CO₂ ist nicht nur Abfallprodukt, sondern auch nützliche Ressource. In Klimaanlagen findet das Gas als Kältemittel Verwendung und ist hierbei - unter Klimaaspekten - seinen chemischen Alternativen um Längen voraus.

Von Kerstin Geppert

Die Europäische Union hat sich vorgenommen, Kohlendioxid (CO₂) bis 2020 um 20 Prozent zu reduzieren. Deutschland will sogar 40  Prozent Reduktion erreichen. Dabei wird auch viel Zeit und Geld auf die Entwicklung von Technologien verwendet, die das CO₂ aus der Atmosphäre absorbieren und unterirdisch verkapseln sollen - experimentell, umstritten und vor allem eine klassische End-of-Pipe-Lösung. Denn anstatt das Problem am Schopf zu packen, wird das bisherige Wirtschaftswachstum samt dazugehörendem Energieverbrauch kopfnickend hingenommen und weiter gesteigert. Das beispielsweise bei der Energieproduktion entstehende Abfallprodukt soll verbuddelt werden.

Doch auch CO₂ besitzt chemische Eigenschaften, die technisch nutzbar gemacht werden können. Dies macht den Abfall zur brauchbaren Ressource - und kann darüber hinaus dazu beitragen, dass weniger Treibhausgase in die Atmosphäre gelangen. Nützlich ist Kohlendioxid beispielsweise als Kühlmittel - sowohl bei Klimaanlagen von Autos als auch bei Kühlgeräten in Supermärkten.

Eine Umfrage der Deutschen Umwelthilfe (DUH) unter Verkehrsbetrieben warf erst vor Kurzem neues Licht auf eine alte Debatte: Die Umfrage zeigt, dass sich Verkehrsbetriebe bundesweit vorstellen könnten, auf klimaschonendere Kühlmittel umzusteigen - und zu diesen gehört auch CO₂. Bisher wird vor allem der Fluorkohlenwasserstoff R-134a verwendet. Dieser allerdings belastet die Atmosphäre stark: rund 1.430 mal mehr als natürliches CO_2.

Dieses Auto wird mit CO₂ bekühlt. (Foto: UBA)

Damit gilt CO₂ – mit Branchennamen R-744 – als ökologisch wertvollste Alternative zu herkömmlichen Kühlmitteln. Das in Klimaanlagen verwendete CO₂ ist flüssig. Es absorbiert Hitze effizienter und gibt sie auch leichter wieder an die Umgebung ab. Das Fahrzeug kann somit schneller und unter Aufwendung von deutlich weniger Energie gekühlt werden. 

Von der Automobilindustrie umgangen

Die Europäische Union legte bereits 2006 Mindeststandards für Kältemittel in Klimaanlagen fest. Demnach dürfen seit dem 1. Januar 2011 Personenkraftwagen und leichte Nutzfahrzeuge nur noch mit Klimaanlagen mit einem GWP-Wert unter 150 ausgestattet werden. GWP steht für Global Warming Potential. Der GWP-Wert, oder auch CO₂-Äquivalent, gibt an,wie viel schädlicher ein Gas ist als CO₂.

Schon auf der Internationalen Automobilausstellung 2007 stellte VDA-Präsident Matthias Wissmann Kohlendioxid als neues Kältemittel der deutschen Autobauer vor – und erhielt dafür den Applaus der Umweltverbände. Laut Eva Lauer von der DUH war die entsprechende Technik zum damaligen Zeitpunkt auch schon einsatzbereit: "Es hat einen ganz klaren Forschungs- und Entwicklungsauftrag an die Zulieferindustrie gegeben. BMW und Daimler hatten sogar angekündigt, bereits 2008 mit der CO₂-Klimatechnik den Markt zu kommen".

Stattdessen wurde ein neues Präparat mit der Kennziffer R-1234yf  auf den Markt gebracht. R-1234yf hat ähnliche Produkteigenschaften wie der bisher verwendete Klimakiller R-134a. Allerdings belastet es die Atmosphäre nur noch viermal stärker (GWP-Wert von 4) als CO₂ und wäre daher - laut EU-Richtlinie - auch denkbar. 

