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CO2-Umwandlung Forscher versteinern CO2

Auf Island wandeln Wissenschaftler CO2 um und versenken es im Erdboden. Doch für die Umwandlung benötigen sie sehr viel Wasser.

06.07.2016 12:44
Jörg Staude
Im geothermischen Kraftwerk Hellisheiði nahe Reykjavik wird das CO2 für die Verfestigung vorbereitet.

Es wäre eine so einfache Lösung für das Klimaproblem: Das CO2 einfach aus der Luft holen und im Erdboden versenken – also dorthin, wo das Treibhausgas herkam. Nur: Kohlendioxid lässt sich schwer im Untergrund festsetzen. Dafür, dass die unterirdischen CO2-Deponien langfristig dicht bleiben, gibt es bisher keine Garantie. Kommt es zum Austritt größerer Mengen Kohlendioxid, wäre das für die dort lebenden Menschen und Tiere tödlich. Auch könnte das vom CO2 im Untergrund verdrängte Salzwasser aufsteigen und das Grundwasser verunreinigen. Bisher lassen sich große unterirdische CO2-Speicher weder systematisch überwachen, noch weiß man, wie mögliche Lecks zu beheben sind.

Der wahre Traum ist es deswegen, das Kohlendioxid chemisch zu binden, also zu verfestigen, und es in tieferen Gesteinen auf Nimmer-Wiederkehr zu versenken. Das Problem: Weil das Molekül aus einem Atom Kohlenstoff und zwei Atomen Sauerstoff beim Entstehen viel Energie abgibt – von dieser Verbrennung „leben“ konventionelle Kraftwerke und Motoren – ist das Gebilde ziemlich reaktionsträge. Kohlendioxid in andere, klimaneutrale Stoffe zu verwandeln, erfordert jede Menge Energie; auch braucht es meist noch chemische Tricks.

Forschern des CarbFix-Projektes ist es nun aber gelungen, genau das zu schaffen: CO2 zu versteinern. Das von der EU und dem US-Energieministerium geförderte Projekt verfolgt die Idee, CO2 im Untergrund gewissermaßen immobil zu machen. In Island fanden die Experten dazu mit dem geothermischen Kraftwerk Hellisheiði, 25 Kilometer von der Hauptstadt Reykjavik entfernt, die richtigen Voraussetzungen. Das Kraftwerk liefert aus dem zutage geförderten Heißdampf nicht nur Kohlendioxid (und Schwefelwasserstoff), sondern bietet im Umfeld auch Basaltgestein. Dieses verfügt über Mineralien, die Kalzium und Magnesium enthalten, und diese wiederum können mit Kohlendioxid reagieren und dann dauerhafte Minerale wie Kalkstein oder Magnesit bilden.

Lange wurde angenommen, dass es Hunderte wenn nicht Tausende von Jahre dauert, bis sich CO2 in porösem Gestein mineralisiert. Die Forscher überprüften das: Sie lösten das aus dem Heißdampf abgeschiedene Kohlendioxid in Wasser. Dann pumpten sie das Gemisch aus 250 Tonnen Kohlensäure und Schwefelwasserstoff 400 bis 800 Meter tief in den Untergrund, wo es zwischen 25 und 33 Grad Celsius warm ist. Mit Hilfe einer Markierungssubstanz untersuchten die Forscher, wie sich die Zusammensetzung des Klimagases änderte. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass zwischen 95 und 98 Prozent des eingebrachten CO2s mineralisiert wurde“, sagt Juerg Matter von der Universität Southampton. „In einem Zeitraum von weniger als zwei Jahren.“

Ein Hauptproblem der balsatischen Lagerung ist allerdings, dass zur Herstellung der verpressbaren Kohlensäure jede Menge Wasser gebraucht wird – pro Tonne CO2 rund 25 Tonnen Wasser. Experten des Geoforschungszentrums (GFZ) in Potsdam berechneten, dass bei einer großindustriellen Anwendung für die Einlagerung von nur einer Million Tonnen Kohlendioxid 25 Millionen Tonnen Wasser gebraucht würden. Ob das in Zeiten immer knapper werdenden Süßwassers tatsächlich praktikabel ist und wie der Untergrund reagiert, müsse sich erst noch zeigen, warnen die Geo-Forscher. Zwar entgegnen die Carbfix-Leute, es würde sich auch Meerwasser eignen. Was aber Millionen Tonnen salzigen Wassers im Untergrund anrichten, ist unklar.

Nicht nur die Experten des Projekts träumen dennoch von ganz neuen Standortkriterien für Kraftwerke – in der Nähe basaltischer Gesteine und mit viel Wasser. Die „Verstofflichung“ des CO2 hat sogar Eingang gefunden in den Entwurf des Klimaschutzplans 2050 der Bundesregierung.

Auf diesem Weg will man besonders die Industrieemissionen in den Griff bekommen, die dort nicht durch Energieerzeugung, sondern direkt bei der Produktion etwa von Kalk, Zement und Stahl entstehen. Weil hier weitere CO2-Reduktionen schwieriger und teurer sind, könnten die Emissionen über eine Nutzung von CO2, die sogenannte Carbon Capture and Usage (CCU), vermieden werden. Dafür sollen spätestens 2020 bis 2030 weitere Umsetzungsschritte definiert werden. Die basaltische Carbfix-Lösung wird dabei aber weniger eine Rolle spielen können. Weil diese Gesteine vor allem durch vulkanische Aktivitäten entstehen, gibt es in Deutschland wie in ganz Mitteleuropa nur kleine Vorkommen. Und um CO2 über weite Strecken an die basaltreichen Orte zu transportieren, dürfte ein ziemlich großer Logistikaufwand nötig sein. Nicht nur wegen der technischen und ökonomischen Unwägbarkeiten zeigt sich die Energieökonomin Claudia Kemfert vom Deutschen Institut für Wirtschaftsforschung skeptisch gegenüber solchen Lösungen. „Ohnehin wird man emittiertes CO2 niemals ganz beseitigen können, auch wenn die Weiterverarbeitung, also die CCU, durchaus interessant sein könnte.“ Die bessere Lösung bleibe, CO2 erst gar nicht entstehen zu lassen und auf die Verbrennung fossiler Energien mehr und mehr zu verzichten: „Das ist der bessere Klimaschutz als zu hoffen, dass man irgendwann in ferner Zukunft CO2 in Steinen verpressen kann.“

Jörg Staude ist Journalist beim Online-Magazin klimaretter.info, mit dem die Frankfurter Rundschau in einer Kooperation die Berichterstattung zu Klima und Umwelt intensiviert.

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