Freitag, 12. August 2022
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Basalt-Mehl als unerwarteter Klimaretter?

Neue Wege im Klimaschutz: Basaltmehl holt CO2 aus der Luft

Mehr als die Hälfte der anthropogenen CO2-Emissionen wird derzeit von natürlichen Senken aufgenommen (1). Das bremst den Anstieg des CO2-Gehalts in der Atmosphäre. Forscher arbeiten derzeit an Konzepten, wie sie diese CO2-Senken weiter intensivieren könnten. Zudem sind weitere negative Emissions-Technologien wie etwa die Kohlenstoffsequestrierung im Gespräch. Am vielversprechendsten ist die Stimulation von Kohlenstoffsenken an Land. Dabei stehen das Aufforsten von Wäldern und die Produktion von Bioenergie im Fokus – gekoppelt mit dem Abscheiden und Speichern von Kohlendioxid.

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Aber die Palette der Lösungen ist breiter. In einem neuen Artikel in Nature Geoscience (2) untersuchte ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Daniel Goll vom Institut für Geographie der Universität Augsburg den Einsatz von fein gemahlenem Gestein. Das Gesteinsmehl wird schon jetzt lokal zur Boden-Verbesserung genutzt und kann in bestehende natürliche, sowie genutzte Landflächen eingebracht werden. Das Prinzip dieser Methode besteht darin, die natürliche Reaktion von Kohlendioxid mit verwitternden Mineralien zu verstärken. Auf englisch: Enhanced Rock Weathering.

Die abiotische Kohlendioxid-Entfernung

Silikatminerale werden zu Pulver gemahlen und auf der Landoberfläche verteilt, wo sie mit Kohlendioxid reagieren und es aus der Atmosphäre entfernen – eine abiotische Kohlendioxid-Entfernung. Der Kohlenstoff wir dann in den Bodenschichten in Form von Bikarbonat-Ionen gespeichert, welche dann wiederum durch Erosion über Flüsse abtransportiert werden und sich schließlich in den Ozeanen einlagern. Das verhindert, dass der Kohlenstoff wieder in die Atmosphäre gelangt. Unter den potenziellen Gesteins-Kandidaten sticht Basalt hervor. Basalt ist nicht nur eine reichlich vorhandene Ressource, die schnell verwittert. Sie enthält auch Pflanzennährstoffe, die der Schlüssel zu einem zweiten Prozess ist, der biologischen Kohlendioxid-Entfernung. Zu den Nährstoffen gehören zum Beispiel Magnesium und Kalzium.

Nährstoff-Beschränkungen in Böden wieder aufheben

In einer Vielzahl von Ökosystemen wird die Fixierung von Kohlendioxid durch Pflanzen und seine Speicherung in pflanzlicher Biomasse und Böden durch eine geringe Bodenfruchtbarkeit eingeschränkt. Durch das Besprühen von nährstoffarmen Ökosystemen mit Basaltpulver – das bei der Verwitterung kontinuierlich Nährstoffe freisetzt – könnten die Nährstoff-Beschränkungen theoretisch aufgehoben und die Speicherung von Kohlenstoff in Ökosystemen gefördert werden. Die bislang übersehene biologische Kohlendioxid-Entfernung durch Gesteinsmehl wurde nun in der neuen Studie quantitativ untersucht. Frühere Untersuchungen haben sich vor allem auf fruchtbare landwirtschaftliche Flächen konzentrierten. Dort kann die bestehende Infrastruktur für das Ausbringen von Gesteinsmehl genutzt werden. Inzwischen konzentriert sich das Forscherteam auf natürliche Ökosysteme mit verarmten Böden.

Eine bedeutende mögliche Kohlenstoffsenke

Dazu nutzten die Wissenschaftler ein umfassendes numerisches Modell der Biosphäre. Damit simulierten sie die Kohlendioxid-Entfernung von Gesteinsmehl, wobei sie sowohl den abiotischen als auch den biologischen Weg berücksichtigten. Daniel Goll und seine Kollegen errechneten eine erhebliche Kohlendioxid-Entfernung von bis zu 2,5 Milliarden Tonnen Kohlendioxid pro Jahr. Etwa die Hälfte davon ist auf die Reaktion der Biosphäre auf das Gesteinsmehl zurückzuführen. 2,5 Milliarden Tonnen CO2: Das entspricht etwa 6 Prozent der menschenverursachten Emissionen von 2020, die bei 40 Milliarden Tonnen lagen. Laut einer Studie des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung, PIK, von 2018 könnte Basalt-Gesteinsmehl bis zu 4,9 Milliarden Tonnen CO2 pro Jahr binden (3). Bei der Verwendung des relativ seltenen Gesteins Dunit aus dem Erdmantel könnten sogar bis zu 95 Milliarden Tonnen CO2 pro Jahr eingelagert werden.

