Robert Klatt
Ein Offshore-Vulkan vor Portugals Küste könnte die industriellen CO₂-Emissionen des Landes der letzten 125 Jahre einlagern. Dank der in situ Mineralcarbonatisierung wäre das CO₂ sicher und dauerhaft in den Mineralien gespeichert.
Lissabon (Portugal). Daten der American Meteorological Society (AMS) belegen, dass die CO₂-Konzentration in der Erdatmosphäre den höchsten Wert seit einer Million Jahre erreicht hat. Um die CO₂-Konzentration zu reduzieren und den Klimawandel zu verlangsamen, arbeitet die Wissenschaft mit Hochdruck an CO2-Sequestrierungstechiken (CCS), die das Treibhausgas aus der Atmosphäre entfernen.
Bisher ist dies aber nur in homöopathischen Mengen erfolgt, weil entsprechende Speicherorte, wie zum Beispiel unter dem Meeresgrund der Nordsee, rar sind. Insgesamt wurden laut dem Global CCS Institute im Jahr 2022 nur 42,6 Megatonnen (0,0426 Gigatonnen) CO₂ aus der Atmosphäre entnommen und gespeichert.
Eine kürzlich im Fachmagazin Geology publizierte Studie zeigt nun, dass sich erloschene Vulkane zur CO₂-Einlagerung eignen. Im Fontanelas Vulkan vor der Küste Portugals könnten demnach zwischen 1,2 und 8,6 Gigatonnen Kohlendioxid gespeichert werden. Dies entspricht ungefähr den industriellen Emissionen des Landes über einen Zeitraum von etwa 24 bis 125 Jahren, erklärt Ricardo Pereira.
„Wir sind uns bewusst, dass die meisten Länder, einschließlich Portugal, sich bemühen, ihre Wirtschaft und menschlichen Aktivitäten zu dekarbonisieren. Diese Erkenntnisse könnten darauf hindeuten, dass dies eines der Instrumente sein könnte, um das Problem zu lösen.“
Die Lagerung von Kohlendioxid in einem erloschenen Vulkan würde sich auf ein Verfahren stützen, das als 'in situ Mineralcarbonatisierung' bekannt ist. Hierbei reagiert das Kohlendioxid mit Elementen in bestimmten Gesteinstypen, um neue Minerale zu bilden, die das Kohlendioxid sicher und dauerhaft speichern. Elemente wie Kalzium, Magnesium und Eisen verbinden sich mit Kohlendioxid, um die Minerale Kalzit, Dolomit und Magnesit zu bilden. Gesteine, die große Mengen an Kalzium, Eisen und Magnesium enthalten, sind für diesen Prozess ideal, so wie die vulkanischen Basalte, aus denen der größte Teil des Meeresbodens besteht.
In Kenntnis dessen wählten die Forscher einen Offshore-Vulkan aus mehreren Gründen aus. Die Struktur des Vulkans könnte eine ideale Architektur für die Kohlendioxidinjektion und -speicherung bieten, die Gesteine sind vom richtigen Typ für die beteiligten Reaktionen, und die Lage ist nicht zu nah an großen Bevölkerungsgruppen, aber auch nicht zu weit entfernt.
Die meisten Projekte zur Kohlenstoffabscheidung haben sich auf die Injektion von Kohlendioxid in poröse Sedimentbecken verlassen, die abgedichtet sind, um eine Migration des Gases aus den Reservoiren zu verhindern. In diesen Fällen beginnt der Kohlenstoff erst nach Jahrzehnten bis Jahrhunderten Mineralien zu bilden. Laut einer Studie, die 2016 im Fachmagazin Science publiziert wurde, mineralisierte ein Großteil (95 %) des CO₂ in unterirdische Basalte in Island innerhalb von nur zwei Jahren. Die deutlich kürzere Mineralisierungszeit macht den Prozess sicherer und effektiver. Sobald Kohlenstoff in Mineralien gespeichert ist, sind Probleme wie potenzielle Leckagen nicht mehr relevant.
Um das mögliche Volumen an Kohlendioxid zu ermitteln, das an dieser Stelle gespeichert werden könnte, nutzten die Autoren 2D- und 3D-Seismikstudien des Unterwasservulkans, die im Zuge der Offshore-Ölprospektion erstellt worden waren, sowie Daten aus Proben, die 2008 aus dem Gebiet gebaggert worden waren. Die gebaggerten Proben enthielten natürlich gebildete Karbonatmineralien, was darauf hindeutet, dass die zur Speicherung von Kohlenstoff erforderlichen chemischen Reaktionen bereits stattfanden und dass gezielte Anstrengungen, Kohlenstoff in diesen Gesteinen zu mineralisieren, erfolgreich sein sollten.
Die Proben hatten zudem bis zu 40 Prozent Porenraum. Das bedeutet, es gibt Hohlräume in den Gesteinen, in die Kohlendioxid injiziert und mineralisiert werden könnte. Die Forscher weisen auch darauf hin, dass niedrigdurchlässige Schichten, die an den Flanken des Vulkans abgebildet wurden, dabei helfen könnten, das Kohlendioxid zu behalten, bevor es mineralisiert wird.
Obwohl diese Studie ein großes potenzielles Kohlendioxidspeichervermögen am Fontanelas-Vulkan aufzeigte, betonen die Autoren, dass es viele andere Orte auf der Welt geben könnte, die ähnliche Unterwasservulkane haben und damit Kandidaten für die Kohlenstoffabscheidung und -speicherung sein könnten.
Geology, doi: 10.1130/G50965.1
Science, doi: 10.1126/science.aad8132
