Marktbericht zur CO₂-Abscheidung und -Speicherung: Größe, Marktanteil und Trendanalyse nach Technologie (Abscheidung vor der Verbrennung, Oxyfuel-Abscheidung, Abscheidung nach der Verbrennung), nach Endverbraucherbranche (Öl und Gas, Kohle- und Biomassekraftwerke, Eisen und Stahl, Chemie) und nach Region (Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Naher Osten und Afrika, Lateinamerika), Prognosen, 2025–2033

Marktwachstumsfaktoren

Die zunehmende Präferenz für die CO2-Injektion zur verbesserten Erdölgewinnung (EOR)

CCS (Carbon Capture and Storage) umfasst die CO₂-Entfernung aus großen Emissionsquellen, darunter Fabriken und Kraftwerke, die fossile Brennstoffe oder Biomasse nutzen. Die Öl- und Gasindustrie kann das abgeschiedene CO₂ häufig nutzen, indem sie es an Industrieanlagen verkauft oder zur Steigerung der Ölgewinnung in den Untergrund injiziert. Ein etabliertes Verfahren zur Steigerung der Ölgewinnung (EOR) ist die CO₂-Injektion in aktive Ölfelder. CO₂ erhöht den Gesamtdruck im Reservoir und drückt so das Öl in die Förderbohrungen. Bei der CO₂-EOR verbleibt ein Teil des injizierten CO₂ im Untergrund. Eine dauerhafte CO₂-Speicherung ist möglich, wenn das an die Oberfläche aufsteigende CO₂ abgetrennt und in den Kreislauf zurückgeführt wird.

Weltweit wird erwartet, dass CO₂-EOR zwischen 190 und 430 Milliarden Barrel Öl fördern kann. Nach Jahren schleppender Fortschritte und geringer Investitionen wächst das Interesse an CCS (Carbon Capture and Storage) allmählich. In den letzten Jahren wurden über 30 kommerzielle Projekte angekündigt. Dank ambitionierterer Klimaziele und erhöhter Investitionsanreize hat CCS enorm an Bedeutung gewonnen; für 2021 sind über 100 weitere Standorte geplant.

Als eine der wenigen Möglichkeiten zur Reduzierung von Emissionen der Schwerindustrie und zur Kohlenstoffbindung ist die CCS-Technologie unerlässlich, um die Klimaneutralitätsziele zu erreichen. Die CO₂-Injektion zur Steigerung der Erdölförderung (EOR) kann die Ölproduktion deutlich erhöhen und so den weltweit steigenden Energiebedarf decken. Gleichzeitig wird CO₂ sicher in bestehenden Ölfeldern gespeichert, um die CO₂-Emissionen in die Atmosphäre zu senken. Davon profitiert der globale Markt weltweit.

Hemmende Faktoren

Erhöhte Investitionen in Schiefergas

Die Entstehung von Schieferöl und -gas zählt zu den wichtigsten Entwicklungen im Energiesektor mit langfristigen Auswirkungen. Während die USA bereits seit vielen Jahren Schiefergas fördern, haben jüngste Forschungen und Entdeckungen in anderen Teilen der Welt die globale Energielandschaft verändert. Markttrends sprechen dafür, dass Schiefergasunternehmen ihre Investitionen erhöhen sollten. Die Sorgen um die Energiesicherheit, die eine Zeit lang in Vergessenheit geraten waren, wurden durch den jüngsten deutlichen Anstieg der Gas- und Stromkosten in Europa und den Anstieg der Benzinpreise in den USA im vergangenen Herbst neu entfacht. Dies wirkt sich nachteilig auf den Markt für CO₂-Abscheidung und -Speicherung aus.

