Gemahlener Basalt könnte einen Beitrag leisten, um CO2 aus der Atmosphäre zu binden

Mit solchen Flugzeugen, die einen Wald besprühen, könnte Gesteinsmehl in Ökosysteme eingebracht werden. Foto: Thomas Hays

Das vulkanische Material würde nicht nur abiotische Vorgänge verstärken, sondern auch das Pflanzenwachstum als biotische Form der Klimagas-Entnahme fördern

Wird fein gemahlenes Gestein in Ökosysteme hinzugegeben, kann dies die CO2-Aufnahme aus der Luft stimulieren, indem die Verwitterungsrate im Boden gesteigert und die Pflanzenproduktivität erhöht wird. In einer neuen internationalen Studie unter der Leitung von Geographen der Universität Augsburg wurde nun zum ersten Mal die CO2-Aufnahme abgeschätzt, die durch Gesteinsmehl erreicht werden kann. Die Ergebnisse zeigen, dass dieser biologische Effekt deutlich höher ist als bisher angenommen.

Um die Ziele des Pariser Klimaschutzabkommens von 2015 zu erreichen, ist die aktive Entfernung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre und eine dauerhafte Speicherung erforderlich – sogenannte negative Emissionen. Dies stellt eine enorme globale Herausforderung dar.

Fein gemahlenes Gestein (Gesteinsmehl) wird schon lange als natürliche Bodenverbesserung in Ökosystemen verstreut. Das Verfahren dafür ist technische Routine, billig, und es konkurriert nicht mit der landwirtschaftlichen Nutzung der Böden. Im Gegenteil.

Es kann auch noch gezielt eingesetzt werden, um CO2 aus der Luft zu entziehen. Die quantitativen Effekte und die Kosten hat jetzt ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Dr. Daniel Goll vom Institut für Geographie der Universität Augsburg untersucht.

Das Prinzip dieser Art von CO2-Fixierung besteht darin, die natürliche Reaktion von Kohlendioxid mit verwitternden Mineralien zu verstärken: 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. Gespeichert wird der Kohlenstoff dann in den Bodenschichten in Form von Bikarbonat-Ionen, die über lange Zeiträume (durch Erosion) über Flüsse abtransportiert und schließlich in den Ozeanen sedimentiert werden.

Unter den potenziellen Gesteins-Kandidaten sticht der Basalt hervor: er ist nicht nur reichlich vorhanden und verwittert schnell, sondern enthält auch Pflanzennährstoffe, die der Schlüssel zu einer biotischen Kohlendioxid-Fixierung sind.

Nach dem Besprühen von zum Beispiel nährstoffarmen Ökosystemen mit Basaltpulver werden nämlich bei der Verwitterung kontinuierlich Nährstoffe (insbesondere Phosphor) freisetzt. Das lässt die Pflanzen schneller wachsen, so dass diese ihrerseits mehr CO2 aus der Atmosphäre ziehen.

Für die Untersuchungen nutzte das Forschungsteam ein umfassendes numerisches Modell der Biosphäre, mit dem sowohl der abiotischen als auch der biotischen Weg betrachtet werden konnten. Sie fanden eine erhebliche Kohlendioxid-Entnahme von bis zu 2,5 Gigatonnen Kohlendioxid pro Jahr, wovon etwa 50 % auf die Reaktion der Biosphäre auf Gesteinsmehl zurückzuführen sind.

Die größten Kohlendioxid-Entfernungsraten wurden in Regionen gefunden, die bisher als ungeeignet für Gesteinsmehl angesehen wurden. Diese Ergebnisse machen das globale Kohlendioxid-Entfernungspotenzial von Basalt wesentlich größer als bisher angenommen.

Das Team beschäftigte sich außerdem mit den Kosten für Produktion, Transport und Ausbringen von Gesteinsmehl. Unter der Annahme, dass Flugzeuge zum Einsatz kamen, wurden moderate Kosten von ca. 150 US-Dollar pro Tonne entfernten Kohlendioxids ermittelt.

Um eine ausreichend hohe Netto-Kohlendioxid-Entfernung zu erreichen, müsste der Basaltabbau ausgeweitet werden und Drohnen oder Luftschiffe mit eigenem geringem Kohlenstoff-Fußabdruck für die Verteilung in entlegenen Gebieten eingesetzt werden.

Prof. Dr. Wolfgang Buermann vom Institut für Geographie der Universität Augsburg meint: „Basierend auf diesen neuen Ergebnissen sollte die Basalt-Bodenverbesserung als eine vielversprechende Option für Landmanagement zur Abschwächung des Klimawandels in Betracht gezogen werden“, aber ergänzt auch, dass „unbekannte Nebenwirkungen sowie weitere Daten über den Einsatz im Feld zuerst noch angegangen werden müssen“.

Dr. Daniel Goll von der Universität Augsburg bemerkt dazu: „Pilotstudien sollten sich auf degradierte Systeme und Aufforstungsprojekte konzentrieren, um mögliche negative Nebeneffekte zu testen. Wenn Gesteinsmehl den Kohlendioxidabbau in bestehenden bewirtschafteten Systemen verbessern kann, wird es helfen, den Druck auf natürliche Ökosysteme anderswo zu verringern“.

Nature Geoscience: “Potential CO2 removal from enhanced weathering by ecosystem responses to powdered rock“. 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. DOI:10.1038/s41561-021-00798-x.

Quelle: Universität Augsburg

(04.08.2021)