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Geoengineering: Mineral Olivin könnte große Mengen CO2 binden

Was tun, wenn die Temperaturen steigen? Deutsche Forscher haben jetzt eine wenig bekannte Option untersucht: das Mineral Olivin. In Wasser aufgelöst, bindet es Kohlendioxid und wirkt sogar gegen die Ozeanversauerung.

Problem CO2: Mit Olivin gegen die Erderwärmung Fotos
ddp

Gezielte Manipulationen des Klimas gelten als allerletzter Notnagel im Kampf gegen steigende Temperaturen. Ideen für Geoengineering gibt es viele - aber seriös erforscht sind sie bislang kaum. Kritisiert wird Geoengineering auch deshalb, weil es die Bereitschaft verringern könnte, CO2-Emissionen zu senken.

Forscher des Alfred-Wegener-Instituts für Polar und Meeresforschung haben nun untersucht, ob das Mineral Olivin eines Tages genutzt werden könnte, um den Klimawandel zu begrenzen. Olivin ist ein silikathaltiges, aber kohlenstofffreies Mineral. Mit etwa 90 Prozent Anteil ist es Hauptbestandteil von Dunit, einem weit verbreiteten Gestein.

Wenn das Mineral chemisch verwittert, wird CO2 der Atmosphäre entzogen. Das Treibhausgas reagiert dabei zusammen mit Regenwasser zu Kohlensäure. Diese greift das Olivin an. Die Reaktionsprodukte sind Kieselsäure, Magnesiumionen und Bikarbonat, die in Wasser gelöst sind. Die gelösten Stoffe würden mit den Flüssen ins Meer gelangen.

In einer Modellrechnung haben Peter Köhler und seine Kollegen untersucht, welchen Effekt eine künstliche Beschleunigung der Olivin-Verwitterung hat. Für jede Tonne CO2, die aus der Atmosphäre gebunden wird, müsste etwa eine Tonne Olivin in Wasser gelöst werden, schreiben die Forscher im Fachblatt "Proceedings of the National Academy of Sciences".

Unbekannte Nebenwirkungen

"Die Olivin-Verwitterung an Land könnte eine Methode zur Verlagerung atmosphärischen Kohlendioxids in den Ozean sein", sagt Köhler. Eine beschleunigte Verwitterung des Minerals würde jedoch auch den pH-Wert in Flüssen erhöhen, warnt der Forscher. Welche Folgen dies für die Ökosysteme habe, müsse noch untersucht werden. Positiv sei jedoch, dass die gelösten, ins Meer gespülten Stoffe der Ozeanversauerung entgegen wirkten.

Das CO2-Problem der Menschheit wird sich mit Olivin aber wahrscheinlich nicht lösen lassen. Mit der beschleunigten Verwitterung ließe sich maximal ein Zehntel des Kohlendioxids binden, das von der Menschheit derzeit ausgestoßen wird. "Mit der vorgeschlagenen Methode erscheint es daher nicht möglich, heutige und zukünftige Treibhausgasemissionen zu neutralisieren", sagt Köhler. Die Methode könne aber in Verbindung mit anderen Methoden einen Beitrag zur Stabilisierung und Reduktion der atmosphärischen CO2-Konzentration liefern.

Für ein Geoengineering mit Olivin müssten große Mengen des Minerals abgebaut, transportiert und gemahlen werden, schreiben die Forscher. Die benötigte Menge liege in der Größenordnung des heutigen weltweiten Kohleabbaus.

Die Studie verstehen die Wissenschaftler als wichtigen Beitrag zur Grundlagenforschung: "Das Alfred-Wegener-Institut hat weder die Absicht noch ein Interesse daran, mit dieser Studie den Weg für den kommerziellen Einsatz von Geoengineering-Maßnahmen zu ebnen", sagte Karin Lochte, Direktorin des Alfred-Wegener-Instituts. Es gehe darum, die Effektivität und die Risken von Geoengineering-Maßnahmen auf Umwelt und Biodiversität besser beurteilen zu können.