Die chinesische Regierung subventioniert die Kosten und lockert die Vorschriften für die Schiefergasförderung im Land, um das Wachstum des Sektors zu fördern. Die chinesische Provinz Guizhou bot in einer staatlichen Auktion sechs Schiefergas-Explorationsblöcke mit Größen zwischen 56,8 und 159,2 Quadratkilometern an. Sinopec gab im April 2021 bekannt, dass Chinas größtes Schiefergasprojekt einen Produktionsanstieg von 20 % im Vergleich zum Vorjahr verzeichnete. Dieser Anstieg folgte auf die Meldung von Sinopec, dass das Unternehmen in diesem Jahr 28 weitere Bohrungen in Betrieb genommen hatte. Das Wachstum der Schiefergasförderung kann somit dem weltweiten Anstieg der Investitionen und Explorationsaktivitäten im Bereich von Technologien wie CO₂-Abscheidung und -Speicherung (CCS) sowie neuen Wasserstoffprojekten entgegenwirken.

Wichtigste Marktchancen

Die zunehmende Sichtbarkeit der Bioenergie-Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (BECCS)

Die Geoengineering-Technik BECCS (Bioenergie mit CO₂-Abscheidung und -Speicherung) ersetzt fossile Brennstoffe und entfernt gleichzeitig Kohlendioxid aus der Atmosphäre. BECCS soll dazu beitragen, dass die CO₂-Emissionen nicht das Emissionsziel überschreiten. BECCS ist eine Abteilung eines CCS-Technologieunternehmens. Seit jeher nutzen Menschen Bioenergie zur Wärmeerzeugung. Bioethanol dient als Kraftstoff für Autos, und Biomasse wird zur Stromerzeugung verbrannt. BECCS kombiniert die Nutzung von Biomasse als Brennstoff mit der Abscheidung und Speicherung des bei der Energiegewinnung aus Biomasse freigesetzten CO₂.

Weltweit gibt es derzeit fünf Anlagen, die die BECCS-Technologie nutzen. Diese Anlagen scheiden jährlich etwa 1,5 Millionen Tonnen CO₂ ab. Die BECCS-Technologie birgt großes Potenzial. Die größte (im Hinblick auf die Energieerzeugung) und lukrativste Anwendung von BECCS ist die Bioethanolproduktion mit CCS. Die Technologie hierfür ist bereits entwickelt. Eine weitere wichtige Anwendung von BECCS ist die Abfallverwertung zur Energiegewinnung (Waste-to-Energy, WtE). Dies eröffnet Wachstumschancen für den Markt für CO₂-Abscheidung und -Speicherung.

Marktsegmentierung

Technologie-Einblicke

Technologisch gliedert sich das Verfahren in Vorverbrennungsabscheidung, Oxyfuel-Verbrennungsabscheidung und Nachverbrennungsabscheidung. Die Vorverbrennungsabscheidung wird voraussichtlich den größten Umsatzanteil im Prognosezeitraum generieren. Bei der Vergasung und Reformierung entsteht ein gasförmiger Brennstoff, das sogenannte Synthesegas (Syngas), das hauptsächlich aus Wasserstoff (H₂), Kohlenmonoxid und CO₂ besteht. Die Vorverbrennungsabscheidung trennt das dabei entstehende Kohlendioxid (CO₂) ab. Dabei wird der Brennstoff aus festem, flüssigem oder gasförmigem Zustand in ein Gemisch aus Wasserstoff und Kohlendioxid umgewandelt. Der Primärbrennstoff wird in Vorverbrennungsanlagen in einem Reaktor mit Dampf, Luft oder Sauerstoff verarbeitet, um ein Gemisch hauptsächlich aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff (Synthesegas) zu erzeugen.

Zur Trennung von H₂ und CO₂ konzentrieren sich die Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten im Bereich der Vorverbrennung auf verbesserte Lösungsmittel, feste Sorptionsmittel und Membransysteme. Dabei liegt der Fokus insbesondere auf Hochtemperatur-/neuartigen Materialien, Prozessintensivierung und Nanomaterialien. Auch innovative Ansätze wie Hybridtechnologien, die die Eigenschaften verschiedener Technologien vereinen, werden erforscht.

