Basaltstaub als CO2-Speicher?

Basaltgestein hat die Fähigkeit, erhebliche Mengen CO₂ langfristig zu speichern. Forschende erkennen darin ein beträchtliches Potenzial im Kampf gegen die globale Erwärmung. Denn: Gemäß den Zielen des Pariser Klimaabkommens sollte die Erderwärmung auf 1,5 Grad begrenzt werden. Es ist aber seit einiger Zeit bekannt, dass dieser Wert ohne den Einsatz von den sogenannten „negativen Emissionen“ kaum erreichbar sein wird. Dies beinhaltet die Entfernung von CO₂ aus der Atmosphäre und dessen dauerhafte Bindung in spezifischen Materialien.

Was versteht man unter terrestrisch erweiterte Verwitterung?

Eine vielversprechende Strategie zur CO₂-Speicherung besteht darin, das Klimagas zu „versteinern“, indem es in bestimmten natürlichen oder künstlich hergestellten Feststoffen und Gesteinen gebunden wird. Besonders aussichtsreich erscheint dieser Ansatz bei vulkanischem Basalt, der das CO₂ in seinen Poren einschließen und anschließend mit ihm zu Carbonaten wie Calcit, Dolomit und Magnesit reagieren kann.

Gesteinsverwitterung ist ein natürlicher und äußerst komplexer Prozess. Es gibt verschiedene Formen der Verwitterung, die teilweise nur Gesteine mit spezifischer Mineralzusammensetzung betreffen. Besonders interessant im Kontext von „Enhanced Weathering“ ist die chemische Verwitterung von Silikatgesteinen wie beispielsweise Basalt. In diesem Prozess reagieren die Gesteine mit Wasser, sei es Regenwasser oder Grundwasser, und nehmen CO₂ aus der Atmosphäre auf.

Im Verlauf der Gesteinsverwitterung reagiert Basalt mit Kohlendioxid, entfernt es somit aus der Atmosphäre und bildet stabile Verbindungen. Je feiner das Gestein zerkleinert wird, desto größer wird die Oberfläche, was eine erhöhte CO₂-Bindung ermöglicht. Dieser Prozess wird als „terrestrisch erweiterte Verwitterung“ bezeichnet.

Bis zu 2,5 Milliarden Tonnen CO2 pro Jahr binden

Wissenschaftler haben analysiert, wie effektiv fein gemahlenes Basaltgestein als Methode zur chemischen Bindung von CO₂ eingesetzt werden kann. Dies liegt daran, dass die Verwitterung des Gesteins dazu führt, dass CO₂ absorbiert wird, während gleichzeitig ein Düngeeffekt die CO₂-Aufnahme durch die Pflanzen steigert. Die Ausbringung von Basaltstaub über Gebieten wie der Taiga, dem Regenwald oder anderen natürlichen Landschaften könnte tatsächlich bis zu 2,5 Milliarden Tonnen CO₂ pro Jahr binden, wie in einer Veröffentlichung im Fachmagazin „Nature Geoscience“ erläutert wird.

Am Ende der chemischen Reaktion bildet sich entweder Kalziumkarbonat, bekannt als Kalk, welcher sich im Boden ablagert, oder Hydrogenkarbonat, das im Grundwasser gelöst wird und schließlich über Flüsse ins Meer gelangt.

Obwohl die natürliche Silikatverwitterung zu langsam verläuft, um den Klimawandel effektiv zu mildern, besteht die Möglichkeit, große Mengen von Gesteinsmehl auf landwirtschaftlich genutzten Flächen wie Feldern, Wäldern und Küstengebieten auszubringen.

Das Gestein weist zudem positive Zusatzeffekte auf. In sauren Böden trägt es dazu bei, den pH-Wert leicht anzuheben. Darüber hinaus enthalten zahlreiche Gesteine wertvolle Mikronährstoffe für Pflanzen, die oft auch in industriell hergestellten Mineraldüngern enthalten sind.

„Durch beschleunigte Silikatverwitterung auf globalen Nutzflächen könnten der Atmosphäre theoretisch jedes Jahr Milliarden Tonnen CO₂ entzogen werden“, zitierte die FR die Studie der US-amerikanischen Forschungsgruppe.

Wie entsteht Basalt?

Basalt ist eine vulkanische Gesteinsart, die durch die Erstarrung von Lava entsteht. Es ist eines der am häufigsten vorkommenden Gesteine auf der Erdoberfläche und bildet oft große Gesteinsformationen, wie zum Beispiel die ozeanischen Krusten auf dem Meeresboden.

Basalt ist in der Regel dunkelgrau bis schwarz, manchmal mit einer leicht körnigen oder porösen Oberfläche. Es enthält hauptsächlich Mineralien wie Pyroxen, Plagioklas-Feldspat und manchmal auch Olivin. Die spezifische mineralogische Zusammensetzung kann je nach den Bedingungen der Lavaeruption und -erstarrung variieren.

Basalt ist bekannt für seine Härte und Beständigkeit, was es zu einem weit verbreiteten Baumaterial für Pflastersteine, Straßenbeläge und sogar Skulpturen gemacht hat.

Unterwasservulkane als Kohlendioxidspeicher

Erloschene Unterwasservulkane könnten möglicherweise als Kohlendioxidspeicher dienen, indem sie das Treibhausgas tatsächlich in Stein umwandeln, wie noch eine andere Studie nahelegt. Die Forschung deutet darauf hin, dass allein der Offshore-Vulkan Fontanelas vor der Küste Portugals bis zu 8,6 Gigatonnen CO₂ sicher aufnehmen und in Carbonatgestein umwandeln könnte. Diese Menge entspricht den industriellen Treibhausgasemissionen Portugals über Jahrzehnte hinweg. Das Team hat im Fachjournal „Geology“ betont, dass auch andere erloschene Unterwasservulkane möglicherweise geeignete Bedingungen für solche Prozesse bieten könnten.