2009 hatten Forscher des AWI eine andere Geonegineering-Technik untersucht: die Eisendüngung des Meeres, um das Algenwachstum zu fördern. Das Experiment im Südatlantik war auf Kritik bei Umweltschützern gestoßen. Die Ergebnisse des Versuchs waren enttäuschend. Die Algen holten nur wenig CO2 aus der Atmosphäre.

hda

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Geo-Engineering
Pro und Contra
Wenn der Klimawandel dramatische Ausnahmen anzunehmen droht, bleibt als letzte Option wohl nur Geo-Engineering, sagen viele Forscher. Entweder man verringert die Sonneneinstrahlung auf der Erde, etwa durch Wolken oder Aerosole. Oder man filtert massenhaft CO2 aus der Atmosphäre und lässt es unter der Erde oder im Meer verschwinden. Doch so gut das auch klingt, Geo-Engineering ist umstritten.

Die einen warnen vor den Risiken und Nebenwirkungen menschlicher Eingriffe, die nur wenig erforscht sind. Die anderen fürchten, Geo-Engineering könnte die Menschheit dazu verleiten, andere Maßnahmen zum Klimaschutz gleich ganz bleiben zu lassen. Möglicherweise lässt sich mit den Eingriffen aber Zeit gewinnen. Geo-Engineering könnte für 10 oder 20 Jahre helfen, den Klimawandel zu bremsen. Um die eigentliche Aufgabe, den CO2-Ausstoß drastisch zu reduzieren, wird die Menschheit jedoch nicht herumkommen.
Mit Aeorosolen das Sonnenlicht dimmen
USGS / Cascades Volcano Observatory
Der Nobelpreisträger Paul Crutzen hat im Jahr 2006 eine Art Giftkur fürs Weltklima vorgeschlagen: Feinste Schwefelpartikel, ausgebracht in 10 bis 50 Kilometer Höhe, sollen das Sonnenlicht dämpfen. Um ein paar Prozent nur, aber das würde reichen, damit die Temperatur auf der Erde bis zum Ende des Jahrhunderts nur um zwei bis zweieinhalb Grad ansteigt.

Dass das Verfahren funktioniert, zeigte sich 1991 beim Ausbruch des Vulkans Pinatubo auf den Philippinen. Mehr als 20 Kilometer hoch wurde damals die Aschewolke geschleudert. Schwefeldioxide oxidierten zu genau jenen kleinen Schwefelsäure-Tröpfchen, die Crutzen nutzen will. Der Himmel verdunkelte sich ein ganz kleines bisschen, die Temperatur sank weltweit um 0,5 Grad. Atmosphärenforscher wissen inzwischen, dass der Schwefel die Ozonschicht stark schädigen könnte und denken deshalb über andere Aerosole nach. Der Charme der Methode ist aber, dass sie vergleichsweise billig umzusetzen ist. Ein US-Forscher hat ausgerechnet, dass Militärjets die mit Abstand billigste Variante sind, um Schwefelpartikel in den Himmel zu transportieren.
Ozeane mit Eisen düngen
AWI
Seit Wissenschaftler wissen, dass Eisensulfat Plankton dazu bringt, deutlich mehr CO2 zu binden als normalerweise, gilt die Düngung der Ozeane als mögliches Klimaschutzprojekt. Damit das Verfahren tatsächlich klappt, muss das Phytoplankton nach dem Absterben zum Meeresboden sinken - und möglichst lange dort verbleiben. Forscher halten das massenweise Verschütten von Eisen in die Ozeane allerdings auch für ein riskantes Experiment: Es könnte marine Ökosysteme radikal verändern. Zudem ergaben mehrere Experimente, darunter auch von deutschen Forschern im Südmeer, dass durch eine Düngung viel weniger Treibhausgas Kohlendioxid gebunden wird als angenommen.
Sonnenschirme im All
UA Steward Observatory
Wie aus einem Science-Fiction-Roman klingt der Vorschlag, einen gigantischen Spiegel im Weltall zwischen Sonne und Erde zu positionieren, der wie ein Sonnenschirm wirkt. 1992 wurden die Kosten für ein solches Projekt grob geschätzt: Man kam auf über hundert Milliarden Dollar, um die Sonnenstrahlung um ein Prozent zu verringern. In dieser Größenordnung sollen auch die globalen Kosten des Klimawandels pro Jahr liegen. Der Spiegel müsste in etwa die Größe Manhattans haben. Von der Erde aus wäre der Spiegel praktisch nicht erkennbar, höchstens als kleiner dunkler Fleck auf der Sonne.

