Ein Ansatz zur Bekämpfung des Klimawandels ist die Entfernung von CO2 aus der Atmosphäre. Forschungsteams arbeiten weltweit an zahlreichen Möglichkeiten, dies zu erreichen, die meisten davon technischer Natur. Forscher:innen der Universität Stanford arbeiten an einer nicht-technischen Methode, bei der ein Material aktiviert wird, dass in zahlreichen Steinen zu finden ist und in der Lage ist, CO2 bei Raumtemperatur aus der Atmosphäre zu entfernen und zu speichern. Es handelt sich nicht gerade um die schnellste Methode, aber das Team geht davon aus, sie relativ günstig verwirklichen und auch leicht skalieren zu können.
CO2-Speicherung in Steinen
Die neue Methode basiert auf dem natürlichen Prozess der Gesteinsverwitterung, bei dem Mineralien namens Silikate mit Wasser und atmosphärischem CO2 reagieren und dabei Karbonatmineralien bilden. Dieser Prozess findet normalerweise über Tausende von Jahren statt.
Das Stanford-Team hat einen Ofen in seinem Labor genutzt, um eine Mischung aus Calziumoxid aus Kalkstein und anderen Mineralien, die Magnesium und Silikationen enthalten, zu erhitzen. Die Mineralien wurden in Magnesiumoxid und Calziumsilikat umgewandelt – und beide Materialien reagierten dann mit dem CO2 aus der Umgebungsluft. Bei Kontakt mit Wasser und reinem CO2 schlossen die Mineralien das CO2 innerhalb von zwei Stunden ein und wandelten sich dabei in neue Karbonatmineralien um.
In weiteren Tests wurden nasse Proben von Calziumsilikat und Magnesiumoxid der Umgebungsluft ausgesetzt. Das „Einfangen“ des CO2 aus der Luft fand dabei dann über einen Zeitraum von mehreren Wochen statt. Dieser Prozess fand allerdings bei Raumtemperatur statt und war dennoch wesentlich schneller als die natürliche Verwitterung.
Einsatz auf Farmen und Bauernhöfen
Um diesen Prozess zu skalieren, haben die Forscher:innen rund um Matthew Kanan von der Universität Stanford den Ansatz entwickelt, entsprechend behandelte Materialien auf Farmen einzusetzen.
„ You can imagine spreading magnesium oxide and calcium silicate over large land areas to remove CO2 from ambient air. One exciting application that we’re testing now is adding them to agricultural soil. As they weather, the minerals transform into bicarbonates that can move through the soil and end up permanently stored in the ocean. Adding our product would eliminate the need for liming„, so Kanan. Beim sogenannten „liming“ (zu deutsch: Kalken) handelt es sich um einen Prozess, der eingesetzt wird, um den pH-Level des Bodens zu stabilisieren. Im Idealfall würden Bauern also sogar für die Mineralien bezahlen, weil diese die Produktivität ihres Betriebes erhöhen können. Die Entfernung und Speicherung von CO2 aus der Atmosphäre wäre dann ein willkommener „Nebeneffekt“.
Günstige Methode ist gut zu skalieren
Das Verfahren ist nicht nur relativ einfach einzusetzen, sondern sein Einsatz ist laut den Forscher:innen auch in greifbarer Nähe. Die entsprechenden Mineralien könnten von Anlagen hergestellt werden, die auch Zement herstellen. Die dazu benötigten Ausgangsmaterialien (etwa Mineralien wie Olivin und Serpentin) sind nicht nur relativ günstig, sondern auch in großer Menge verfügbar. „It’s estimated that there are more than 100,000 gigatons of olivine and serpentine reserves on Earth, enough to permanently remove far more CO2 than humans have ever emitted„, erklärt Yuxuan Chen, der an der Entwicklung der Methode beteiligt war.
Die Aktivierung der Mineralien erfordert es allerdings, sie auf Temperaturen von 1.300 Grad Celsius zu erhitzen. Das klingt zwar energieintensiv, könnte sich aber dennoch rechnen, wenn man die Kosten von 600 bis 1000 US-Dollar pro Tonne CO2 bedenkt, die derzeit bei technischen Direct-Air-Capture-Methoden anfallen. „Our process would require less than half the energy used by leading direct air capture technologies, and we think we can be very competitive from a cost point of view„, so Kanan. Die Forscher:innen rechnen mit weniger als 200 US-Dollar pro Tonne.
