Reducing hard-to-abate emissions via a Swiss circular economy

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/503003-WP3

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Die langfristige Klimastrategie der Schweiz sieht den Einsatz von CCS (CO₂-Abscheidung und -Speicherung) und CDR (CO₂-Entfernung) für die schwer vermeidbaren Emissionen aus der Zementproduktion, der Abfallverbrennung, der chemischen und pharmazeutischen Industrie, des Bauwesens und der Landwirtschaft vor. Angesichts der Herausforderungen und hohen Kosten von CCS und CDR untersucht dieses Arbeitspaket das Potenzial alternativer Massnahmen zur Reduktion schwer vermeidbarer Emissionen, wie z. B. den Einsatz nachhaltiger Rohstoffe und Ansätze zur Förderung der Kreislaufwirtschaft. Dieses Arbeitspaket konzentriert sich auf vier Industriesektoren mit besonderen Herausforderungen bei der Dekarbonisierung: 1) das Bauwesen, einschliesslich schwer vermeidbarer Emissionen aufgrund der Verwendung von Zement; 2) die chemische und pharmazeutische Industrie, die 7% zum Schweizer BIP beiträgt, derzeit jedoch von (meist importierten) fossilen Rohstoffen, energieintensiven Prozessen und  chemischen Reaktionen, die Treibhausgase freisetzen, abhängig ist; 3) die Abfallbehandlung, die voraussichtlich stark auf CCS-Technologien angewiesen sein wird; 4) das Kunststoffrecycling, das durch die Ermöglichung der Materialkreislaufwirtschaft eine wichtige Rolle bei der Dekarbonisierung der anderen Sektoren spielen könnte. Wir werden über eine sektorbezogene Analyse hinausgehen und sektorübergreifende Synergien und Kompromisse bei der Dekarbonisierung von Sektoren mit schwer vermeidbaren Emissionen identifizieren. Auf der Grundlage einer Bestandsaufnahme aktueller und sich abzeichnender Netto-Null-Massnahmen für jeden Sektor werden sektorübergreifende Synergien und Wechselwirkungen ermittelt. Die Ergebnisse werden in detaillierte Sektormodelle integriert, um kosteneffiziente Dekarbonisierungswege zu entwickeln, die die Abhängigkeit von CCS/CDR minimieren und gleichzeitig die Netto-Null-Ziele erreichen. Parallel dazu werden wir bewerten, wie sich diese Strategien auf Wertschöpfungsketten und Unternehmen auswirken, Umsetzungsfaktoren und -hindernisse identifizieren und Handlungspläne auf Unternehmensebene erstellen. Schliesslich werden wir mit diesen Erkenntnissen einen sektorübergreifenden Fahrplan für eine zirkuläre Netto-Null-Wirtschaft in der Schweiz erstellen.

Kurzbeschreibung (Englisch)

Switzerland’s long term climate strategy plans to use CCS (CO₂ capture and storage) and CDR (carbon dioxide removal) for cement production, waste incineration, as well as the chemical and pharmaceutical, construction, and agriculture sectors. Given the difficulties and limitations of CCS and CDR, this work package investigates the potential of alternative measures to mitigate hard-to-abate emissions, such as alternative feedstocks and circular economy-based approaches. This work package focuses on four industrial sectors with distinct decarbonization challenges: 1) the construction sector with hard-to-abate-emissions due to the use of cement; 2) the chemical and pharmaceutical sectors which contribute 7% to the Swiss GDP, but currently depend on (mostly imported) fossil-based raw materials, energy-intensive processes, and yield direct emissions from chemical reactions; 3) the waste-treatment sector which is projected to heavily rely on CCS technologies; 4) the plastic recycling sector, which could play an important role in the decarbonization of the other sectors by enabling material circularity. We will go beyond a sector-by-sector analysis and identify cross-sectoral synergies and trade-offs in the decarbonization of sectors with hard-to-abate emissions. First, we will compile an inventory of current and emerging net-zero measures and technologies for each sector, forming the basis for identifying cross-sector synergies and interdependencies. Next, we will integrate these measures into detailed sectoral models to develop cost-effective decarbonization pathways that minimize reliance on CCS/CDR while meeting net-zero targets. In parallel, we will assess how these strategies affect value chains and firms, identifying implementation drivers and barriers and creating firm-level blueprints for action. Finally, we will integrate the firm-level insights into sectoral models to produce a cross-sectoral roadmap for a circular, net-zero Swiss economy, outlining key pathways, opportunities, and barriers.

