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Büro für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag Büro für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag

Informationen zur Untersuchung

Alternative Technologiepfade für die Emissionsreduktion in der Grundstoffindustrie

Themenbereich: Energie, Ressourcen, Umwelt
Analyseansatz: TA-Projekt
Themeninitiative: Ausschuss für Wirtschaft und Energie
Status: laufend
Bearbeitungsstand: Gutachtersuche
Laufzeit: 2021 bis 2022

Thematischer Hintergrund

Der Industriesektor ist nach dem Energiesektor mit rund 23 % der Gesamtemissionen der zweitgrößte Emittent von Treibhausgasen in Deutschland. Laut dem Bundes-Klimaschutzgesetz sollen die Treibhausgasemissionen dieses Sektors bis 2030 um rund 50 % gegenüber 1990 (rund 25 % gegenüber 2019) reduziert werden, um das Ziel einer weitgehenden Klimaneutralität bis 2050 erreichen zu können.

Die dem Industriesektor zugerechneten Treibhausgasemissionen sind aktuell zu rund zwei Dritteln energiebedingt (Verbrennung von fossilen Brennstoffen zur Bereitstellung von Prozesswärme, Dampf oder mechanischer Energie) und zu rund einem Drittel prozessbedingt (in der Zementindustrie beispielsweise verursacht durch das Brennen von Zementklinker, wobei die eingesetzten Rohstoffe zu einem Drittel aus mineralisiertem CO2 bestehen). Nicht außer Acht zu lassen sind außerdem CO2-Emissionen, die nach der Nutzungsphase von Produkten aus fossilem Kohlenstoff (z. B. Kunststoffe) durch Verbrennung oder Abbauprozesse entstehen. Diese Emissionen werden zwar anderen Sektoren zugerechnet, haben ihren Ursprung aber in der Industrieproduktion. Dies gilt gleichermaßen für die aus dem Fremdstrombezug verursachten CO2-Emissionen, die dem Energiesektor zugerechnet werden. Minderungsmaßnahmen im Industriesektor können ihre Wirkung daher auch in anderen Sektoren entfalten.

Wesentliche Ansätze zur Reduktion der energiebedingten Emissionen umfassen Effizienzsteigerungen sowie die Nutzung weitgehend CO2-neutraler Energieträger. Optionen zur Reduktion der abfallbedingten Emissionen sind die Verlängerung der Nutzungsdauer bzw. Erhöhung der Recyclingraten für kohlenstoffhaltige Produkte oder die Nutzung alternativer Kohlenstoffquellen, z. B. Biomasse. Die größte Herausforderung aber stellt die Reduktion der prozessbedingten Treibhausgasemissionen dar, da hierzu grundlegende Umstellungen der konventionellen industriellen Prozesse und/oder die Substitution von Rohstoffen oder Produkten erforderlich sind. Ist eine Emissionsreduktion im erforderlichen Ausmaß technisch, wirtschaftlich oder aus anderen Gründen nicht möglich, verbleibt die Option zur Abscheidung und Nutzung (Carbon Capture and Utilization [CCU]) bzw. Speicherung von CO2 beispielsweise in geologischen Formationen (Carbon Capture and Storage [CCS]).

Die Potenziale neuer emissionsarmer Technologiepfade hängen von vielen Faktoren ab, angefangen von der technischen Realisier- und Skalierbarkeit über die Wirtschaftlichkeit und – im Falle von Stoffsubstitutionen – die Rohstoffverfügbarkeiten bis hin zu den Eigenschaften der durch veränderte Prozesse oder Rohstoffe erzeugten Produkte. Da die Transformation in vielen Industriesektoren notwendigerweise mit einem umfassenden Umbau der konventionellen Technologien, Produktionsprozesse, Stoffströme, Wertschöpfungsketten und etablierten Geschäftsmodelle einhergeht, sind neben nicht beabsichtigten umweltbezogenen Effekten schließlich auch wirtschaftliche und soziale Auswirkungen auf die betroffenen Industrien, die vor- und nachgelagerten Branchen (z. B. Energie, Anlagenbau, Bauwirtschaft, Automobil) sowie – u. a. vor dem Hintergrund von Carbon-Leakage-Risiken – generell auf den Wirtschaftsstandort Deutschland in den Blick zu nehmen.

Ziel und Vorgehensweise

Vor diesem Hintergrund zielt das TA-Projekt »Alternative Technologiepfade für die Emissionsreduktion in der Grundstoffindustrie« darauf ab, mögliche Wege für eine (weitgehend) klimaneutrale, umweltgerechte, wirtschafts- und sozialverträgliche Transformation der energieintensiven Grundstoffindustrie in Deutschland bis 2050 aufzuzeigen und die dafür notwendigen politischen Handlungsnotwendigkeiten zu benennen.

Dazu soll ein aktueller Sachstand zu alternativen emissionsarmen Technologielösungen und Herstellungsverfahren für die energieintensive Grundstoffindustrie erarbeitet werden (Stand von Wissenschaft und Technik, technische und industrielle Umsetzbarkeit und Skalierbarkeit etc.). Für die Optionen wird die Wirtschaftlichkeit gegenüber den konventionellen Verfahren abgeschätzt, zudem werden vorhandene Hürden und Hemmnisse für die Adoption der Technologielösungen im dafür erforderlichen großindustriellen Maßstab beleuchtet (z. B. regulatorische Hürden, Widerstände in der Wirtschaft).

Auf dieser Grundlage soll eine Modellierung für das System der energieintensiven Grundstoffindustrie in Deutschland entwickelt werden. Im Rahmen von Simulationsexperimenten sollen die Wirkungen unterschiedlicher politischer Maßnahmenbündel auf die künftige Entwicklung der Grundstoffindustrie sowie die sozioökonomischen und ökologischen Folgen dieser Entwicklungspfade untersucht werden. Ziel ist es, unter den möglichen Entwicklungspfaden solche zu identifizieren, die für eine klimaneutrale, wirtschafts-, sozial- und umweltverträgliche Transformation der Grundstoffindustrie bis 2050 am besten geeignet erscheinen, und die dafür erforderlichen politischen Weichenstellungen zu benennen.

Stand der Projektbearbeitung

Derzeit werden Gutachter/-innen gesucht. Im Rahmen des Gutachtens sollen der aktuelle Entwicklungsstand und die Anwendungs- und Einsparpotenziale von alternativen Technologielösungen erfasst werden. Außerdem sollen die Modellierung und Simulation entwickelt werden, um mögliche Entwicklungspfade für die energieintensive Grundstoffindustrie in Deutschland unter den Bedingungen unterschiedlicher politischer Interventionsszenarien durchzuspielen und die Folgen dieser Entwicklungspfade zu analysieren.

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