Die Anwendung einer Klimaanlage im Auto erhöht den Treibstoffverbrauch. (Foto: DUH)

Das neue Kältemittel hat den Vorteil, dass es nur kleinere Änderungen der bisherigen Klimaanlagensysteme bedarf und damit höhere Investitionskosten umgehen kann. CO₂ hingegen steht unter einem Druck von bis zu 135 bar. Daher ist das natürliche Kühlmittel nicht mit herkömmlichen Klimaanlagen kompatibel, da diese bereits bei fünfmal niedrigerem Druck funktionieren. Für den Einsatz von CO₂ bräuchte man deshalb stärkere Komponenten, für die auch erst einmal Produktionsanlagen gebaut werden müssten. Dies würde folglich höhere Anfangsinvestitionen nach sich ziehen. Bei der Herstellung muss außerdem auf widerstandsfähigere Materialien sowie ein verbessertes Steuerungssystem geachtet werden. Die DUH beziffert die anfänglichen Mehrkosten allerdings auf nicht mehr als 50 Euro pro Auto, ginge die CO₂-Technik in Serienproduktion.

Potential über die Automobilindustrie hinaus

Neben der Automobilindustrie kennen auch andere Bereiche die Vorteile von CO₂-Klimatechnik. Als stationäre Kälte wird sie bereits vereinzelt zum Tiefkühlen in Supermarktketten verwendet. Das Umweltbundesamt (UBA) unterstützt diese Entwicklung. Allerdings ist die Menge an Kohlendioxid, die man für diese Anwendungen bräuchte, insgesamt eher gering.

"Das Kohlekraftwerk Hamburg-Moorburg beispielsweise setzt jährlich zehn Millionen Tonnen CO₂ frei", rechnet Daniel De Graaf vom UBA auf Anfrage von klimaretter.info vor. "Eine Supermarkt-Kälteanlage mit dem Kältemittel CO₂ hat im Vergleich dazu eine Füllmenge von etwa 100 Kilogramm des schädlichen Klimagases, von dem nur sehr wenig in die Atmosphäre entweicht. Selbst bei einer Umrüstung aller 50.000 Supermärkte auf das Kältemittel CO₂ in Deutschland erübrigt sich das Rechenbeispiel. Von einer CO₂-Tilgung aus der Atmosphäre kann daher leider keine Rede sein."

Ein weiteres Anwendungsgebiet von CO₂ als Kühlmittel eröffnet sich für Supermärkte. (Foto: Wikipedia / N-Lange.de)

Auch bei indirekten Emissionen ist Kohlendioxid die bessere Alternative: Während direkte Emissionen durch das Entweichen von Gasen beim Betrieb einer Klimaanlage entstehen, fallen indirekte Emissionen bei der Aufbereitung des Kühlmittels an. "CO₂ kann man aus Prozessen gewinnen, die ohnehin ablaufen", erklärt Ullrich Hesse, Professor für Kälte-, Kryo- und Kompressorentechnik an der TU Dresden. "Die Bierbrauerei ist beispielsweise dafür bekannt, dass CO₂ in größeren Mengen anfällt." Bei der Gewinnung von Kohlendioxid müsse demnach weit weniger Energie aufgewendet werden als bei der Erzeugung anderer, chemischer Kältemittel.

Experten gehen davon aus, dass 35 Prozent der Energie von Kälteanlagen eingespart werden könnten, wenn Kohlendioxid als Kältemittel genutzt und andere Effizienzmaßnahmen ergriffen würden. CO₂ kann zur Abwechslung also auch einmal nützlich sein. Die englische Sprache kennt übrigens bereits ein Wort für die gezielte Einbeziehung von CO₂ in industrielle Fertigungsprozesse: Carbon Capture Utilization - Kohlendioxidabspaltung und -nutzung.