Überraschenderweise fanden die Augsburger Forscher jetzt die größten Kohlendioxid-Entfernungsraten in Regionen, die bisher als ungeeignet für Gesteinsmehl angesehen wurden (2). Das Team ermittelte außerdem Informationen zu Kosten für die Produktion, den Transport und das Ausbringen von Gesteinsmehl. Unter der Annahme, dass Flugzeuge für das Versprühen von Gesteinsmehl zum Einsatz kommen, wurden moderate Kosten von circa US$ 150 pro Tonne entfernten Kohlendioxids ermittelt.

Langfristiger Effekt zum Einsatz von Gesteinsmehl muss untersucht werden

Das Verfahren könnte zeitnah und großflächig in der Welt Anwendung finden. Zudem konkurriert es nicht mit anderen Landnutzungen, da es auf bestehenden Flächen durchgeführt werden kann. Welchen Effekt genau die massenhafte Verteilung von Basaltstaub auf die Umwelt hat, muss aber noch studiert werden. Vor allem solte sichergestellt werden, dass das ausgebrachte Gestein keine problematischen Stoffe wie toxische Metalle oder Chemikalien enthalte.

Dieser Artikel ist ein Teil der Folge 67 der Klimaschau von Dr. Sebastian Lüning. Die Klimaschau informiert über Neuigkeiten aus den Klimawissenschaften und von der Energiewende. Weiterer Themen im Video: Akkus ohne die knappen Metalle Lithium, Kobalt und Nickel

Quellenverzeichnis
(1) https://www.lmu.de/de/newsroom/news-und-events/news/rekord-rueckgang-der-globalen-co2-emissionen-dank-corona.html
(2) Goll et al. 2021: https://www.nature.com/articles/s41561-021-00798-x
https://www.nature.com/articles/s41561-021-00798-x.epdf?sharing_token=YQzDR2_gDPKNnuN5qTgrxdRgN0jAjWel9jnR3ZoTv0O6-Lvcz4nHKOni8wxNYJLZAAN4jI9roRp2TT9LHY-w1CO_M4wB9YDm9wE74CD6pxk_pubZm6g3xS87NYowJ8zfLG-Ex4sbQTrbKC4codJ-eICCyHHdkNKo9KAe1oq0uQtb62KZ7oGI9fXH3azuEPm0Vh_SPkeTk-urV82_F23Za-jFntDNYo2jerZ_tFP5jzQ%3D&tracking_referrer=www.derstandard.de
PM Uni Augsburg: https://www.uni-augsburg.de/de/campusleben/neuigkeiten/2021/07/27/4779/
(3) Strefler et al. 2018: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/aaa9c4
PM PIK: https://www.pik-potsdam.de/de/aktuelles/nachrichten/beschleunigtes-verwittern-von-gestein-kann-helfen-co2-aus-der-luft-zu-holen-ein-wenig

Weitere Quellen zum Thema
Beerling et al. 2020: https://www.nature.com/articles/s41586-020-2448-9
PM University of Sheffiled 2018: https://www.sheffield.ac.uk/biosciences/news/farming-crops-rocks-reduce-co2-and-improve-global-food-security
Bericht in Nature zur Studie: https://www.nature.com/articles/d41586-020-01965-7
Infosperber: https://www.infosperber.ch/umwelt/luft-klima/steinstaub-absorbiert-co2-aus-der-luft/
Rinder & von Hagke 2021: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652621023969
PM Uni Salzburg: https://www.plus.ac.at/news/klimaschutz-mittels-geo-engineering-basalt-als-mineralduenger-ist-ein-co2-schlucker-allerdings-mit-handicaps/?pgrp=218&is_paged=0

Dr. Sebastian Lüninghttp://www.luening.info/
Dr. Sebastian Lüning ist habilitierter Geowissenschafler und publiziert regelmäßig in klimawissenschaftlichen Fachzeitschriften. Als Gutachter wirkte er an den IPCC-Berichten SR15, SROCC und AR6 mit. Zusammen mit Fritz Vahrenholt schrieb er die Bücher „Unerwünschte Wahrheiten: Was Sie über den Klimawandel wissen sollten“ und „Unanfechtbar: Der Beschluss des Bundesverfassungsgerichts zum Klimaschutz im Faktencheck”. Auf Youtube präsentiert Lüning zweimal wöchentlich die Nachrichtensendung „Klimaschau“.

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