CO2-Ausstoß in der Industrie

« Welchen Anteil nimmt die Chemie im Vergleich zu anderen Branchen ein? »

Es gibt heute keinen ernstzunehmenden Menschen mehr, der daran zweifelt, dass der hohe CO2-Ausstoß in der Industrie und den anderen Bereichen der Gesellschaft das Klima dauerhaft beeinträchtigt. Folgen sind extreme Wetterereignisse, Dürreperioden, der Anstieg des Meeresspiegels, die Versauerung der Gewässer. Es ist offensichtlich notwendig, den Ausstoß von CO2 zu reduzieren. Dabei hilft das Wissen darüber, wo wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht. Wie werden die Emissionsquellen von CO2 erfasst? Welchen Anteil hat die Chemieindustrie am Klimawandel? Hier erfahren Sie mehr darüber.

Veröffentlichung der Daten zum CO2-Ausstoß

Seit dem 1. Januar 2020 hat die Bundesrepublik ein Klimaschutzgesetz, dessen Ziele in der öffentlichen Diskussion intensiv erörtert werden. Der §5 des Klimaschutzgesetzes beauftragt das Umweltbundesamt, die Daten zum Ausstoß von Kohlenstoffdioxid und anderen Treibhausgasen jährlich zu erfassen und zu veröffentlichen. Diese systematische Erfassung ermöglicht eine transparente Bewertung der Fortschritte beim Klimaschutz und bildet die Grundlage für gezielte Maßnahmen zur Reduktion von Emissionen.

Die Veröffentlichung der Emissionsdaten dient nicht nur der Information der Öffentlichkeit, sondern auch als Instrument zur Überprüfung der Zielerreichung. Unternehmen müssen ihre Emissionen zunehmend offenlegen und können durch transparente Berichterstattung sowohl regulatorische Anforderungen erfüllen als auch ihr Engagement für den Klimaschutz unter Beweis stellen.

Zuordnung der Daten zu Emissionsquellen

Zielgerichtete Maßnahmen, die geeignet sind, CO2 zu reduzieren, ergeben sich aus den jeweiligen Emissionsquellen. Deshalb sind die Emissionen einzelnen Sektoren zugeordnet:

• Sektor 1: Energiewirtschaft
• Sektor 2: Industrie
• Sektor 3: Verkehr
• Sektor 4: Gebäude
• Sektor 5: Landwirtschaft
• Sektor 6: Abfallwirtschaft und Sonstiges

In der Presseinformation 07/2021 vom 15.03.2021 zum Nationalen Treibhausgasinventar hat das Umweltbundesamt folgende zusammenfassende Grafik zur Entwicklung der Emissionen in den wichtigsten Kategorien seit 1990 veröffentlicht.

An der Grafik ist eindeutig zu erkennen, dass der überwiegende Anteil der Treibhausgase aus Verbrennungsprozessen beim Transport und bei der Erzeugung von Elektro- und Wärmeenergie hervorgeht.

Die Sektoren umfassen Quellkategorien, die nach einem gemeinsamen Berichtsformat beschrieben werden. Dabei handelt es sich um das Common Reporting Format, abgekürzt CRF. Zum Sektor Industrie gehören die Quellkategorien:

• Verarbeitendes Gewerbe (CRF 1.A.2)
• Herstellung mineralischer Produkte (CRF 2.A)
• Chemische Industrie (CRF 2.B)
• Herstellung von Metallen (CRF 2.C)
• übrige Prozesse und Produktverwendungen (CRF 2.D-H)

Das Klimaschutzgesetz unterscheidet bei der Freisetzung von Treibhausgasen zwischen energiebedingten (CRF 1) und prozessbedingten (CRF 2) Emissionen. In der Quellkategorie CRF 1.A.2, verarbeitendes Gewerbe, ist deshalb der gesamte CO2-Ausstoß erfasst, der in den einzelnen Unternehmen, einschließlich der Chemieindustrie, durch die eigene Energieerzeugung entsteht. Prozessbedingte Emissionen entstehen hauptsächlich durch die chemischen Reaktionen, die bei der Herstellung von mineralischen Produkten (Glas, Zement, Kalk), chemischen Erzeugnissen und Metallen ablaufen.

