Die heutigen Vorkommen an Braun- und Steinkohle haben sich in geologischen Zeiträumen von hunderten von Millionen Jahren gebildet. Sie entstanden aus der Verdichtung und Umwandlung von Pflanzenresten und sind daher das Ergebnis der Fotosynthese der Vergangenheit. Heute wird ein gigantischer Raubbau an den Kohlevorräten betrieben. Kohle wird überwiegend zur Erzeugung elektrischer Energie verbrannt und dabei in wertloses Kohlendioxid zurückverwandelt. Als Folge reichert sich das Treibhausgas in der Atmosphäre und in den Weltmeeren an und  trägt maßgeblich zum beschleunigten Übergang in eine globale Klimakatastrophe bei. Kohle ist ein wertvoller und vielseitiger Rohstoff und kann in einer Kreislaufwirtschaft in Einheit von Mensch und Natur genutzt werden. Kohle ist zu wertvoll, um sie zu verbrennen.

Der Raubbau an Kohle und die Kohleverbrennung
Die Schätzungen der förderfähigen Reserven gehen weit auseinander: Sie wurden 2004 von der Internationalen Energieagentur auf weltweit 783,1 Mrd. t SKE Kohle geschätzt. Bei gleich bleibendem Verbrauch (2004: 3,8 Mrd. t SKE Kohle) würde damit der Bedarf noch für etwa 206 Jahre gedeckt werden. Diese Angaben sind jedoch höchst zweifelhaft. Die deutsche Energy Watch Group geht davon aus, dass bereits im Jahr 2025 das Fördermaximum an Kohle weltweit überschritten wird1.

Rund 68% der im Jahr 2007 geförderten Kohle wurde für die Verbrennung und zur Erzeugung von elektrischer Energie eingesetzt. Für Heizzwecke in privaten Wohnungen nur ca. 3%. Die Verbrennung von Kohle trägt heute weltweit ca. 30% zu den CO2-Emissionen und damit zum verstärkten Treibhauseffekt bei. Weltweit stieg die Kohleförderung von 2002 bis 2012 um ca. 60% auf mehr als 7,2 Milliarden t an, dabei hat China mit ca. 50% den größten Anteil des Weltkohleverbrauchs.

Es ist heute möglich, die weltweite Energieversorgung innerhalb von ca. 10 Jahren auf erneuerbare Energieträger umzustellen2,3. Gerade die Technologien für die Erzeugung von elektrischer Energie mittels Photovoltaik und Windrädern sind weit entwickelt und könnten den überwiegenden Anteil des Weltbedarfs an elektrischer Energie leicht decken. Kohleverbrennung zur Erzeugung elektrischer Energie ist daher nicht nur umweltschädlich – sie ist auch überflüssig und wird alleine auf Grund der Profitinteressen der internationalen Energiemonopole weiter betrieben. Um eine weltweite Umweltkatastrophe abzuwenden, ist ein Stopp der Verbrennung fossiler Energieträger einschließlich Kohle notwendig.

Kohle als wertvoller Rohstoff in der Stahl- und Chemieindustrie
Schon heute wird Kohle nicht nur verbrannt, sondern zu ca. 29% der geförderten Menge für die Herstellung von Materialien eingesetzt. Dazu gehören neben pharmazeutischen Produkten und Zement, die Stahlerzeugung (7%) und ihre Verwendung als Reduktionsmittel zur Gewinnung verschiedener Metalle (10%). Auch hier sind viele umweltschädliche Produktionsverfahren im Einsatz. Allein die Herstellung von Koks und dessen Verwendung in der rasch wachsenden Stahlproduktion trug im Jahr 2010 ca. 7,5% zu den weltweiten CO2 Emissionen bei. Schon heute sind eine ganze Reihe Verfahren bekannt, die die CO2 Emissionen aus der Stahlproduktion reduzieren können. Ein konventioneller Hochofen für die Stahlproduktion produziert ca. 2200 kg Kohlendioxid pro Tonne Stahl. Bei der Elektrostahlproduktion aus Stahlschrott sind die Treibhausemissionen im Vergleich zum Hochofenverfahren um 50% reduziert. Recyceln von Stahl schont die Umwelt. Die sogenannten Finmex oder Corex Verfahren könnten zu einer Minderung der CO2 Emissionen um 20% führen4.

Es gibt aber auch nahezu Kohlenstofffreie Verfahren, wie z.B. die Reduktion von Eisenerzen mittels solaren Wasserstoffs oder die Reduktion von Eisenerzen mittels Elektrolyse aus erneuerbarem Strom. Kohlenstoff würde in diesen Verfahren nur noch in geringen Mengen als Legierungselement für die Umwandlung von Eisen in Stahl zum Einsatz kommen. Sowohl das Wasserstoff-basierte wie auch das Elektrolyse-Verfahren sind heute als Prototypen entwickelt. Ihr breiter Einsatz würde zu einer Reduktion der CO2 Emissionen um  mehr als 90% im Bereich der Stahlproduktion führen. Dies erfordert, die Solarenergienutzung und vor allem die Produktion solaren Wasserstoffs stark auszubauen. Vor allem sonnenreiche Gegenden der Erde, in denen solarthermische Spiegelkraftwerke gut arbeiten können, wären ideal für die Gewinnung von Stahl aus Eisenerz geeignet.

