestiegenen Emissionen hat sich der Abstand deutlich verringert. **Quellen:** - [Our World in Data – CO₂ emissions per capita](https://ourworldindata.org/co2-emissions) - [Statista – Pro-Kopf-Emissionen weltweit](https://de.statista.com/statistik/daten/studie/1675/umfrage/co2-emissionen-pro-kopf-nach-laendern/) **Zusatz:** Die Aussage wäre nur dann korrekt, wenn man auf sehr alte Daten zurückgreift oder die historischen Gesamtemissionen pro Kopf betrachtet, aber für die aktuellen jährlichen Emissionen stimmt sie nicht.

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Der durchschnittliche CO₂-Ausstoß pro Kopf in Deutschland lag im Jahr 2022 bei etwa **10,8 Tonnen CO₂-Äquivalenten** pro Jahr. Dieser Wert umfasst alle Emissionen, die durch Konsum, Wohnen,... [mehr]

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Der durchschnittliche CO₂-Ausstoß pro Kopf in Deutschland lag im Jahr 2022 bei etwa **10,8 Tonnen CO₂-Äquivalenten** pro Jahr. Dieser Wert umfasst alle Emissionen, die durch Konsum, Wohnen, Mobilität, Ernährung und sonstige Lebensbereiche entstehen. Zum Vergleich: Das Ziel der Bundesregierung und internationaler Klimaschutzabkommen ist es, die Emissionen pro Kopf deutlich zu senken – langfristig auf unter 1 Tonne CO₂ pro Jahr, um die Klimaziele zu erreichen. Quellen: - [Umweltbundesamt: Pro-Kopf-Emissionen](https://www.umweltbundesamt.de/daten/klimawandel/treibhausgas-emissionen-in-deutschland#treibhausgas-emissionen-pro-kopf) - [Statista: CO₂-Emissionen pro Kopf in Deutschland](https://de.statista.com/statistik/daten/studie/1661/umfrage/co2-emissionen-pro-kopf-in-deutschland-seit-1990/)

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Der ökologische Fußabdruck einer einzelnen KI-Anfrage – also zum Beispiel einer Abfrage bei einem großen Sprachmodell wie GPT-4 – hängt von mehreren Faktoren ab, daru... [mehr]

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Der ökologische Fußabdruck einer einzelnen KI-Anfrage – also zum Beispiel einer Abfrage bei einem großen Sprachmodell wie GPT-4 – hängt von mehreren Faktoren ab, darunter: - Die Größe und Effizienz des Modells - Die verwendete Hardware und deren Energieeffizienz - Der Strommix (Anteil erneuerbarer Energien) - Die Infrastruktur des Rechenzentrums **Schätzwerte aus aktuellen Studien und Veröffentlichungen:** - Eine einzelne Anfrage an ein großes Sprachmodell wie GPT-3 oder GPT-4 verursacht typischerweise einen Stromverbrauch im Bereich von **0,5 bis 5 Wattsekunden (Ws)**, was etwa **0,00014 bis 0,0014 Wattstunden (Wh)** entspricht. - Das entspricht etwa **0,00005 bis 0,0005 Gramm CO₂** pro Anfrage, je nach Strommix. **Vergleich:** - Eine Google-Suchanfrage verursacht etwa 0,2 Gramm CO₂. - Eine E-Mail ohne Anhang liegt bei etwa 4 Gramm CO₂. **Fazit:** Der ökologische Fußabdruck einer einzelnen KI-Anfrage ist sehr gering, aber bei Millionen oder Milliarden Anfragen summiert sich der Energiebedarf und damit auch der CO₂-Ausstoß. Die größten Umweltauswirkungen entstehen allerdings beim Training der Modelle, nicht beim einzelnen Aufruf. **Quellen und weiterführende Links:** - [OpenAI Blog: Reducing the Carbon Footprint of AI](https://openai.com/research/reducing-the-carbon-footprint-of-ai) - [Nature: The carbon footprint of ChatGPT](https://www.nature.com/articles/d41586-023-00561-w) - [Google: Energieverbrauch von Suchanfragen](https://www.google.com/about/datacenters/efficiency/) Bitte beachte, dass die Werte je nach Anbieter und technischer Entwicklung variieren können.

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Der anthropogene (vom Menschen verursachte) Anteil am CO₂-Gehalt der Atmosphäre wird auf etwa 30–35 % des aktuellen Gesamtanstiegs seit Beginn der Industrialisierung geschätzt. Vor der... [mehr]

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Der anthropogene (vom Menschen verursachte) Anteil am CO₂-Gehalt der Atmosphäre wird auf etwa 30–35 % des aktuellen Gesamtanstiegs seit Beginn der Industrialisierung geschätzt. Vor der Industrialisierung (um 1750) lag der CO₂-Gehalt der Atmosphäre bei etwa 280 ppm (parts per million). Heute (Stand 2024) liegt er bei etwa 420 ppm. Das bedeutet, dass rund 140 ppm des heutigen CO₂-Gehalts auf menschliche Aktivitäten wie Verbrennung fossiler Brennstoffe, Industrie und Landnutzungsänderungen zurückzuführen sind. Der prozentuale Anteil des anthropogenen CO₂ am gesamten atmosphärischen CO₂ beträgt damit etwa: \[ \frac{140\,ppm}{420\,ppm} \approx 33\,\% \] Das heißt, etwa ein Drittel des heutigen atmosphärischen CO₂ stammt aus menschlichen Quellen. Der Rest ist natürlichen Ursprungs und Teil des natürlichen Kohlenstoffkreislaufs.

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Der anthropogene Anteil am gesamten CO₂ in der Atmosphäre beträgt etwa 3–5 %. Das bedeutet: Von allen CO₂-Molekülen in der Atmosphäre stammen rund 3–5 % direkt aus mens... [mehr]

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Der anthropogene Anteil am gesamten CO₂ in der Atmosphäre beträgt etwa 3–5 %. Das bedeutet: Von allen CO₂-Molekülen in der Atmosphäre stammen rund 3–5 % direkt aus menschlichen Aktivitäten wie Verbrennung fossiler Brennstoffe, Industrie und Landnutzung. Wichtig ist dabei: Auch wenn der prozentuale Anteil relativ klein erscheint, ist dieser Zusatz entscheidend für den aktuellen Klimawandel. Der natürliche Kohlenstoffkreislauf war über Jahrtausende im Gleichgewicht. Durch die zusätzlichen Emissionen des Menschen steigt die CO₂-Konzentration in der Atmosphäre jedoch stetig an und führt zur globalen Erwärmung. Quellen: - [Umweltbundesamt: CO₂ in der Atmosphäre](https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/treibhausgas-emissionen/treibhausgase/co2-kohlendioxid) - [IPCC AR6 Climate Change 2021 – The Physical Science Basis](https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/)