Direct Air Capture, kurz DAC, bezeichnet technische Verfahren, mit denen Kohlendioxid direkt aus der Umgebungsluft abgeschieden wird. Das abgeschiedene CO₂ kann anschließend dauerhaft geologisch gespeichert, mineralisch gebunden oder als Kohlenstoffquelle für Produkte genutzt werden. Für die Klimabilanz ist diese Unterscheidung zentral: Eine dauerhafte CO₂-Entnahme entsteht nur, wenn das abgeschiedene Kohlendioxid über lange Zeiträume vom atmosphärischen Kohlenstoffkreislauf getrennt bleibt.
Die technische Herausforderung von DAC liegt in der geringen CO₂-Konzentration der Luft. Umgebungsluft enthält nur etwa 0,04 Prozent Kohlendioxid, also rund 420 ppm. Abgase aus Kraftwerken, Zementwerken oder Industrieprozessen enthalten ein Vielfaches davon. Wer CO₂ aus Luft abscheidet, muss daher sehr große Luftmengen bewegen und das Kohlendioxid aus einem stark verdünnten Gemisch herauslösen. Dafür werden feste Sorbentien, flüssige Lösungsmittel oder andere chemische Bindungsverfahren eingesetzt. Nach der Aufnahme wird das CO₂ durch Wärme, Druckänderung, Feuchtigkeit oder elektrische Energie wieder freigesetzt, konzentriert und für Transport, Nutzung oder Speicherung vorbereitet.
DAC ist deshalb keine einfache Filtertechnik, die ohne nennenswerten Ressourcenbedarf nebenbei läuft. Die Anlagen benötigen Strom für Ventilatoren, Pumpen, Steuerung und Verdichtung sowie häufig Wärme für die Regeneration der Bindemittel. Je nach Verfahren kann diese Wärme auf niedrigem oder höherem Temperaturniveau anfallen. Zusätzlich werden Materialien, Wasser, Chemikalien, Flächen, Wartung und eine Infrastruktur für CO₂-Transport und Speicherung benötigt. Die Klimawirkung hängt nicht allein von der Menge des abgeschiedenen CO₂ ab, sondern auch von der Herkunft der eingesetzten Energie, der Lebensdauer der Anlage, den Vorketten der Materialien und der Dauerhaftigkeit der Speicherung.
DAC wird häufig mit CCS verwechselt. CCS bedeutet Carbon Capture and Storage, also die Abscheidung und Speicherung von CO₂. Dabei kann das CO₂ aus Industrieabgasen, Kraftwerksabgasen, biogenen Prozessen oder eben aus der Umgebungsluft stammen. DAC beschreibt nur die Quelle der Abscheidung: Luft. CCS beschreibt die anschließende Speicherfunktion. DAC ohne Speicherung ist keine dauerhafte CO₂-Entnahme. CCS ohne DAC kann Emissionen aus Punktquellen mindern, entnimmt aber nicht automatisch bereits vorhandenes CO₂ aus der Atmosphäre.
Auch der Begriff Negative Emissionen ist enger als viele Debatten nahelegen. Negative Emissionen entstehen, wenn der Atmosphäre netto CO₂ entzogen und dauerhaft gespeichert wird. DAC kann dafür ein technischer Baustein sein, sofern die Anlage mit CO₂-Speicherung kombiniert wird und die dabei entstehenden Emissionen kleiner sind als die gespeicherte Menge. Wird das abgeschiedene CO₂ dagegen für synthetische Kraftstoffe, Getränke, Gewächshäuser oder kurzlebige chemische Produkte genutzt, gelangt es meist nach kurzer Zeit wieder in die Atmosphäre. Solche Nutzungen können fossilen Kohlenstoff ersetzen, sie sind aber in der Regel keine dauerhafte Entnahme.
Besonders relevant ist diese Abgrenzung bei E-Fuels. Synthetische Kraftstoffe benötigen Kohlenstoff, wenn sie Kohlenwasserstoffe wie Methan, Methanol, Kerosin oder Diesel ersetzen sollen. DAC kann diesen Kohlenstoff bereitstellen. Wird ein solcher Kraftstoff verbrannt, wird das zuvor abgeschiedene CO₂ erneut freigesetzt. Der Kreislauf kann bilanziell klimaneutral sein, wenn Wasserstoff, Strom und Prozesswärme nahezu emissionsfrei bereitgestellt werden und keine relevanten Vorkettenemissionen entstehen. Eine CO₂-Senke entsteht dadurch aber nicht. DAC-Kohlenstoff in E-Fuels verschiebt die Kohlenstoffquelle von fossil zu atmosphärisch; er entfernt CO₂ nicht dauerhaft aus der Luft.
Für das Stromsystem ist DAC vor allem über seinen Energiebedarf relevant. Große DAC-Mengen würden zusätzlichen Strom- und Wärmebedarf erzeugen. Dieser Bedarf muss in einem klimaneutralen Energiesystem aus erneuerbaren oder anderweitig emissionsarmen Quellen gedeckt werden, sonst wird ein Teil der Entnahme durch neue Emissionen wieder aufgezehrt. Die Frage lautet daher nicht nur, wie viel CO₂ eine Anlage abscheiden kann, sondern auch, wann sie Strom benötigt, welche Art von Wärme sie braucht und ob sie flexibel betrieben werden kann.
