Fossiler Kohlenstoff: Was ihn von biogenem CO2 unterscheidet

Fossiler Kohlenstoff ist Kohlenstoff, der in Kohle, Erdöl oder Erdgas gebunden ist und dort über Millionen von Jahren gelagert hat. Er stammt aus organischem Material längst vergangener Epochen, das unter Druck und Wärme zu fossilen Energieträgern umgewandelt wurde. Als diese Ablagerungen entstanden, war der enthaltene Kohlenstoff Teil des aktiven Kreislaufs der Biosphäre. Mit der geologischen Einlagerung schied er daraus aus, für einen Zeitraum, der menschliche Maßstäbe weit übersteigt.

Wenn fossile Brennstoffe oder petrochemische Rohstoffe genutzt werden, wird dieser Kohlenstoff erstmals seit Millionen von Jahren wieder in die Atmosphäre eingebracht. Das erhöht den Gesamtbestand an atmosphärischem Kohlenstoffdioxid dauerhaft, weil kein gleichwertiger Bindungsvorgang in absehbarer Zeit stattfindet. Genau darin liegt der grundlegende Unterschied zu biogenem Kohlenstoff, der aus dem aktiven Kreislauf stammt und in überschaubaren Zeiträumen wieder gebunden werden kann.

Dieser Glossareintrag erklärt, was fossiler Kohlenstoff ist, wie er sich von biogenem Kohlenstoff unterscheidet und warum diese Unterscheidung in der Bioökonomie eine zentrale Rolle spielt. Wer verstehen will, warum die Ersetzung fossiler durch biobasierte Rohstoffe ein Kernziel der Bioökonomie ist, braucht dieses Grundwissen.

Entstehung und geologische Einlagerung

Vor Hunderten von Millionen Jahren lebten auf der Erde Pflanzen, Algen und Mikroorganismen, die Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre gebunden haben. Als diese Organismen starben, wurden ihre Überreste in Sedimenten eingeschlossen, statt vollständig zu verrotten. Über geologische Zeiträume wurden diese Sedimente durch tektonische Prozesse tiefer verlagert, erhitzt und unter Druck umgewandelt. Das Ergebnis sind die fossilen Energieträger, die heute gefördert werden.

Dieser Prozess hat über lange Zeiträume den Kohlenstoffgehalt der Atmosphäre verändert. Als die Einlagerung stattfand, sank der CO2-Gehalt der Atmosphäre, was maßgeblich zur Entwicklung der Lebensbedingungen beitrug, unter denen sich Tiere und Menschen später entwickelten. Die industrielle Nutzung fossiler Rohstoffe kehrt diesen Prozess in historisch sehr kurzer Zeit um.

Für Ökobilanzen und Klimabilanzierungen ist die Herkunft des Kohlenstoffs methodisch entscheidend. Wie biogener Kohlenstoff, also der Gegenpol zu fossilen Quellen, in der Klimabilanz behandelt wird und welche Konsequenzen das für die Bewertung biobasierter Produkte hat, erklärt der Glossareintrag zu Biogener Kohlenstoff ausführlich.

Fossiler Kohlenstoff in der chemischen Industrie

Fossile Rohstoffe sind nicht nur Energieträger. Sie sind auch der Ausgangsstoff für einen erheblichen Teil der chemischen Industrie. Naphtha, ein Destillat aus Erdöl, ist die Basis für Ethylen, Propylen und Benzol: die drei meistproduzierten organischen Chemikalien der Welt. Aus diesen Plattformchemikalien entstehen Kunststoffe, Lösungsmittel, Düngemittel, Pharmazeutika, Farbstoffe und Tausende weiterer Verbindungen.

1. FörderungErdöl, Erdgas oder Kohle werden aus geologischen Lagerstätten gefördert. Dieser Schritt bringt historisch eingelagerten Kohlenstoff zurück an die Oberfläche.
2. Verarbeitung zu RohchemikalienIn Raffinerien und Crackern werden fossile Rohstoffe in Plattformchemikalien wie Ethylen, Propylen und Benzol umgewandelt. Diese bilden die Basis der petrochemischen Wertschöpfungskette.
3. Synthese zu ProduktenAus den Plattformchemikalien werden durch weitere Syntheseschritte Kunststoffe, Lösungsmittel, Pharmazeutika und andere Endprodukte hergestellt.
4. Ende des LebenswegsBeim Verbrennen oder biologischen Abbau fossiler Produkte wird der darin gebundene Kohlenstoff als CO2 freigesetzt und gelangt erstmalig seit Millionen von Jahren wieder in die Atmosphäre.

Der Anteil fossilen Kohlenstoffs an der chemischen Industrie ist erheblich. Rund 90 Prozent der organischen Grundchemikalien basieren heute auf fossilen Rohstoffen. Die Bioökonomie zielt darauf ab, diesen Anteil schrittweise zu ersetzen, entweder durch biobasierte Drop-in-Verbindungen mit identischer Molekülstruktur oder durch neue biobasierte Verbindungen mit anderen, aber gleichwertigen Eigenschaften. Der Glossareintrag zu Drop-in-Chemikalie erklärt, wie dieser Wechsel konkret aussehen kann.

• Erdöl: Ausgangsstoff für Treibstoffe und den Großteil der petrochemischen Grundchemikalien
• Erdgas: Energieträger und Quelle für Methanol, Ammoniak und weitere Chemikalien
• Kohle: Energieträger und historischer Ausgangsstoff für Koks und Synthesegas
• Naphtha: Erdöldestillat als zentrale Rohstoffbasis für Plattformchemikalien der Petrochemie
• Bitumen und Schweröle: fossile Kohlenstoffquellen für spezielle Anwendungen in Bau und Industrie

Warum die Unterscheidung für die Bioökonomie grundlegend ist

Die Bioökonomie verfolgt einen klaren Ansatz: fossilen Kohlenstoff in Materialien und Prozessen so weit wie möglich durch biogenen Kohlenstoff zu ersetzen. Das Argument ist nicht allein die Verfügbarkeit fossiler Rohstoffe, sondern die Konsequenzen ihrer Nutzung für den atmosphärischen Kohlenstoffbestand. Wer biogene Rohstoffe einsetzt, nutzt Kohlenstoff, der im aktiven Kreislauf bleibt. Wer fossile Rohstoffe einsetzt, bringt Kohlenstoff in diesen Kreislauf ein, der dort bisher nicht war.

Diese Unterscheidung ist in der Praxis methodisch anspruchsvoll. Wo genau die Grenze zwischen biogenem und fossilem Kohlenstoff verläuft, was bei Mischprodukten gilt und wie Übergangszustände in der Bilanzierung zu behandeln sind, sind Fragen, mit denen sich Ökobilanzen intensiv befassen. Wer verstehen will, wie Lasten in solchen Bewertungen zwischen Produkten aufgeteilt werden, findet im Glossareintrag zu Allokation die methodischen Grundlagen dafür.

Fossiler versus biogener Kohlenstoff im Vergleich

Fossiler Kohlenstoff ist nicht per se schlecht und biogener nicht per se besser. Die Bewertung hängt von den Bedingungen ab, unter denen Rohstoffe gewonnen, verarbeitet und am Ende des Lebenswegs behandelt werden. Was die Unterscheidung dennoch grundlegend macht: die Zeitdimension. Kohlenstoff, der Millionen von Jahren eingelagert war, kehrt nicht in einem menschlichen Lebensrahmen in geologische Speicher zurück. Biogener Kohlenstoff kann das, unter den richtigen Bedingungen, in absehbarer Zeit. Das ist der Kern des Arguments für die Bioökonomie.