CO2 langfristig binden: Pilotprojekt im Klärwerk Bülk startet

Die Landeshauptstadt Kiel erprobt gemeinsam mit dem Hamburger Start-up Planeteers GmbH ein Verfahren, mit dem Kohlendioxid langfristig gebunden und in der Ostsee gespeichert werden kann. Die geplante Pilotanlage kann jährlich bis zu 625 Tonnen CO₂ abscheiden und speichern. Bei dem Verfahren gelangt Wasser mit einer erhöhten Alkalinität, also einem höheren pH-Wert, in die Förde. Das GEOMAR-Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel untersucht im Rahmen einer wissenschaftlichen Begleitforschung, ob die Alkalinitätserhöhung messbare Veränderungen in der marinen Umwelt bewirkt. Die Untersuchungen werden durch das Ministerium für Energiewende, Klimaschutz, Umwelt und Natur des Landes Schleswig-Holstein (MEKUN) gefördert.

„Das Pilotprojekt kann ein weiteres Puzzleteil für ein klimaneutrales Klärwerk Bülk sein. Wir wollen die Möglichkeiten nutzen, die sich am Standort bieten, und zugleich technologieoffen die Entwicklung neuer Verfahren zum Schutze der Umwelt fördern. Um klimafreundlicher zu werden, müssen wir Emissionen vermeiden, aber auch neue Wege gehen. Genau das tun wir nun in Bülk“, sagt Kiels Umweltdezernentin Alke Voß.

Staatssekretär Joschka Knuth (MEKUN) erklärt: „In Schleswig-Holstein gehen auch unsere Unternehmen und Neugründungen mit Innovationen beim Klimaschutz voran. Schon lange sorgen wir mit dem Ausbau Erneuerbarer Energien für bundesweit spürbare Wirkungen beim Klimaschutz. Um weltweit unsere Klimaziele zu erreichen, wird die Menschheit zusätzlich CO₂ dauerhaft aus der Atmosphäre entfernen müssen. Dafür brauchen wir neue Verfahren – und Pilotprojekte, in denen wir sie verantwortungsvoll unter realen Bedingungen erproben. Genau das macht Planeteers am Klärwerk Bülk. Unverzichtbar ist dabei eine unabhängige wissenschaftliche Begleitung. Deshalb beteiligt sich das MEKUN an der Finanzierung des vom GEOMAR durchgeführten Monitorings, das mögliche Auswirkungen auf marine Ökosysteme untersucht.“ 

Technisch beschleunigte „Verwitterung“ statt CO₂-Ausstoß in die Atmosphäre

Im Klärwerk Bülk entsteht aus dem bei der Abwasserreinigung anfallenden Klärschlamm Biogas. Dieses wird im klärwerkseigenen Blockheizkraftwerk zur Energieerzeugung (Strom und Wärme) genutzt. Bei der Verbrennung des Biogases entsteht jedoch auch CO₂. Genau da setzt das Verfahren der Planeteers GmbH an: Das CO₂ wird nicht in die Atmosphäre abgegeben, sondern direkt vor Ort abgeschieden und chemisch in eine gelöste Form überführt, die im Meerwasser über lange Zeiträume verbleiben kann.

Das Unternehmen ahmt damit einen natürlichen Prozess nach – die Verwitterung von Carbonatgestein (z.B. Kalkstein): In der Natur reagiert CO₂ mit Wasser zu Kohlensäure. Diese kann Carbonatgestein lösen, und in der Reaktion damit wird das CO₂ in Hydrogencarbonat (HCO₃-) überführt. Dieses gelangt natürlicherweise mit dem Wasser ins Meer. Die Planeteers-Anlage beschleunigt diesen Verwitterungsprozess technisch von geologischen Zeiträumen auf wenige Minuten. Das so behandelte Wasser wird anschließend über den bestehenden Auslauf des Klärwerks in die Ostsee eingeleitet. Dort kann der zusätzliche gelöste Kohlenstoff – abhängig von Durchmischung, Strömung und chemischem Gleichgewicht – über Zeiträume von mehr als 1000 Jahren verbleiben.

