Gerade Kohlekraftwerke haben einen hohen Ausstoß an Stickoxiden, Flugstaub und Schwefeldioxid, deren Grenzwerte gesetzlich festgeschrieben sind. Aus diesem Grund sind in allen Kohlekraftwerken (u. a. KW Moorburg) Abspaltungs- und Reinigungsanlagen verbaut. Besonders aufwendig sind dabei die Einrichtungen zur Entstickung (DeNOx). Das heutzutage meistgenutzte Verfahren ist das SCR-Verfahren („selective catalytic reduction“), das die Reaktion von Stickoxiden im Rauchgas mit eingedüstem Ammoniak zu Stickstoff und Wasser nutzt (Heuck et al.
2013). Für die Reinigung von Staubpartikeln wird meist ein Elektrofilter eingesetzt (elektrische Gasreinigung). Das Prinzip beruht auf der Elektrostatik und erreicht einen Absonderungsgrad von bis zu 99,9 %. Schwefelhaltige fossile Brennstoffe erzeugen bei der Verbrennung Schwefelverbindungen (SO
2 und SO
3). Seit 1974 ist es in Deutschland daher vorgeschrieben, Rauchgasentschwefelungsanlagen (REA) in Kohlekraftwerken, aber auch in Müllverbrennungsanlagen (falls Schwefelgehalt höher als 1 %) vorzusehen. Bei der Rauchgasentschwefelung werden regenerative und nichtregenerative Verfahren unterschieden. Das weltweit am häufigsten eingesetzte nichtregenerative Verfahren ist die Kalkwäsche. Dabei wird das Rauchgas über eine Kalk-Wasser-Emulsion geleitet, wobei durch Zugabe von Kalk Gips entsteht, der in der Baustoffindustrie weiterverwendet werden kann. Ein zumeist in Raffinerien genutztes regeneratives Verfahren ist das Wellmann-Lord-Verfahren. Bei diesem Verfahren besteht die Waschflüssigkeit aus einer Natriumsulfitlösung (Na
2SO
3), und der weiterverwendbare Stoff am Ende des Verfahrens ist Schwefel (Fritz und Kern
1992; Heuck et al.
2013).
Die oben beschriebenen Verfahren entfallen wegen des reineren Brennstoffs bei Gaskraftwerken. Allen Kraftwerken gemein ist jedoch der CO
2-Ausstoß, auch wenn dieser je nach Brennstoff und Art des Kraftwerks deutlich voneinander abweicht (z. B. 1142 g/kWhel bei Braunkohlekraftwerken und 5 g/kWhel bei Erdgas-Blockheizkraftwerken) (Plaßmann und Schulz
2013). Die Diskussion um die Abspaltung von CO
2 hat sich, insbesondere auch durch die Einführung des Zertifikatehandels, in den letzten Jahren deutlich intensiviert. Meist wird die Abspaltung in Verbindung mit der Speicherung von CO
2 diskutiert und unter dem Begriff CO
2-Sequestrierung oder CCS („carbon capture and storage“) zusammengefasst. Es gibt drei Verfahren zur Abscheidung von CO
2, das „Post-Combustion“-, das „Pre-Combustion“- und das „Oxyfuel“-Verfahren (Gibbins und Chalmers
2012; Guerrero-Lemus und Martinez-Duart
2013; Plaßmann und Schulz
2013). Alle Verfahren erreichen eine Abscheidungsrate von bis zu 90 %. Die Abscheidung ist jedoch sehr energieintensiv, was zu Wirkungsgradeinbußen von 5–12 % führt. Auch die Kosten der Anlagen sind sehr hoch. Bei Anlagen mit CCS-Technologie sind die Investitionskosten ca. 50–100 % höher als ohne CCS. Ein weiterer sehr kontrovers diskutierter Punkt ist die Speicherung des abgespaltenen CO
2. Von Forschern wird die Lagerung in tiefen Sedimentschichten favorisiert. Dies konkurriert mit der Nutzung von Geothermie sowie anderen Kavernenspeichern für Gase und Treibstoffe auf der einen Seite, aber auch der viel diskutierten Gewinnung von Schiefergas mittels Fracking (s. u.) auf der anderen Seite. Die Lagerung von CO
2 gilt wegen der möglichen bodennahen Ablagerung von entweichendem Gas als nicht risikoarm, weswegen sich auch in der Bevölkerung immer mehr Widerstand gegen diese Art der Lagerung formiert. Die Technik befindet sich immer noch in der Entwicklung. Das Braunkohleversuchskraftwerk Schwarze Pumpe bei Spremberg wurde im Jahr 2014 aufgrund mangelnder Chancen zur industriellen Nutzung von CCS wieder stillgelegt (Bundeszentrale für politische Bildung
2013). Ein von RWE geplantes Projekt für ein IGCC-Kraftwerk („integrated gasification combined cycle“) mit CCS scheiterte laut Unternehmen an der deutschen und europäischen Gesetzgebung zur CO
2-Speicherung (RWE
2015). Ein sich noch im Betrieb befindliches CCS-Kraftwerk steht in Kanada, und es gibt Pläne für neue Kraftwerke mit CO
2-Abscheidung in den USA und Großbritannien (Wirtschaftswoche
2014). Neue Kraftwerke in Deutschland können vom TÜV Nord ein Zertifikat „CCS ready“ erwerben. Den Kraftwerken wird damit bescheinigt, dass sie für die nachträgliche Installation der Abscheidung vorbereitet sind (TÜV Nord
2015). Auch Fracking wurde im Gebiet der FHH untersucht und diskutiert. So erhielt eine Tochterfirma von ExxonMobile die Erlaubnis, in Teilen von Bergedorf, Allermöhe, Wilhelmsburg und Harburg nach potenziellen Förderstellen zu suchen, auch wenn die Möglichkeit einer tatsächlichen Förderung vonseiten der Politik stets verneint wurde.
Eine weitere Möglichkeit der Emissionsreduzierung ist die Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades. Somit kann mit weniger Brennstoff eine höhere Menge Energie gewonnen werden. Durch die steigenden Weltmarktpreise für Steinkohle und Gas, verbunden mit dem zu erwartenden Anstieg der CO2-Zertifikatspreise, werden die Anreize für Kraftwerksplaner weiter steigen, in Forschung und Entwicklung zu investieren, um die Wirkungsgrade weiter steigern zu können.