Erfassung der Treibhausgasemissionen

Die Treibhausgasemissionen werden über europäische Regelungen zur Berichterstattung erfasst. Dazu existieren Leitlinien zu klimabezogenen Informationen (2019/C 209/01), die entsprechende Hinweise und Empfehlungen enthalten. Es wird beschrieben, wie allgemeine Angaben zum Unternehmen und Informationen über die vom Klimawandel erwarteten Risiken sowie geplante Gegenmaßnahmen und Klimaziele ermittelt und weitergeleitet werden sollen. Der Ausstoß von Treibhausgasen dient dabei als ein Kriterium für die Wirksamkeit der Aktionen zum Klimaschutz. Die Erfassung der Werte erfolgt über drei Leistungsindikatoren:

• direkter CO2-Ausstoß des Unternehmens, einschließlich der Emissionen anderer Treibhausgase, umgerechnet in CO2-Äquivalente (Scope 1)
• Treibhausgasemissionen, die bei der Erzeugung eingekaufter Energieträger (Elektroenergie, Dampf, Brennstoffe) freigesetzt wurden (Scope 2)
• Emissionen, die sich entlang der Lieferkette aus der Bereitstellung von Rohstoffen, der Nutzung verkaufter Produkte und der Entsorgung von Abfall ergeben (Scope 3)

Diese Einteilung in Scope 1, 2 und 3 Emissionen stammt aus dem Greenhouse Gas Protocol, einem internationalen Standard zur Messung und Kommunikation von Treibhausgasemissionen. Die Scope-Methodik ermöglicht es Unternehmen, ihre gesamte Klimawirkung entlang der Wertschöpfungskette zu erfassen und gezielt Reduktionsmaßnahmen zu entwickeln. Während Scope 1 die direkten Emissionen aus eigenen Quellen umfasst, bezieht sich Scope 2 auf indirekte Emissionen aus zugekaufter Energie. Scope 3 berücksichtigt alle weiteren indirekten Emissionen in der vor- und nachgelagerten Lieferkette und macht häufig den größten Anteil des CO2-Fußabdrucks eines Unternehmens aus.

Darüber hinaus enthalten die Leitlinien eine Reihe weiterer Leistungsindikatoren, mit denen Unternehmen Aktivitäten zum Klimaschutz planen, deren Wirksamkeit überprüfen und die Ergebnisse weiterleiten können.

Kohlenstoffdioxid-Ausstoß in der Industrie

Aus den Veröffentlichungen des Bundesumweltamtes [1] ist ersichtlich, dass der CO2-Ausstoß in der Industrie im Jahr 2020 23,6 % des Gesamtaufkommens betrug. Davon gehen 3,6 % auf das Konto der prozessbedingten Emissionen in der Chemiebranche (0,9% des Gesamtaufkommens). Das entspricht einem Kohlenstoffdioxid-Ausstoß von 6.421.000 Tonnen eigenen CO2-Äquivalenten (enthalten in Scope 1). Die chemische Industrie hat laut Statistischem Bundesamt in diesem Jahr 22 % der im industriellen Sektor eingesetzten Energie verbraucht [2]. Der dadurch entstandene Ausstoß von Kohlenstoffdioxid wird teils der Energiewirtschaft (Scope 2), teils den energiebedingten Emissionen im verarbeitenden Gewerbe zugeordnet (Scope 1). Zu den Emissionen aus dem Energieverbrauch kommen die Treibhausgase dazu, die beim Transport der Rohstoffe und der chemischen Produkte freigesetzt werden und im Sektor Verkehr berücksichtigt sind. Aus dem Energieverbrauch und dem Verkehr (in Scope 3 enthalten) ergeben sich rund 60.000.000 Tonnen zusätzliche CO2-Äquivalente, die sich auf die Chemiebranche zurückführen lassen.

CO2-Ausstoß nach Branchen im Vergleich

Der CO2-Ausstoß nach Branchen unterscheidet sich erheblich. Innerhalb der Industrie gehören neben der chemischen Industrie vor allem die Zement- und Kalkproduktion, die Stahlindustrie sowie die Aluminiumerzeugung zu den emissionsintensiven Sektoren. Die Zementherstellung verursacht weltweit etwa 8 % der globalen CO2-Emissionen, deutlich mehr als die chemische Industrie. Bei der Stahlproduktion entstehen prozessbedingt große Mengen Kohlenstoffdioxid durch die Reduktion von Eisenerz mit Koks. Die Automobilindustrie trägt sowohl durch die energieintensive Fertigung als auch durch die Emissionen der produzierten Fahrzeuge erheblich zum Gesamtausstoß bei.