DAC-Anlagen könnten in einem Stromsystem mit hohem Anteil von Wind- und Solarenergie eine besondere Rolle spielen, wenn sie zeitlich anpassbar betrieben werden. Können sie ihre Last erhöhen, wenn viel erneuerbarer Strom verfügbar ist, und reduzieren, wenn Strom knapp ist, wirken sie als flexible Nachfrage. Das kann helfen, Stromüberschüsse produktiv zu nutzen und die Integration erneuerbarer Energien zu erleichtern. Diese Funktion ist jedoch technisch und wirtschaftlich nicht automatisch gegeben. Sorbentien, Prozessführung, Verdichter, Wärmespeicher und CO₂-Logistik bestimmen, wie schnell und wie weit eine Anlage ihre Leistung verändern kann. Ein Verfahren, das auf möglichst kontinuierlichen Betrieb ausgelegt ist, hat eine andere Wirkung auf das Stromsystem als eine Anlage, die systemdienlich auf Preissignale oder Netzsituationen reagieren kann.
Damit berührt DAC die Grenze zwischen Klimapolitik, Strommarkt und Infrastrukturplanung. Wenn CO₂-Entnahme politisch gefördert oder regulatorisch angerechnet wird, entstehen Anreize für den Bau solcher Anlagen. Diese Anreize müssen mit den Regeln des Strommarkts, den Netzentgelten, dem Zugang zu erneuerbarem Strom und den Genehmigungen für CO₂-Speicher zusammenpassen. Andernfalls kann eine rechnerisch sinnvolle Klimaschutzmaßnahme an fehlenden Leitungen, ungeklärten Speicherrechten, unpassenden Strompreissignalen oder fehlender Verantwortlichkeit für Langzeitspeicherung scheitern.
Ein verbreitetes Missverständnis besteht darin, DAC als spätere Reparaturtechnik für heutige Emissionen zu behandeln. Technisch kann DAC der Atmosphäre CO₂ entziehen, aber die Größenordnungen sind anspruchsvoll. Die heutigen globalen CO₂-Emissionen liegen bei vielen Milliarden Tonnen pro Jahr. DAC-Anlagen arbeiten bislang in sehr viel kleineren Dimensionen. Skalierung bedeutet nicht nur mehr Module, sondern auch mehr Energie, mehr Investitionen, mehr Speicherstätten, mehr Transportinfrastruktur und mehr institutionelle Kontrolle über gespeichertes CO₂. Jede Tonne, die gar nicht erst emittiert wird, muss später nicht mit zusätzlichem Aufwand aus stark verdünnter Luft zurückgeholt werden.
Das bedeutet nicht, dass DAC überflüssig wäre. Für Klimaneutralität bleiben voraussichtlich Restemissionen aus Bereichen, in denen vollständige Vermeidung technisch, wirtschaftlich oder gesellschaftlich schwer erreichbar ist. Dazu zählen Teile der Landwirtschaft, bestimmte Industrieprozesse, Abfallbehandlung oder einzelne Anwendungen im Verkehr und in der Chemie. DAC kann solche Restemissionen ausgleichen, wenn die Entnahme dauerhaft, überprüfbar und zusätzlich erfolgt. Der Begriff „Restemission“ darf dabei nicht beliebig ausgeweitet werden. Er beschreibt Emissionen, die nach ernsthafter Minderung verbleiben, nicht Emissionen, deren Vermeidung politisch unbequem oder kurzfristig teuer ist.
Die wirtschaftliche Bewertung von DAC hängt stark davon ab, welche Leistung vergütet wird. Wird CO₂ nur abgeschieden, ist noch keine dauerhafte Klimaleistung erbracht. Wird es gespeichert, entstehen Fragen der Haftung, Überwachung und Zertifizierung über sehr lange Zeiträume. Wird es genutzt, muss die Nutzungsdauer und die spätere Freisetzung berücksichtigt werden. Ein Markt für CO₂-Entnahme braucht deshalb andere Regeln als ein Markt für vermiedene Emissionen. Eine vermiedene Tonne und eine entnommene Tonne können in Klimabilanzen gleich erscheinen, sie beruhen aber auf unterschiedlichen technischen Ketten und unterschiedlichen Risiken.
Auch die Standortwahl ist nicht nebensächlich. DAC kann theoretisch an vielen Orten betrieben werden, weil Luft überall verfügbar ist. Praktisch sind Standorte mit günstiger, emissionsarmer Energie, geeigneter Wärmequelle, Wasserverfügbarkeit, Netzanbindung und Zugang zu CO₂-Speichern oder Transportwegen deutlich attraktiver. In Regionen mit knappen erneuerbaren Strommengen kann DAC mit Elektrifizierung, Wasserstoffproduktion, Industrie und Wärmepumpen um dieselben Ressourcen konkurrieren. In Regionen mit sehr günstiger erneuerbarer Energie und geeigneter Speicherung kann DAC dagegen Teil einer CO₂-Entnahmeinfrastruktur werden.
Der Begriff DAC macht sichtbar, dass CO₂-Entnahme eine konkrete technische Kette ist und nicht nur ein Bilanzposten. Abscheidung aus Luft, Energieversorgung, Verdichtung, Transport, Speicherung, Monitoring und rechtliche Verantwortung gehören zusammen. Wer DAC bewertet, muss diese Kette vollständig betrachten. Als Baustein für schwer vermeidbare Restemissionen kann Direct Air Capture relevant werden. Als Ersatz für Emissionsminderung, Effizienz, Elektrifizierung und erneuerbaren Ausbau überschätzt der Begriff seine eigene Reichweite.