Startup aus Minn. nutzt Anlagen, um CO2-Emissionen einzufangen

Ein Startup-Unternehmen aus Minneapolis möchte führend auf dem aufstrebenden Markt für Kohlenstoffabscheidung und -speicherung werden.

Carba, Mitbegründer eines Chemieingenieurprofessors der University of Minnesota und eines ehemaligen Studenten, hat einen tragbaren Reaktor entwickelt, der Pflanzenabfälle in eine kohleähnliche Substanz namens Biokohle umwandelt. Dieses Material kann dann vergraben werden, um den Kohlenstoff für Generationen einzuschließen.

Die Unterstützer des Unternehmens glauben, dass es sich um eine kostengünstige und energieeffiziente Methode zur Entfernung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre handeln könnte – etwas, das laut dem neuesten Bericht des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen, der am Montag veröffentlicht wurde, notwendig sein wird, um die verheerendsten Auswirkungen des Klimawandels zu verhindern .

„Es gibt ein riesiges Problem mit negativen Emissionen und niemand verfügt über die Technologie, um es zu skalieren, ohne eine Menge Energie oder Kapital zu verbrauchen“, sagte Andrew Jones, Gründer und CEO von Carba. „Wir glauben, dass wir diese Nuss geknackt haben.“

Bäume und Pflanzen sind die größten Kohlenstoffsenken der Welt. Durch Photosynthese speichern sie ihr Leben lang Kohlendioxid, doch nach ihrem Tod zerfallen sie und geben diesen Kohlenstoff wieder an die Atmosphäre ab.

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Die Technologie von Carba bietet stattdessen eine Möglichkeit, dies in einer festen Form zu fixieren. Das Unternehmen verspricht, einen Bruchteil der Energie anderer Technologien zu verbrauchen, beispielsweise durch Direct-Air-Capture-Methoden. Darüber hinaus erfordern diese Technologien entweder zentralisierte Anlagen oder Investitionen in Höhe von Hunderten Millionen Dollar pro Standort.

Carbas Antwort: Lassen Sie Bäume und Pflanzen die Aufgabe übernehmen, der Atmosphäre Kohlenstoff zu entziehen, und binden Sie diese Biomasse dann in eine stabile Form, bevor sie zerfallen kann. Jones ist der Ansicht, dass Pflanzenkohle vergraben werden sollte, um jegliche Möglichkeit einer Kohlenstofffreisetzung auszuschließen.

„Wenn wir den gesamten Biomasseabfall da draußen ernten und ihn in etwas Stabileres wie Holzkohle umwandeln und ihn dann unter der Erde vergraben, kehren wir den Kohlebergbauprozess um“, sagte Jones. „Wir können 1 Billion Tonnen CO2, das wir ausgegraben und in die Luft gebracht haben, in die Bäume und Pflanzen einsaugen, ihr Abfallprodukt nehmen, es unter der Erde vergraben und auf unbestimmte Zeit lagern.“

Das Unternehmen wurde kürzlich von Grid Catalyst, einem Beschleuniger für saubere Energie in Minnesota, zum Finalisten für ein Inkubatorprogramm ernannt und arbeitet mit dem Müll- und Recyclingriesen Waste Management zusammen, um seinen ersten Reaktor in einer Abfallentsorgungsanlage in Twin Cities einzusetzen.

Waste Management sagte in einer vorbereiteten Erklärung, dass es seine Kohlenstoffemissionen bis 2032 um 42 % reduzieren will und Pflanzenkohle als mögliche Lösung sieht. Holzabfälle werden in der Vorstadtanlage derzeit entweder zu Kompost verarbeitet oder zur Energiegewinnung verbrannt.

Das Unternehmen ist „hocherfreut, mit Carba bei diesem Nachhaltigkeitsforschungsprojekt zusammenzuarbeiten, das das Potenzial hat, greifbare wissenschaftliche Fortschritte auf dem Weg zu Klimalösungen zu demonstrieren.“

Jones sagte, Biokohle biete Vorteile für die Abfallwirtschaft. Es trägt dazu bei, umweltschädliche Elemente wie die fluoridierten Chemikalien (allgemein bekannt als PFAS), Quecksilber, Methan und Gerüche einzudämmen. „Das ist ein Vorteil für die gesamte Gemeinschaft“, sagte er.

Nina Axelson, Gründerin und Präsidentin von Grid Catalyst, sagte, Carba verschmelze Energieinnovation und Ökosysteme für saubere Energie. „Ich habe das Gefühl, dass Carba genau zwischen diesen beiden liegt, weil es sich um eine Kohlenstoffabscheidungstechnologie handelt, aber ihre Technologie hat eine sehr große Energieeffizienzkomponente“, sagte sie.

Jones lernte den Mitbegründer Paul Dauenhauer 2005 während seines Chemiestudiums an der University of Minnesota kennen. Dauenhauer ist Inhaber einer Stiftungsprofessur, betreibt sein eigenes Forschungslabor und hat zahlreiche Auszeichnungen gewonnen, darunter 2020 einen „Genius Grant“ der MacArthur Foundation. Der Serienunternehmer hat seine Forschung in drei Start-up-Unternehmen im Bereich Biomasse ausgeweitet.

Die beiden gründeten zuvor gemeinsam die Activated Research Company, die chemische Analysen für Treibhausgase, Biokraftstoffe, nachhaltige Flugkraftstoffe, Flugzeugtreibstoffe und Pyrolyseprodukte anbietet.