Die Idee wurde an der University of Arizona weiterentwickelt: Ein 100.000 Kilometer langen Schweif aus 16 Billionen Scheibchen soll im All schweben. Jedes Scheibchen soll aus transparentem Kunststoff bestehen, 60 Zentimeter groß und nur ein Gramm schwer sein. Der Effekt: Die Sonneneinstrahlung würde um 1,8 Prozent sinken.

Für die Idee eines wie auch immer aufgebauten Sonnenschirms im All spricht, dass er keine chemischen Eingriffe in die Atmosphäre erfordert, deren Folgen schwer abzusehen sind. Theoretisch ließe sich der kosmische Sonnenschutz auch wieder abbauen. Allerdings sind Klimaexperten skeptisch, ob die Idee wegen der enorm hohen Kosten praktikabel ist.
Die Wolken aufhellen
DPA
Hunderte Geisterschiffe sollen auf den Ozeane rund um die Uhr Meerwassertropfen in die Luft blasen, die Kondensationskeime bilden. Erhoffter Effekt: hellere Wolken, die mehr Sonnenstrahlung zurück ins All reflektieren und so abkühlend wirken. Die Idee besticht durch ihre verblüffend niedrigen Kosten: Nicht einmal hundert Millionen Euro pro Jahr soll die Flotte aus Roboterschiffen kosten, die ihre Energie aus dem Wind beziehen. Statt mit Segeln sollen die Boote mit sogenannten Flettner-Rotoren bestückt werden.
Künstliche Bäume (Air Capture)
Institution of Mechanical Engineers
In Kohlekraftwerken der Zukunft soll das klimaschädliche CO2 aufgefangen und unterirdisch gespeichert werden (Carbon Capture and Storage -: kurz CCS). Künstliche Bäume arbeiten im Prinzip genauso, nur dass sie das CO2 nicht aus Abgasen, sondern direkt aus der Atmosphäre herausfiltern (Air Capture). Das ist aufwendiger und auch deutlich teuerer als CCS. Doch mit Air Capture lässt sich auch schon vor Jahren emittiertes CO2 nachträglich wiedereinfangen, was mit CCS nicht möglich ist. Ein künstlicher Baum soll nach Angaben britischer Forscher etwa 20.000 Dollar kosten und könnte zehn Tonnen CO2 pro Tag absorbieren. In ganz Großbritannien müssten 100.000 derartige Bäume aufgestellt werden, um sämtliches CO2 aufzufangen, das vom Verkehr der Insel stammt.
Bäume anpflanzen, verbrennen, CO2 auffangen
DPA
CO2 aus der Luft holen - das beherrschen natürlich nicht nur teure Anlagen, sondern auch Wälder. Man müsste den in Holz einlagerten Kohlenstoff nur noch dauerhaft speichern - fertig wäre das natürliche Geo-Engineering. Forscher haben vorgeschlagen, das Holz nicht mit großem Aufwand zu lagern, sondern einfach zu verbrennen. Das dabei entstehende CO2 wird dann aufgefangen und unterirdisch gespeichert (CCS). Diese Geo-Engineering-Variante würde nicht nur analog zu Air Capture die CO2-Konzentration der Atmosphäre senken, sondern nebenbei auch Energie produzieren. Freilich gibt es auch beim gezielten Holzverbrennen Probleme. So könnten neu angepflanzte Wälder auf der Nordhalbkugel die Erdoberfläche zusätzlich verdunkeln. Folge: Es wird mehr Wärmestrahlung der Sonne absorbiert, die Temperaturen steigen.

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