Im Vergleich dazu zeigt sich, dass die chemische Industrie zwar energieintensiv ist, aber durch kontinuierliche Prozessoptimierungen und den Einsatz innovativer Technologien ihre Emissionen pro Produktionseinheit deutlich senken konnte. Viele Fabriken CO2-Ausstoß reduzieren durch den Einsatz moderner Katalysatoren, effizientere Reaktionsführung und die Nutzung von Abwärme. Diese Entwicklungen zeigen, dass technologischer Fortschritt ein wichtiger Hebel zur Minderung des Industrie CO2-Ausstoß ist.

Reduktionsmaßnahmen in der Industrie

Um die CO2-Emissionen Industrie zu senken, verfolgen Unternehmen verschiedene Strategien. Der Umstieg auf erneuerbare Energien reduziert die Scope-2-Emissionen erheblich. Viele Betriebe installieren Photovoltaikanlagen auf Hallendächern oder beziehen zertifizierten Grünstrom. Die Elektrifizierung von Prozesswärme durch Wärmepumpen oder elektrische Heizungen ersetzt zunehmend fossil befeuerte Anlagen.

Energieeffizienzmaßnahmen bieten ein weiteres großes Potenzial. Moderne Anlagentechnik verbraucht deutlich weniger Energie als veraltete Systeme. Die Rückgewinnung von Abwärme durch Wärmetauscher, der Einsatz frequenzgeregelter Pumpen und Ventilatoren sowie die Optimierung von Druckluftsystemen tragen zur Senkung des Energiebedarfs bei. In der Oberflächentechnik lassen sich durch Niedertemperaturverfahren und geschlossene Kreislaufsysteme erhebliche Einsparungen erzielen, wie im Artikel CO2 einsparen in der Oberflächentechnik detailliert beschrieben wird.

Die Kreislaufwirtschaft spielt eine zunehmend wichtige Rolle beim CO2 vermeiden in der Industrie. Durch Recycling und Wiederverwendung von Materialien sinkt der Bedarf an energieintensiven Primärrohstoffen. In der Chemie ermöglicht die Aufbereitung verbrauchter Lösemittel und Prozesschemikalien eine deutliche Reduktion der Emissionen. Beispielsweise spart die Verwendung recycelter Grundöle in Kühlschmierstoffen bis zu 75 % CO2 gegenüber konventionellen Produkten ein.

Ohne Chemie geht gar nichts

Die Chemieindustrie ist nach dem Fahrzeugbau und dem Maschinenbau die drittgrößte Branche. Um die Treibhausgasemissionen der chemischen Industrie sinnvoll mit dem der anderen Industriezweige zu vergleichen, müsste man sich auf das jeweilige Produktionsvolumen beziehen. Chemie steckt übrigens in vielen Bereichen der Wirtschaft. Mineralische Produkte (z.B. Glas, Zement) und Metalle (z.B. Eisen, Aluminium, Kupfer) gewinnt man durch chemische Reaktionen. Das verarbeitende Gewerbe und die übrigen Prozesse und Produktverwendungen kommen nicht vollkommen ohne chemische Verfahren aus. Auch die anderen Sektoren für Emissionsquellen, vor allem die Energiewirtschaft (z.B. Raffinerien) und die Abfallwirtschaft, wenden Chemie an. Deshalb wirkt sich alles, was nachhaltige Chemie voranbringt, positiv auf das gesamte Treibhausgasaufkommen aus.

Die chemische Industrie Klimawandel Beziehung ist komplex. Einerseits verursacht die Branche Emissionen, andererseits entwickelt sie Lösungen, die in anderen Sektoren Emissionen vermeiden helfen. Hocheffiziente Dämmstoffe senken den Energiebedarf von Gebäuden, leichte Kunststoffe reduzieren den Treibstoffverbrauch von Fahrzeugen, und moderne Katalysatoren ermöglichen energiesparende chemische Prozesse. Innovative Beschichtungen verlängern die Lebensdauer von Produkten und sparen dadurch Ressourcen. Die Nachhaltigkeit in der Oberflächentechnik zeigt exemplarisch, wie chemische Produkte zum Klimaschutz beitragen können.