Die Zukunft der Kohle: neue Materialien
Kohlenstoff ist ein chemisches Element, welches eine unvorstellbare Vielfalt an Verbindungen mit anderen Elementen eingehen kann. Nicht umsonst sind organische Verbindungen basierend auf Kohlenwasserstoffen die wesentliche materielle Grundlage für den Stoffwechsel des Lebens. Aber Kohlenstoff lässt sich auch in anorganischer Form vielseitig nutzen. Ein Beispiel sind Kohlefaserverbundwerkstoffe, wie sie zunehmend als Leichtbauwerkstoff in der Flugzeugindustrie eingesetzt werden, und auch erste Schritte für den Einsatz bei PKWs sind im Gange. Das Gewicht von PKWs könnte um mehr als die Hälfte reduziert werden. Zusätzlich können Kohlenstofffasern als Nanoröhrchen hervorragend als Speicher für Wasserstoff eingesetzt werden, um damit zum Beispiel eine erneuerbare Mobilität mit Wasserstoffautos zu erreichen. Zukunftsmusik ist heute außerdem eine Mikroelektronik basierend auf Kohlenstoffnanofasern oder gar auf Graphen.

Für ihre „bahnbrechenden Experimente mit dem zweidimensionalen Material Graphen“ wurden im Jahr 2010 die Physiker Andre Geim und Konstantin Nowoselow mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet. Graphen ist eine neue Form von Kohlenstoff bestehend aus einer einzigen ultradünnen Lage von Kohlenstoffatomen. Für die Entwicklung einer Mikroelektronik auf Graphen-Basis wurde in der EU dieses Jahr ein Milliarden schweres Forschungsprogramm entwickelt. Diese neuartigen Eigenschaften könnten zu einer völlig neuen Elektronik führen, die klein, leicht, durchsichtig, flexibel aufrollbar und dazu noch biologisch abbaubar ist. Sie könnten zu elektronischen Bauteilen führen, die an Schnelligkeit denen der heute auf Silizium basierenden Transistoren und Dioden um ein Vielfaches überlegen sind und deren Energieverbrauch gleichzeitig um ein Vielfaches reduziert ist. Tatsächlich wurde im Februar 2010 von IBM ein Graphen-Transistor mit einer Taktfrequenz von 100 GHz demonstriert.

Kreislaufwirtschaft und Kohlenstoffkreislauf
Für eine zukünftige Nutzung des Kohlenstoffs in organischen Kohlenwasserstoffverbindungen als solare Treibstoffe und als Materialien sind zwei Schritte entscheidend: Erstens ist für eine sau­bere Herstellung von organischen Kohlenwasser­stoffverbindungen solar erzeugter Wasser­stoff notwendig. Die traditionellen Kohlenchemieverfahren, die zum Beispiel auch schon unter den Faschisten im zweiten Weltkrieg im Einsatz waren, sind energieaufwändig, extrem schmutzig, liefern viele Giftstoffe und sind deswegen abzulehnen.

Der zweite entscheidende und langfristige Schritt für eine Nutzung des Kohlenstoffs in Einheit mit der Natur ist der Übergang vom Bergbau im Boden zur Gewinnung des Kohlenstoffs aus der Atmosphäre. Hier könnte zukünftig die Fotosynthese der Pflanzen künstlich nachgeahmt werden, zum Beispiel durch Fotokatalysatoren. Anstatt Bergbau und den Abbau von fossilen Kohlenstoffen im Untergrund zu betreiben, wäre es im Sinne einer Kreislaufwirtschaft von Bedeutung, diesen Kohlenstoff aus dem Kohlendioxid der Luft zu absorbieren5 und mittels Sonnenenergie und solar gespaltenem Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff und dann in Kohlenwasserstoffe wie Methan oder Methanol umzusetzen. So könnte der natürliche Kohlenstoffkreislauf bewahrt und der CO2 Gehalt in der Luft sogar langfristig wieder reduziert werden.

Entwicklungsarbeiten in diese Richtung sind beispielsweise im Zentrum für Solarenergie und Wasserstoffforschung in Stuttgart in Gang6. Dort wird daran gearbeitet, Methanol als solaren Treibstoff zu produzieren. Dazu wird Kohlendioxid aus der Luft durch chemische Lösungsverfahren gewonnen. Wasserstoff wird mittels Elektrolyse aus erneuerbarem Strom produziert und damit kann das aus der Luft gewonnene Kohlendioxid in Methan bzw. Methanol umwandelt werden. Nach der Verbrennung als Treibstoff wird zwar wieder CO2 freigesetzt. Jedoch nur so viel, wie bereits vorher aus der Bindung von CO2 aus der Luft gewonnen wurde.