Der Standort Bülk bietet für das Pilotprojekt günstige Voraussetzungen: Das für den Prozess benötigte CO₂ fällt direkt am Blockheizkraftwerk an. Außerdem stehen eine geeignete Fläche und große Mengen Wasser zur Verfügung. Für die erste Betriebsphase wird gereinigtes Abwasser aus dem Ablauf der Kläranlage verwendet. Das benötigte Kalkgestein wird aus möglichst nahe gelegenen Abbaustätten angeliefert.

Wie wirkt sich zusätzliche Alkalinität in der Ostsee aus?

Die Auswirkungen der zusätzlichen Alkalinität auf die Ostsee werden wissenschaftlich untersucht. Der Auslauf des Klärwerks Bülk weist bereits heute aufgrund des harten Trinkwassers eine erhöhte Alkalinität auf. Am bestehenden Einleitpunkt ist sie mehr als doppelt so hoch wie der natürliche Hintergrundwert der Ostsee. Durch das Verfahren von Planeteers soll sich dieser Wert um maximal neun Prozent erhöhen.

Das GEOMAR führt dazu ein unabhängiges Monitoring durch, bei dem zum Beispiel die chemischen Veränderungen im Wasser, die räumliche und zeitliche Ausbreitung der Einleitung und mögliche Effekte auf biologische Prozesse erfasst werden. 

„Für uns ist es wissenschaftlich spannend zu untersuchen, wie sich die hohe Alkalinität auf die regionale Meeresumwelt auswirkt. Die Ergebnisse können wichtige Erkenntnisse für die Forschung zur Alkalinitätserhöhung liefern – einem Ansatz, der künftig bei der Entnahme von CO₂ aus der Atmosphäre und damit beim Ausgleich schwer vermeidbarer Restemissionen eine Rolle spielen könnte“, sagt Andreas Oschlies, Professor für marine biogeochemische Modellierung am GEOMAR.

Alkalinitätserhöhung ist eine der diskutierten Optionen, mit denen CO₂ im Ozean langfristig gespeichert werden kann. Gleichzeitig wirkt sie der Versauerung entgegen. Am GEOMAR gibt es langjährige Erfahrungen in der Erforschung des marinen Kohlenstoffsystems und der Folgen von Alkalinitätsänderungen – im Labor, im Feld und mit Modellen. „Unser Auftrag in diesem Projekt ist die unabhängige wissenschaftliche Begleitung“, betont Oschlies.

Von der Testanlage zur Pilotanlage

Die geplante Anlage ist die Weiterentwicklung einer ersten Testanlage, die Anfang 2025 auf dem Klärwerk Bülk mit einer hochgerechneten Jahreskapazität von rund 60 Tonnen CO₂ erprobt wurde. Aus diesen Erfahrungen wurde die nun geplante Anlage mit einer nominalen Abscheide- und Speicherkapazität von bis zu 625 Tonnen CO₂ pro Jahr entwickelt. Bereits seit Ende 2025 betreibt Planeteers auf dem Gelände des Klärwerks Hetlingen (Kreis Pinneberg) eine validierte Produktionsanlage.

„Klimaschutz wird dann wirksam, wenn aus Technologie konkrete Anwendung wird. Gemeinsam mit der Stadt Kiel und dem Klärwerk schaffen wir dafür die Voraussetzungen und setzen einen wichtigen Schritt auf dem Weg zu skalierbaren Lösungen", sagt Dr. Frank Rattey, Gründer und Geschäftsführer der Planeteers GmbH.

Die Zusammenarbeit zwischen der Landeshauptstadt Kiel und der Planeteers GmbH wurde mit einem Kooperationsvertrag geregelt. Die Landeshauptstadt Kiel stellt für den Versuch im Wesentlichen die vorhandene Infrastruktur und Ressourcen des Klärwerks – insbesondere Fläche, CO₂ sowie gereinigtes Abwasser – zur Verfügung. Die weiteren Leistungen für die Pilotanlage werden durch die Planeteers GmbH erbracht. Für den zunächst auf fünf Jahre angelegten Pilotbetrieb hat das Unternehmen die erforderlichen behördlichen Genehmigungen eingeholt. Die Gemeinde Strande, auf deren Gebiet das Klärwerk Bülk liegt, wurde über den Pilotbetrieb und die geplante Pilotanlage informiert.