Innovative Technologien zur CO2-Reduktion

Zukunftsweisende Technologien wie Carbon Capture and Storage (CCS) und Carbon Capture and Utilization (CCU) gewinnen an Bedeutung. Bei CCS wird CO2 direkt an der Quelle abgeschieden und in geologischen Formationen dauerhaft gespeichert. CCU nutzt das abgeschiedene Kohlenstoffdioxid als Rohstoff für die Herstellung synthetischer Kraftstoffe, Kunststoffe oder Baustoffe. Beide Technologien sind besonders für Industriezweige relevant, in denen prozessbedingte Emissionen schwer vermeidbar sind.

Grüner Wasserstoff bietet ein weiteres großes Potenzial. Durch Elektrolyse mit erneuerbarem Strom erzeugt, kann er fossile Brennstoffe in energieintensiven Prozessen ersetzen. In der Stahlproduktion könnte Wasserstoff den Koks ersetzen und damit die prozessbedingten CO2-Emissionen nahezu eliminieren. Die chemische Industrie nutzt Wasserstoff bereits heute als Rohstoff und könnte durch grünen Wasserstoff ihre Klimabilanz deutlich verbessern.

Rolle der Oberflächentechnik bei der Emissionsreduktion

Die Oberflächentechnik leistet einen wichtigen Beitrag zur Reduktion des CO2-Ausstoß Industrie Deutschland. Moderne Beschichtungssysteme schützen Bauteile vor Korrosion und Verschleiß, verlängern deren Lebensdauer und vermeiden dadurch die energieintensive Neuproduktion. Hocheffiziente Kühlschmierstoffe reduzieren den Energiebedarf bei der Metallbearbeitung. Niedertemperatur-Phosphatierungen arbeiten bei deutlich geringeren Temperaturen als konventionelle Verfahren und sparen dadurch erheblich Energie.

No-Rinse-Verfahren eliminieren ganze Spülstufen und reduzieren den Wasser- und Energieverbrauch. Durch die Entwicklung langlebiger Prozesschemikalien mit langen Standzeiten sinkt der Verbrauch und damit auch der CO2-Ausstoß bei der Herstellung. Die Aufbereitung und Wiederverwendung verbrauchter Chemikalien schließt Stoffkreisläufe und vermeidet Emissionen aus der Entsorgung und Neuproduktion.

Herausforderungen und Zukunftsperspektiven

Trotz erheblicher Fortschritte stehen Industrie Klimawandel vor großen Herausforderungen. Die vollständige Dekarbonisierung energieintensiver Prozesse erfordert massive Investitionen in neue Technologien und Infrastrukturen. Der Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft, die Elektrifizierung von Hochtemperaturprozessen und die Implementierung von CCS-Technologien benötigen Zeit und erhebliche finanzielle Mittel.

Gleichzeitig bieten sich Chancen durch Innovation und technologischen Fortschritt. Die Digitalisierung ermöglicht präzisere Prozessführung und Energiemanagement. Künstliche Intelligenz optimiert Produktionsprozesse in Echtzeit und minimiert Ausschuss. Neue Materialien und Katalysatoren machen Prozesse effizienter und selektiver.

Ohne verstärkte Anstrengungen in der Grundlagenforschung lässt sich das Problem kaum lösen. Unternehmen können die Ergebnisse der Grundlagenforschung für die angewandte Forschung zum Klimaschutz nutzen. Bis sich daraus wirksame Einsparungen von Treibhausgasemissionen ergeben, ist es wichtig, dass Politik und Wirtschaft gemeinsam verbindliche Klimaziele festlegen und deren Umsetzung durch geeignete Rahmenbedingungen fördern. Instrumente wie der CO2-Zertifikathandel schaffen wirtschaftliche Anreize für Emissionsreduktionen und fördern Investitionen in klimafreundliche Technologien.

______________________________________________________________________________________________
Informationsquellen
[1] https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/treibhausgas-emissionen
[2] https://www.destatis.de/DE/Presse/Pressemitteilungen/2021/12/PD21_551_435.html
[3] Umweltbundesamt, Pressemitteilung Nr. 15/2022 vom 15.03.2022