Eine kostengünstige, skalierbare Technologie wie Carba sei der Schlüssel zur Bekämpfung der CO2-Emissionen, sagte Dauenhauer. Der Energieverbrauch beträgt nur einen Bruchteil dessen, was eine direkte Luftabscheidung verbrauchen würde. „Ich denke, dass viele Leute vielleicht gut in Chemie oder Physik sind und wissen, wie man Kohlenstoff bindet, aber nicht wissen, wie man es kostengünstig macht“, sagte er. „Man muss jeden Cent in der Verarbeitungs- und Logistikkette einsparen, um diesen Kohlenstoff unter die Erde zu bringen. Und genau darin zeichnen wir uns aus.“

Allein der nordamerikanische Markt erzeugt jährlich eine Milliarde Tonnen Biomasse, was bedeutet, dass das Unternehmen nicht durch Engpässe in der Lieferkette eingeschränkt werden sollte. Die Technologie von Carba ist außerdem rohstoffunabhängig, sodass alle Abfallmaterialien verwendet werden können, die günstig verfügbar sind.

Die mobilen Reaktoren können zu verschiedenen Abgabestellen fahren, um die Kilometer zu reduzieren, die LKW-Fahrer beim Transport von Biomasse zurücklegen müssen. Die Reaktoren haben die Größe eines Holzhackers und erhitzen Pflanzenabfälle in einer sauerstoffarmen Umgebung auf eine Temperatur, die etwa der eines kommerziellen Pizzaofens entspricht. Dies geschieht in einem Prozess, der als Torrefizierung bekannt ist.

Carba habe zunächst über den Bau einer Biomasseanlage nachgedacht, sei dann aber zu dem Schluss gekommen, dass dies zu lange dauern und zu viel kosten würde und jahrelange Studien und Genehmigungen erfordern würde, sagte Jones. Dies bleibt jedoch das Problem der Kohlenstoffabscheidungsanlagen in Kohle- oder anderen Kraftwerken für fossile Brennstoffe – die Kosten können bis zu einer Milliarde US-Dollar betragen und der Aufbau der Infrastruktur dauert Jahre.

Mehrere andere Unternehmen verfolgen ähnliche Ansätze zur Kohlenstoffabscheidung. CDR.fyi, eine von der Community betriebene Initiative zur Überwachung des Marktes für die Kohlenstoffentfernung, schrieb in einem Medium-Beitrag, dass Biokohle letztes Jahr 87 % des vom Markt entfernten Kohlenstoffs lieferte. Von den zehn aktivsten Unternehmen zielten neun auf Biokohle zur Kohlenstoffentfernung ab.

Jones und Dauenhauer schrieben einen von Experten begutachteten Artikel für ACS Engineering, in dem sie berichteten, dass torrierter Kohlenstoff im Vergleich zur direkten Kohlenstoffabscheidung nur einen geringen Energieaufwand erfordert.

Carba geht davon aus, dass der Bioreaktor weniger als 200 US-Dollar kosten wird, um eine Tonne Biomasse aufzuspalten. Durch den Verkauf von Krediten auf dem sich entwickelnden Markt für Kohlenstoffentfernung sollte Carba die Produktionskosten des Bioreaktors mehr als decken und Gewinne erwirtschaften, sagte Jones.

Carba plant, die Reaktoren zu bauen und zu besitzen, wobei die Einnahmen aus dem Verkauf von Emissionszertifikaten auf freiwilligen Märkten stammen. Die Märkte belohnen die Produzenten mit mehr Geld für die Dauerhaftigkeit, definiert als Kohlenstoffspeicherung für mindestens 100 Jahre.

Laut Fortune Business Insights wird der weltweite Markt für Kohlenstoffentfernung voraussichtlich von fast 2 Milliarden US-Dollar im Jahr 2020 auf 7 Milliarden US-Dollar im Jahr 2028 wachsen. CDR.fyi berichtet, dass im vergangenen Jahr 593.000 Tonnen Kohlenstoff gekauft wurden, ein Anstieg von 533 % gegenüber 2021.

Letztes Jahr gaben Stripe, Alphabet, Shopify, Meta, McKinsey Sustainability und eine Handvoll anderer Unternehmen bekannt, dass sie 925 Millionen US-Dollar in Unternehmen zur CO2-Entfernung investieren würden. Mehr als 3.000 Unternehmen haben sich verpflichtet, in Zukunft Netto-Null zu erreichen, ein Ziel, das wahrscheinlich zum Kauf von Gutschriften zur Kohlendioxidentfernung bei Puro.Earth, Carbonfuture oder anderen Marktplätzen führen wird.

Jones identifizierte die Reise-, Banken- und Technologiebranche als führend auf dem Markt für die Kohlendioxidentfernung, wobei sogar Öl- und Gasunternehmen Interesse bekundeten.

Brendan Jordan, Vizepräsident des Great Plains Institute, sagte, Technologien und Märkte zur Kohlenstoffentfernung würden für die Reduzierung globaler Treibhausgase immer wichtiger. Die Internationale Energieagentur und der Zwischenstaatliche Ausschuss für Klimaänderungen prognostizieren, dass die Welt „das CO2-Budget überschreiten wird, und deshalb besteht so großes Interesse an Strategien zur Kohlenstoffentfernung“, sagte er.

Frank ist ein unabhängiger Journalist und Berater mit Sitz in St. Paul und langjähriger Mitarbeiter von Midwest Energy News. Seine Artikel wurden in mehr als 50 Publikationen veröffentlicht, darunter Minnesota Monthly, Wired, der Los Angeles Times, der Minneapolis Star Tribune, Minnesota Technology, Finance & Commerce und anderen. Frank war außerdem Humphrey Policy Fellow an der University of Minnesota, Dozent für Fulbright-Journalismus in Pakistan und Albanien und Programmdirektor des World Press Institute am Macalester College. Frank deckt den Bundesstaat Minnesota ab.