Für den Erhalt der Kohlezechen und ein generelles Verbot von Fracking
Anstatt jedoch Verfahren der solaren Kohlenstoffchemie weiter zu entwickeln und breit zum Nutzen der Menschen anzuwenden, treiben die Energiemonopole den Raubbau an Kohle als fossilen Energieträger weiter voran. Dies geht soweit, dass die bergmännische Gewinnung von Kohle zum Teil ersetzt werden soll durch flächendeckenden Ausbau des hochgiftigen Frackings (siehe Artikel zum Fracking in dieser Ausgabe). Mit dem Einsatz von giftigen Chemikalien können flüchtige Kohlebestandteile gewonnen werden. Feste Kohlebestandteile verbleiben jedoch im Untergrund und werden durch das Fracking kontaminiert. Die Zertrümmerung  und Vergiftung der Gesteinsschichten würde einen zukünftigen Bergbau in solchen Regionen unmöglich machen. Tatsächlich wird sogar in verschiedenen Regionen Europas die Stilllegung des Kohlebergbaus  zu Gunsten des Frackings vorangetrieben. Es ist notwendig, ein generelles Verbot von Fracking zu erreichen und gleichzeitig ist es sinnvoll, dass auch Umweltschützer in Zusammenarbeit mit den Bergleuten sich für den Erhalt der Kohlezechen und der Arbeitsplätze der Bergleute stark machen:

• Untertagebergbau kann, wenn er richtig gemacht wird, mit deutlich weniger Umweltschäden verbunden sein als der Tagebergbau oder gar das Fracking. Dies erfordert jedoch große Sorgfalt in der Stabilisierung  der entstandenen unterirdischen Hohlräume durch Verfüllung und eine Minimierung der Beeinträchtigung durch Grundwasserströme.

• Der Erhalt des Steinkohlebergbaus als Basis einer zukünftigen Grundstoffindustrie mit kohlenstoffhaltigen Verbindungen, die sich in die Stoffkreisläufe der Biosphäre integrieren lassen, ist im Interesse heutiger und künftiger Generationen. Dies gilt zumindest für eine Übergangsphase hin zur solaren Kohlenstoffchemie basierend auf dem CO2 der Atmosphäre.

• Stilllegung von Bergwerken kann zu weiteren Umweltschäden führen. So haben Wassereinbrüche zur Folge, dass Gestein aufquillt, unterirdische Gänge und Hohlräume einbrechen und Bergschäden massiv zunehmen. Auch Flüsse wie die Emscher und die Ruhr würden Probleme bekommen, weil das Gelände absacken würde. Bergwerke, die geschlossen wurden und abgesoffen sind, können auch von späteren Generationen kaum wieder erschlossen werden.

Die Verbrennung von Kohle und Freisetzung von Kohlendioxid muss schnellstmöglich gestoppt werden, um den beschleunigten Umschlag in eine globale Klimakatastrophe zu stoppen. Es ist dringend notwendig, dass Bergleute und Umweltschützer dies gemeinsam durchsetzen. Doch wie kann eine überlegene Macht entstehen, die dieses Ziel gegen die Profitinteressen der internationalen Energie- und Bergbaumonopole durchsetzen kann und welche gesellschaftlichen Veränderungen sind dazu notwendig? Heute scheitert die positive Nutzung der Kohle an dem aggressiven Konkurrenzkampf der Energie- und Bergbaumonopole zur Beherrschung des Weltmarktes. Es ist die Frage aufgeworfen, ob der breite Einsatz einer solaren Kohlenstoffchemie nach dem Vorbild der Natur zum Nutzen der Menschheit nicht gesellschaftliche Verhältnisse erfordert, in denen die Produktion nicht auf den privaten Profit, sondern auf die Bedürfnisse der Menschen ausgerichtet ist.

Prof. Dr. Christian Jooß

Literatur:
1 Coal: Ressources and future production, Energy Watch Group, March 2007, EWG-Series No 1/2007
2 Plan für eine emissionsfreie Welt bis 2030, Studie der Stanford Universität, Spektr. d. Wissenschaft,  12/2009
3 J. Lutz, Wie kann die Versorgung mit elektrischer Energie zu 100% aus regenerativen Quellen erfolgen? (2012), Bürgerbewegung für Kryo-Recycling, Kreislaufwirtschaft und Klimaschutz.
4 Chunbao XU CANG Da-qiang, Journal of iron and steel research international (2010) 17: 01-07
5 J. K. Stolaroff, D. W. Keith, G. V. Lowry, Carbon Dioxide Capture from Atmospheric Air Using Sodium Hydroxide Spray, In: Environmental Science & Technology 42  (2008) 2728
6 M. Sterner, Bioenergy and renewable power methane in integrated 100% renewable energy systems, Kassel University Press (2009) ISBN: 978-3-89958-798-2