Wissen : Verkalkte Felsen

Kohlendioxid kann massenhaft Karbonat bilden. Eine Chance für das Klima?

Ralf Nestler
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Verwittert. Diese Peridotit-Felsen in Oman wurden zu Kalkstein. Foto: Columbia-Universität

Weltweit suchen Forscher nach Methoden, um den Gehalt von Treibhausgasen in der Atmosphäre zu senken und damit den Klimawandel zu verlangsamen. Dazu gehört etwa die Technik, Kohlendioxid (CO2) aus dem Abgas von Kraftwerken abzutrennen und in tiefen Erdschichten zu lagern. Ein entsprechender Versuch läuft zurzeit unter dem brandenburgischen Städtchen Ketzin, wo das Treibhausgas in wasserführende Sandsteinschichten gepumpt wird.

Amerikanische Wissenschaftler haben jetzt an ein weiteres Verfahren erinnert, mit dem CO2 dauerhaft im Untergrund entsorgt werden könnte. Dabei wird das Gas aber nicht in Wasser gelöst – wo es möglicherweise wieder austritt und doch in die Atmosphäre gelangt – sondern über chemische Reaktionen direkt vom Gestein aufgenommen. Entsprechende Modellrechnungen haben Peter Kelemen und Jürg Matter von der Columbia Universität im US-Staat New York online im Fachjournal „PNAS“ veröffentlicht.

Demnach spielt das Treibhausgas vor allem bei der Verwitterung von Gesteinen des Erdmantels eine wichtige Rolle. Die dunklen Felsen, von Geologen als „Peridotite“ bezeichnet, liegen normalerweise mindestens zehn Kilometer unter der Erdoberfläche. Bei der Kollision von Kontinenten wirken derart starke Kräfte, dass ein kleiner Teil dieser Gesteine bis nach oben kommt. Sie sind beispielsweise in Italien zu finden, aber auch in Oman. Gelangen Peridotite mit dem CO2 der Atmosphäre in Kontakt, entsteht über mehrere chemische Reaktionen festes Karbonat, das landläufig als Kalkstein bezeichnet wird. Allein in Oman würden auf diese Weise jährlich bis zu 100 000 Tonnen CO2 gebunden, schreiben Kelemen und Matter. Allerdings wird im gleichen Zeitraum weltweit rund 300 000-mal soviel CO2 in die Luft geblasen.

Tiefe Bohrungen sollen die Verwitterung beschleunigen

Die Forscher schlagen deshalb vor, der natürlichen Peridotit-Verwitterung auf die Sprünge zu helfen. So sollen tiefe Bohrungen ermöglichen, dass das Treibhausgas nicht nur oberflächennahe Schichten erfasst, sondern auch im Untergrund reagieren kann. Zusätzlich soll durch Einpressen von Wasser die Spannung im Gestein verändert werden, damit Brüche entstehen, die zusätzlichen Kontakt zwischen Gas und Fels ermöglichen.

Weil die Verwitterung bei hohen Temperaturen deutlich schneller läuft, wollen die Forscher außerdem das Gestein mit heißen Flüssigkeiten auf bis zu 185 Grad Celsius vorwärmen, bevor sie das CO2 in den Untergrund schicken. Das Klimagas selbst muss nicht erwärmt werden, denn die Peridotit-Verwitterung ist exotherm – während der chemischen Reaktionen entsteht genügend Wärme, um den Fels zu heizen, schreiben die Wissenschaftler.

Dank dieser Technologien sei es möglich, allein mit den osmanischen Peridotiten pro Jahr eine Milliarde Tonne CO2 zu fixieren. Das ist immerhin ein Dreißigstel dessen, was die Menschheit weltweit in die Atmosphäre bringt. Kelemen und Matter betonen aber, dass es sich in ihrem Report lediglich um Modellrechnungen handelt. Freilandversuche – oder gar Kostenschätzungen – gibt es noch keine.
Potsdamer Geoforscher ist kritisch

„Im Reagenzglas funktioniert das prima, aber nicht in der Natur“, sagt Jörg Erzinger vom Geoforschungszentrum Potsdam. Er untersucht seit Jahren, wie Minerale mit CO2 reagieren. „Das Problem ist die geringe Reaktionsfläche im Gestein.“ Zwar ließen sich zusätzliche Spalten künstlich erzeugen, doch diese würden rasch von den neu gebildeten Karbonaten wieder zugesetzt. Die Hoffnung der US-Forscher, dass das Wachstum der Kristalle die Felsen erneut aufsprengt, will er nicht teilen: „Wenn dem so wäre, müssten auch verkalkte Rohre platzen, doch das tun sie nicht.“ Man könne zwar immer wieder Wasser ins Gestein pressen, um neue Brüche auszulösen, doch das sei enorm aufwendig. „Unterm Strich ist es deutlich billiger, die Kohlendioxid-Emissionen gar nicht erst entstehen zu lassen.“Ralf Nestler

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