Kurzbeschreibung (Französisch)

La stratégie climatique de long terme de la Suisse prévoit le recours au captage et stockage du CO2 ainsi qu'aux technologies d'élimination du CO2 pour les secteurs du ciment, de l'incinération des déchets, de la chimie et de la pharmaceutique, du bâtiment et de l'agriculture. Compte tenu des défis techniques, économiques et sociétaux associés à ces solutions, ce volet de recherche examine le potentiel de mesures alternatives pour réduire les émissions difficiles à décarboner, notamment en mobilisant des matières premières renouvelables et en renforçant l'économie circulaire. Ce volet se concentre sur quatre secteurs industriels présentant des enjeux distincts de décarbonation. Le secteur du bâtiment génère des émissions importantes liées à l'usage intensif du ciment. Les secteurs chimique et pharmaceutique, qui contribuent à hauteur de sept pour cent au produit intérieur brut suisse et constituent le premier secteur d'exportation, dépendent encore largement de matières premières fossiles importées, de procédés très énergivores et de réactions produisant des émissions directes. Le secteur du traitement des déchets est considéré comme fortement dépendant des technologies de captage et stockage du CO2. Enfin, le secteur du recyclage des plastiques a le potentiel de jouer un rôle croissant dans la décarbonation en améliorant la circularité des matériaux et voit son importance économique augmenter. Nous dépassons une analyse strictement sectorielle en identifiant les synergies et les compromis intersectoriels dans la réduction des émissions difficiles à décarboner. Dans un premier temps, nous établissons un inventaire des mesures et technologies actuelles et émergentes compatibles avec la neutralité carbone dans chaque secteur. Ces éléments servent de base pour mettre en évidence les synergies, interdépendances et effets indirects entre secteurs. Nous intégrons ensuite ces mesures dans des modèles sectoriels détaillés afin de développer des trajectoires de décarbonation économiquement viables, visant à minimiser la dépendance au captage et à l'élimination du CO2 tout en respectant les objectifs climatiques. En parallèle, nous analysons les effets de ces stratégies sur les chaînes de valeur et sur les entreprises, en identifiant les leviers d'adoption ainsi que les obstacles réglementaires, économiques et organisationnels. Cette analyse permet d'élaborer des plans d'action adaptés au niveau des entreprises. Enfin, les enseignements issus de l'analyse sectorielle et de la compréhension des dynamiques au niveau des entreprises sont intégrés dans une feuille de route intersectorielle pour une économie suisse circulaire et neutre en carbone. Cette feuille de route identifie les principales trajectoires technologiques, les opportunités de coopération et les barrières restantes à lever.

Kurzbeschreibung (Italienisch)

Il WP si concentra su quattro settori industriali caratterizzati da sfide di decarbonizzazione specifiche: (i) l’edilizia, in cui una quota rilevante delle emissioni difficili da abbattere deriva dall’uso del cemento; (ii) il settore chimico-farmaceutico, che rappresenta il 7% del PIL svizzero e costituisce il principale settore di esportazione del Paese, ma che attualmente dipende da materie prime fossili (per lo più importate), da processi ad alta intensità energetica e che genera emissioni dirette dovute a reazioni chimiche; (iii) il settore del trattamento dei rifiuti, che secondo le previsioni dovrà fare ampio ricorso alle tecnologie CCS; (iv) il settore del riciclo della plastica, che potrebbe avere un ruolo fondamentale nella decarbonizzazione degli altri settori favorendo la circolarità dei materiali e che è destinato a crescere in dimensioni e rilevanza. In una prima fase, compileremo un inventario delle misure e tecnologie attuali ed emergenti compatibili con la neutralità climatica per ciascun settore che servirà da base per individuare sinergie e interdipendenze tra i diversi ambiti industriali. Successivamente, integreremo queste misure all'interno di modelli settoriali dettagliati, così da sviluppare percorsi di decarbonizzazione economicamente convenienti che riducano al minimo la dipendenza da CCS e CDR, pur rispettando gli obiettivi di neutralità climatica. Parallelamente, analizzeremo l’impatto di tali strategie sulle catene del valore e sulle imprese, individuando fattori abilitanti e barriere alla loro attuazione e definendo piani d’azione operativi a livello aziendale. Infine, incorporeremo le conoscenze acquisite a livello aziendale nei modelli settoriali per elaborare una roadmap intersettoriale verso un’economia svizzera circolare e a neutralità climatica, delineando i percorsi prioritari, le opportunità e gli ostacoli da affrontare.