Um die Ziele des Pariser Klimaschutzabkommens von 2015 zu erreichen, ist die aktive Entfernung von Kohlendioxid aus der Atmosph?re und eine dauerhafte Speicherung erforderlich – sogenannte negative Emissionen. Dies stellt eine enorme globale Herausforderung dar: Wie k?nnen wir negative Emissionen in ausreichendem Umfang und Tempo mit Technologien realisieren, die technisch zuverl?ssig, kosteneffizient, nachhaltig sind und von einer breiten ?ffentlichkeit akzeptiert werden?

Dabei sind eine Reihe verschiedener negativer Emissionstechnologien (NETs) im Gespr?ch, von denen die vielversprechendsten auf der Bewirtschaftung von ?kosystemen für eine erh?hte Kohlenstoffbindung abzielen, um damit die Kohlenstoffsenke an Land zu st?rken. Das Aufforsten von W?ldern und die Produktion von Bioenergie, gekoppelt mit dem Abscheiden und Speichern von Kohlendioxid, stehen im Fokus der Forschung, aber die Palette der L?sungen ist breiter.

Neue Studie zeigt gro?e Potenziale

In einem neuen Artikel in Nature Geoscience untersuchte ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Dr. Daniel Goll vom Institut für Geographie der Universit?t Augsburg den Einsatz von Gesteinsmehl (fein gemahlenes Gestein). Es wurde bisher zur Bodenverbesserung genutzt (allerdings nicht für die Entfernung von Kohlendioxid) und kann in bestehende natürliche sowie genutzte Landfl?chen eingebracht werden. Dadurch konkurriert diese NET nicht mit anderen Landnutzungsformen und kann ohne hohen technischen Aufwand eingesetzt werden. Diese Methode bringt daher die Voraussetzungen mit, die für einen raschen und weitl?ufigen Ausbau ben?tigt werden.

Das Prinzip dieser Methode besteht darin, die natürliche Reaktion von Kohlendioxid mit verwitternden Mineralien zu verst?rken. Silikatminerale werden zu Pulver gemahlen und auf der Landoberfl?che verteilt, wo sie mit Kohlendioxid reagieren und es aus der Atmosph?re entfernen – eine abiotische Kohlendioxid-Entfernung. Gespeichert wird der Kohlenstoff dann in den Bodenschichten in Form von Bikarbonat-Ionen, die dann (durch Erosion) über Flüsse abtransportiert und schlie?lich in den Ozeanen ‘eingelagert‘ werden, wodurch verhindert wird das der Kohlenstoff wieder in die Atmosph?re gelangt.

Unter den potenziellen Gesteins-Kandidaten sticht Basalt hervor, da es nicht nur eine reichlich vorhandene Ressource ist, die schnell verwittert, sondern auch Pflanzenn?hrstoffe enth?lt, die der Schlüssel zu einem zweiten biologischen Kohlendioxid-Entfernung sind, die nun erstmals quantifiziert wurde. In einer Vielzahl von ?kosystemen wird die Fixierung von Kohlendioxid durch Pflanzen und seine Speicherung in pflanzlicher Biomasse und B?den durch eine geringe Bodenfruchtbarkeit eingeschr?nkt. Durch das Besprühen von n?hrstoffarmen ?kosystemen mit Basaltpulver, das bei der Verwitterung kontinuierlich N?hrstoffe (insbesondere Phosphor) freisetzt, k?nnten die N?hrstoffbeschr?nkungen theoretisch aufgehoben und die Speicherung von Kohlenstoff in ?kosystemen gef?rdert werden. Dieser übersehene biologische Kohlendioxid-Entfernung durch Gesteinsmehl wurde nun in der neuen Studie untersucht. W?hrend sich frühere Untersuchungen vor allem auf fruchtbare landwirtschaftliche Fl?chen konzentrierten, wo die bestehende Infrastruktur für das Ausbringen von Gesteinsmehl genutzt werden kann, konzentrierte sich das Forscherteam auf natürliche ?kosysteme mit verarmten B?den.

Kosten ebenfalls berücksichtigt

Dazu nutzte das Forschungsteam ein umfassendes numerisches Modell der Biosph?re, um die Kohlendioxid-Entfernung von Gesteinsmehl zu simulieren und dabei sowohl den abiotischen als auch den biotischen Weg zu berücksichtigen. Sie fanden eine erhebliche Kohlendioxid-Entfernung von bis zu 2,5 Gigatonnen Kohlendioxid pro Jahr, wovon etwa 50 % auf die Reaktion der Biosph?re auf Gesteinsmehl zurückzuführen sind. Die gr??ten Kohlendioxid-Entfernungsraten wurden in Regionen gefunden, die bisher als ungeeignet für Gesteinsmehl angesehen wurden. Diese Ergebnisse machen das globale Kohlendioxid-Entfernungspotenzial von Basalt wesentlich gr??er als bisher angenommen.
Das Team nutzte au?erdem Informationen über die Kosten für die Produktion, den Transport und das Ausbringen von Gesteinsmehl. Unter der Annahme, dass Flugzeugen für das Versprühen von Gesteinsmehl genutzt werden, wurden moderate Kosten für das Entfernen von Kohlendioxid von ca.150 US-Dollar pro Tonne entfernten Kohlendioxids ermittelt. Um eine ausreichend hohe Netto-Kohlendioxid-Entfernung zu erreichen, müssen der Basaltabbau ausgeweitet, Systeme zum Verteilen in entlegenen Gebieten mit geringem Kohlenstoff-Fu?abdruck (wie Drohnen oder Luftschiffe) eingesetzt und Energie aus kohlenstoffarmen Quellen verwendet werden.

Prof. Dr. Wolfgang Buermann vom Institut für Geographie der Universit?t Augsburg meint: ?Basierend auf diesen neuen Ergebnissen sollte die Basalt-Bodenverbesserung als eine vielversprechende Option für Landmanagement zur Abschw?chung des Klimawandels in Betracht gezogen werden“, aber erg?nzt auch, dass ?unbekannte Nebenwirkungen sowie weitere Daten über den Einsatz im Feld zuerst noch angegangen werden müssen“. Dr. Daniel Goll, der die Studie in Augsburg leitete, bemerkt dazu: ?Pilotstudien sollten sich auf degradierte Systeme und Aufforstungsprojekte konzentrieren, um m?gliche negative Nebeneffekte zu testen. Wenn Gesteinsmehl den Kohlendioxidabbau in bestehenden bewirtschafteten Systemen verbessern kann, wird es helfen, den Druck auf natürliche ?kosysteme anderswo zu verringern“.

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Publikation:
Daniel Goll, Philippe Ciais , Thorben Amann, Wolfgang Buermann, Jinfeng Chang, Sibel Eker, Jens Hartmann , Ivan Janssens, Wei Li, Michael Obersteiner, Josep Penuelas, Katsumasa Tanaka, Sara Vicca: Potential CO2 removal from enhanced weathering by ecosystem responses to powdered rock, Nature Geoscience, DOI:10.1038/s41561-021-00798-x??

https://www.nature.com/articles/s41561-021-00798-x