Der zweitgrößte Anteil wird voraussichtlich auf die Nachverbrennungsabscheidung entfallen. Kohlendioxid wird mithilfe von Nachverbrennungsanlagen aus den Abgasen abgetrennt, die bei der Verbrennung des Primärbrennstoffs in Gegenwart von Luft entstehen. Diese Systeme verwenden typischerweise ein flüssiges Lösungsmittel, um die geringe Menge an Kohlendioxid in den Abgasströmen, in denen Stickstoff überwiegt, zu absorbieren. Durch die Absorption in einem geeigneten Lösungsmittel kann Kohlendioxid aus den Verbrennungsabgasen entfernt werden. Dieses Verfahren wird als Nachverbrennungsabscheidung bezeichnet. Das Lösungsmittel gibt das absorbierte Kohlendioxid frei, das anschließend zur Speicherung und zum Transport komprimiert wird.

Endnutzer-Einblicke

Die Endverbraucherbranchen sind Öl & Gas, Kohle- & Biomassekraftwerke, Eisen & Stahl sowie Chemie. Der Öl- & Gassektor wird voraussichtlich den größten Umsatzanteil erzielen und mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 5,47 % wachsen. Die CO₂-Abscheidung und -Speicherung (CCS) wird im Öl- & Gassektor eingesetzt, um die Menge der in die Atmosphäre freigesetzten Treibhausgase zu reduzieren. Der Öl- & Gassektor hat CCS-Verfahren zur Steigerung der Erdölförderung entwickelt, bei denen Kohlendioxid in tiefen, Onshore- oder Offshore-Gesteinsformationen gespeichert wird. Unter bestimmten Umständen sind diese Technologien für salzhaltige Formationen und Öl- & Gasfelder wirtschaftlich rentabel. In der Ölindustrie wird Kohlendioxid häufig zur Steigerung der Erdölförderung (EOR) aus bestehenden Ölfeldern eingesetzt. Dadurch wächst der Markt für CO₂-Abscheidung und -Speicherung.

Der Sektor der Kohle- und Biomassekraftwerke wird den zweitgrößten Anteil ausmachen. Eine der bedeutendsten Kohlendioxidquellen ist die Stromerzeugung aus Kohle. Die zur Stromerzeugung verwendete Kohle wird zumeist in Kohlenstaubkesseln verbrannt, wodurch ein Rauchgasstrom unter Atmosphärendruck mit einem Kohlendioxidgehalt von bis zu 14 Vol.-% entsteht. Eine der CCP-Technologien, die neue und möglicherweise effizientere IGCC-Technologie (Integrated Gasification Combined Cycle), wurde für die Stromerzeugung aus Kohle, Schweröl und kohlenstoffhaltigen Reststoffen entwickelt.

Da Pflanzen, die Biomasse als primären oder ergänzenden Brennstoff nutzen, möglicherweise eine Gutschrift für den während des Biomasse-Wachstumszyklus aus der Atmosphäre aufgenommenen Kohlenstoff erhalten können, könnte die Forderung nach einer Reduzierung der Netto-Kohlendioxidemissionen zu einer verstärkten Nutzung von Biomasse als Brennstoff führen.

Regionalanalyse

Nordamerika wird voraussichtlich den Weltmarkt dominieren und mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 6,6 % wachsen. Der nordamerikanische CCS-Markt dürfte aufgrund der steigenden Nachfrage nach sauberen Technologien und des zunehmenden Einsatzes von CO₂ bei EOR-Verfahren florieren. Laut dem Global CCS Institute waren im Jahr 2020 weltweit 24 CO₂-Abscheidungs- und -Injektionsanlagen in Betrieb, davon 12 in den Vereinigten Staaten.

Zu den Sektoren in den USA, in denen CO₂ abgeschieden und injiziert wird, gehören die Chemie-, Wasserstoff-, Düngemittel-, Erdgas- und Stromerzeugung. Diese Anlagen fangen CO₂ auf und injizieren es, um es entweder unterirdisch in geologischen Formationen zu speichern oder zur Steigerung der Ölförderung aus erschöpften Ölfeldern zu nutzen. Dieses Verfahren wird als verbesserte Ölgewinnung (Enhanced Oil Recovery, EOR) bezeichnet.

Trends auf dem europäischen Markt für CO2-Abscheidung und -Speicherung