Künstliche Gesteinsverwitterung kann CO2 aus der Atmosphäre binden

13. März 2018, 10:00
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Ein solches Verfahren wäre aber teuer und aufwändig, wie nun eine Studie nachweist

Potsdam – Verwittern große Mengen kleiner Steine wird dabei von den Mineralien auch Kohlendioxid gebunden. Dieser Vorgang könnte künftig auch helfen, Treibhausgase in der Atmosphäre zu reduzieren. Welches Potenzial in einer entsprechenden hochskalierten Technologie tatsächlich steckt, haben nun deutsche Wissenschafter untersucht: Es zeigte sich, dass der Effekt ziemlich begrenzt ist und für eine wirtschaftliche Nutzung eine starke CO2-Bepreisung erforderlich würde.

"Das Pariser Klimaabkommen verlangt ein ausgewogenes Verhältnis von Quellen und Senken der vom Menschen ausgestoßenen Treibhausgase in der zweiten Hälfte unseres Jahrhunderts, um die globale Erwärmung deutlich unter zwei Grad Celsius zu halten", sagt Leitautorin Jessica Strefler vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK). Einige Emissionen, etwa aus industriellen Prozessen, seien aber nur schwer zu verringern. CO2 aus der Luft zu holen und sicher zu lagern, sei daher ein wichtiges heißes Thema. Das Verwittern von Gestein sei ein wissenschaftlich sehr spannender Teil davon, so die Wissenschafterin.

Kostspieliges Verfahren

"Unsere Berechnungen zeigen, dass beschleunigte Verwitterung beim Dunit (ein magmatisches Gestein, Anm.) bereits bei 60 US-Dollar pro Tonne CO2 wettbewerbsfähig sein könnte, und bei Basalt bei 200 US-Dollar pro Tonne CO2", sagt Strefler. "Das ist etwa das Doppelte des CO2-Preises, der in aktuellen politischen Debatten diskutiert wird, und auch deutlich mehr als die Kostenabschätzungen etwa zur Aufforstung, die bei 24 Euro pro Tonne eingefangenem CO2 liegen." Das sei freilich ein wesentliches Hemmnis für eine mögliche künftige Anwendung beschleunigter Verwitterung.

Strategien zum Entfernen von Kohlendioxid gehen mit Zielkonflikten einher. Das Anpflanzen einer Vielzahl von Bäumen etwa, um CO2 aus der Luft zu ziehen und in ihren Stämmen und Ästen einzulagern, kann zulasten von Flächen gehen, die für die Nahrungsmittelproduktion benötigt werden. Zudem wird die Abscheidung und unterirdische Speicherung von Kohlendioxid (Carbon Capture and Storage, CCS) im industriellen Maßstab von weiten Teilen der Bevölkerung nicht als sicher akzeptiert.

Basalt als nachhaltigere Option

Eine beschleunigte Verwitterung, also das Ausbringen von zerkleinertem Gestein auf Agrarflächen, könnte dagegen leichter zu realisieren sein. Allerdings enthält Dunit – die in Fachkreisen am häufigsten diskutierte Gesteinsart – Schadstoffe wie Chrom oder Nickel, die während des Verwitterungsprozesses freigesetzt werden könnten. Deshalb ist Dunit für die vorliegende Studie zwar ein wichtiger Vergleichspunkt, jedoch konzentrieren sich die Wissenschafter in ihrer Forschung auf Basalt, das eine nachhaltigere Option darstellt.

Der aktuelle CO2-Ausstoß liegt bei rund 40 Milliarden Tonnen pro Jahr; natürliche Verwitterung absorbiert rund 1,1 Milliarden Tonnen. Beschleunigte Verwitterung könnte bei der Verwendung von Basalt bis zu 4,9 Milliarden Tonnen pro Jahr und bei Dunit sogar bis zu 95 Milliarden Tonnen pro Jahr einlagern, so die Berechnungen der Wissenschafter. In der Praxis und unter Berücksichtigung der Zielkonflikte könnte jedoch wohl nur ein Bruchteil dieses Potenzials tatsächlich umgesetzt werden. Am besten geeignet dafür wären warme und feuchte Regionen, insbesondere in Indien, Brasilien, Südostasien und China, wo fast drei Viertel des globalen Potenzials realisiert werden könnten. Das ist beachtlich, aber beachtlich sind auch die damit verbundenen Unsicherheiten, betonen die Wissenschafter.

Drei Milliarden Tonnen Gestein

"Das jährliche Potenzial zur CO2-Aufnahme wird durch die Feinkörnigkeit und die Verwitterungsrate des eingesetzten Gesteins definiert", so Thorben Amann vom Institut für Geologie, Centrum für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit (CEN) der Universität Hamburg, ebenfalls Leitautor der Studie. Um eine Milliarde Tonnen CO2 zu binden, müssten mehr als drei Milliarden Tonnen Basalt ausgebracht werden – eine ungeheure Menge, die fast der Hälfte der derzeitigen weltweiten Kohleförderung entspricht. Es wäre notwendig, das Gestein zu zermahlen und das Pulver auf etwa einem Fünftel der weltweiten Anbaufläche zu verteilen; was zwar machbar wäre, allerdings summieren sich die Kosten aufgrund der gigantischen Gesteinsmenge.

"Wir können sagen, dass beschleunigte Verwitterung nicht nur eine verrückte Idee ist, sondern tatsächlich Klimapolitik unterstützen könnte. Gleichzeitig bleibt es aber eine Herausforderung, die dabei beteiligten Prozesse genau zu verstehen", sagt Amann. "Schließlich würde sich das Ausbringen des Gesteins auf die landwirtschaftlichen Böden auswirken, ihre Eigenschaften würden sich verändern, was aber auch vorteilhaft sein könnte. Basalt zum Beispiel kann dem Boden bestimmte Nährstoffe zuführen und so als natürlicher Dünger dienen."

Die im Fachjournal "Environmental Research Letters" präsentierte Studie zeigt, dass eine beschleunigte Verwitterung insbesondere von Basaltgestein eine attraktive Option zur Förderung des Klimaschutzes sein könnte, insbesondere für tropische und subtropische Regionen, in denen das CO2-Aufnahmepotenzial am höchsten ist. Aber in Anbetracht der Kosten und der Masse an Gestein, die bewegt werden müssten, wird es wohl nur einen überschaubaren zusätzlichen Beitrag leisten können. (red, 13.3.2018)

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