Treibhausgas in Stein verwandelt

Dieser Bohrkern zeigt Spuren von Karbonatmineralen. (Bild: Annette K. Mortensen)

Wie werden wir bloß das Kohlendioxid los? Möglicherweise haben Forscher nun eine Methode gefunden, das Treibhausgas permanent von der Atmosphäre fernzuhalten: In Basaltgestein gepumpt, mineralisiert es in kurzer Zeit zu harmlosen Verbindungen aus, zeigen ihre Versuche in Island. Da diese Gesteinsart weltweit verbreitet ist, könnte sich aus dem Konzept eine effektive Strategie im Kampf gegen den Klimawandel entwickeln, sagen die Forscher.

Maßnahmen zum Einschränken der Kohlendioxidgehalte der Erdatmosphäre sind dringend gefragt. Ein Ansatz ist dabei schon seit längerem die Strategie des sogenannten Carbon Capture and Storage (CCS): Kohlendioxid soll aus Abgasen oder der Luft abgetrennt und unterirdisch gelagert werden. Zunächst hofften Geo-Ingenieure, das Gas in ausgebeuteten Öl- und Gaslagerstätten lagern zu können. Doch dabei lässt sich nur schwer sicherstellen, dass das CO2 am Ende nicht doch wieder entweicht.

Mineralisation heißt das Schlagwort

Dauerhaft binden ließe sich das Gas hingegen, wenn es im Untergrund Minerale bilden würde. Bisher nahm man allerdings an, dass dieser Prozess mehrere hundert bis tausend Jahre dauert und deshalb nicht gezielt nutzbar wäre. Die aktuelle Studie der Forscher um Juerg Matter von der University of Southampton zeigt nun jedoch, dass die Mineralisierung in Vulkangestein in weniger als zwei Jahren ablaufen kann.

Im Rahmen der Studie wurde in Wasser gelöstes CO2 in eine Tiefe von 400 bis 800 Metern in den Basalt-Untergrund Islands gepumpt. Die Vulkan-Insel besteht zu etwa 90 Prozent aus dieser Gesteinsart. Basalt ist reich an Elementen wie Kalzium, Magnesium und Eisen, die eine Mineralisierung des Kohlenstoffs hervorrufen können. Bei den Reaktionen entstehen sogenannte Karbonatmineralen, die umwelttechnisch völlig unbedenklich sind. Den Ergebnissen zufolge reagierte die injizierte Kohlendioxidlösung erstaunlich schnell mit dem Basalt-Gestein: "Unsere Ergebnisse zeigen, dass zwischen 95 und 98 Prozent des Kohlendioxids über einen Zeitraum von weniger als zwei Jahren mineralisiert wurde - das ist erstaunlich schnell", sagt Matter.

Erstaunlich schnell und effektiv

Um den Effekt im Untergrund genau nachweisen zu können, markierten die Forscher das CO2 im Rahmen ihrer Tests mit einer chemischen Verbindung, die sich leicht nachweisen lässt. Auf diese Weise ließ sich genau nachvollziehen, was mit der Kohlendioxidlösung passierte. So konnten die Forscher dokumentieren, dass tatsächlich eine Mineralisierung stattgefunden hatte: Das Wasser, das nach einiger Zeit wieder aus dem Gestein austrat, zeigte deutlich verminderte Konzentrationen des markierten CO2. Untersuchungen von Bohrkernen aus dem Tiefengestein belegten zudem, dass sich die typisch weißlichen Karbonatmineralien gebildet hatten.

"Karbonatmineralien treten nicht mehr aus dem Boden aus, so dass unsere neu entwickelte Methode zu einer dauerhaften und umweltfreundlichen Lagerung von CO2-Emissionen führen kann", sagt Matter. "Außerdem ist Basalt eine der häufigsten Gesteinsarten der Erde – es bietet deshalb möglicherweise eine enorme CO2-Speicherkapazität."

Es bleiben nun allerdings noch einige Fragen zu klären, betonen die Forscher. "Der Umfang unserer Studie war relativ klein. So ist nun der nächste logische Schritt, die Kohlenstoffixierung in Basalt in einem größeren Maßstab durchzuführen", so Matter. "Dies geschieht zur Zeit im Reykjavik Energy Hellisheidi Geothermiekraftwerk: 5.000 Tonnen CO2 sollen pro Jahr eingefangen und in einem basaltischen Reservoir gelagert werden", berichtet der Wissenschaftler. Es muss sich zudem noch zeigen, inwieweit das Konzept weltweit tatsächlich umsetzbar ist. Zurückhaltende Hoffnung scheint also angesagt.

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