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„Enhanced Weathering“: Mit Steinen gegen die Erwärmung

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Von: David Zauner

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Basalt - hier auf dem „Giant’ Causeway“ in Nordirland - könnte zermahlen einen wertvollen Dienst leisten.
Basalt - hier auf dem „Giant’ Causeway“ in Nordirland - könnte zermahlen einen wertvollen Dienst leisten. © imago images/ssviluppo

Die „beschleunigte Verwitterung“ von Basalt könnte helfen, Kohlendioxid zu binden

Die Mahnungen von Klimaforscher:innen, Treibhausgas-Emissionen zu vermeiden, sind richtig und wichtig. Das allein reicht allerdings nicht aus, um die schlimmsten Folgen des Klimawandels zu verhindern. Der Weltklimarat IPCC rechnet in seinen Analysen vor, dass wir nicht nur die Emissionen auf null senken, sondern zusätzlich der Atmosphäre CO2 entziehen müssen. Sogenannte negative Emissionen lassen sich über verschiedene Wege realisieren.

Eine Möglichkeit ist die beschleunigte Verwitterung. Der vor allem unter der englischen Bezeichnung „Enhanced Weathering“ bekannte Ansatz gewinnt von Jahr zu Jahr an Popularität in der Wissenschaftsgemeinschaft.

Eine in der Fachzeitschrift „Frontiers of Climate“ erschienene Studie fasst den bisherigen Forschungsstand zusammen und deckt Forschungslücken auf. Gesteinsverwitterung ist ein natürlicher und reichlich komplexer Prozess. Es gibt verschiedene Verwitterungsformen, die zum Teil nur Gesteine mit einer bestimmten Mineralzusammensetzung betreffen. Interessant für „Enhanced Weathering“ ist die chemische Verwitterung von Silikatgesteinen wie etwa Basalt. Dabei reagieren die Gesteine mit Wasser, etwa Regenwasser oder Grundwasser, und CO2 aus der Atmosphäre.

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Am Ende der chemischen Reaktion entsteht entweder Kalziumkarbonat, also Kalk, der sich im Boden absetzt, oder Hydrogenkarbonat, das sich im Grundwasser auflöst und schließlich über die Flüsse ins Meer gelangt.

Die natürliche Silikatverwitterung vollzieht sich zwar viel zu langsam, um den Klimawandel effektiv abfedern zu können. Gesteinsmehl könnte aber in großen Mengen auf Nutzflächen wie Feldern, Forsten und Küstengebieten ausgebracht werden.

„Durch beschleunigte Silikatverwitterung auf globalen Nutzflächen könnten der Atmosphäre theoretisch jedes Jahr Milliarden Tonnen CO2 entzogen werden“, heißt es in der Studie der US-amerikanischen Forschungsgruppe. Schätzungen rangieren zwischen zwei und fünf Milliarden Tonnen CO2 pro Jahr. Zum Vergleich: Im Jahr 2021 wurden weltweit 37 Milliarden Tonnen des Treibhausgases ausgestoßen. Auch sonst spricht einiges für diesen Ansatz. Silikatgestein ist auf unserem Planeten in üppigen Mengen vorhanden. Etwa 90 Prozent der Erdkruste besteht aus Silikaten.

Natürliche Rückkopplung

Das globale Klimasystem , und als sein Bestandteil der CO2-Gehalt der Atmosphäre, wird über verschiedene natürliche Rückkopplungseffekte reguliert. Eine dieser Rückkopplungen ist die Silikatverwitterung.

In den letzten Milliarden Jahren entwichen durch Vulkanausbrüche große Mengen an Kohlendioxid in die Atmosphäre. Dennoch hat sich die Atmosphäre nicht ständig weiter erwärmt.

Kohlendioxid reagiert bei chemischen Verwitterungsprozessen mit Gesteinen der Erdoberfläche und wird so der Atmosphäre wieder entzogen. Je wärmer es wird, desto stärker verwittern die Gesteine.

Die Verwitterungsprozesse sind damit ein natürlicher Rückkopplungseffekt. Allerdings ist dieser natürliche Effekt nicht schnell genug, um die menschengemachte Klimaerwärmung regulieren zu können. dz

Flächen, auf denen das Gesteinsmehl ausgebracht werden könnte, ohne die Biodiversität zu gefährden, sind auch nicht rar. 38 Prozent der weltweiten Landfläche sind Acker- und Weideflächen und somit ohnehin bereits stark von menschlichem Einfluss geprägt.

Tatsächlich gehen die meisten Studien davon aus, dass „Enhanced Weathering“ positive Nebeneffekte für die Landwirtschaft haben kann. Im Meer reagiert das Gesteinsmehl mit im Wasser gelöstem CO2 und hilft damit auch gegen die Versauerung der Ozeane. In der Theorie hört sich also alles großartig an. Das Problem ist nur: Viel mehr als Theorie gibt es bisher nicht. Kaum eine Studie überprüfte den Ansatz bisher unter natürlichen Bedingungen, sprich auf dem Acker.

Bei einer Literaturrecherche fand das Team um Maya Almaraz von der University of California nur fünf Feldstudien zu dem Thema – darunter vier von derselben Forschungsgruppe über dasselbe Feld in der kanadischen Provinz Ontario. „Die Überprüfung der CO2-Speicherkapazität von ‚Enhanced Weathering‘ ... für verschiedene Klimazonen, Nutzpflanzenarten, Bodentypen und Bewirtschaftungsformen erfordert eine drastische Zunahme von Feldstudien“, schreiben die Wissenschaftler:innen. Dafür ist ihnen zufolge eine Verbindung geologischer und agrarwissenschaftlicher Konzepte und Methoden nötig, etwa bei der Ermittlung der CO2-Menge, die der Atmosphäre entzogen wird.

„Enhanced Weathering“: Auswirkungen müssen umfassend erforscht werden

Da Kohlenstoff in verschiedenen Formen gespeichert werden kann, muss sowohl der feste Boden analysiert werden als auch Wasser in den Bodenporen, Bodenluft und Biomasse. Dabei kommen typischerweise geologische Methoden zum Einsatz, allerdings in einem agrarwissenschaftlichen Kontext. Das bedeutet, dass geologische Techniken nach einem agrarwissenschaftlichen Konzept angewendet werden, also in entsprechenden Zeitintervallen, mit einer entsprechenden Probenanzahl und mit dem Wissen über den Einfluss landwirtschaftlicher Praktiken, zum Beispiel der Pflugtiefe.

Um „Enhanced Weathering“ global einsetzen zu können, müssen alle möglichen Auswirkungen umfassend erforscht werden. Welchen Einfluss haben Klima und Bodentyp auf die Wirkung des Verfahrens? Wohin wandern die entstehenden Verwitterungsprodukte? Wie wirkt sich das Verfahren auf die Erträge verschiedener Nutzpflanzen aus? Derartige Eingriffe sollten nur dann in Erwägung gezogen werden, wenn alle Wenns und Abers geklärt sind. Einen entscheidenden Beitrag leisten hierfür Studien, die neue Forschungsrichtungen vorgeben.

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