Geologen untersuchen Möglichkeiten der Kohlendioxid-Einlagerung im Untergrund Wohin mit dem CO2? - scinexx | Das Wissensmagazin
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Geologen untersuchen Möglichkeiten der Kohlendioxid-Einlagerung im Untergrund

Wohin mit dem CO2?

Stück eines Sandsteines, der mit feinem Chlorit überzogen ist. Die Zwischenräume zwischen den Körnern bilden den Porenraum. Teilweise ist dieser mit Quarz gefüllt, erkennbar an den glatten Oberflächen. Dieser spät gebildete Quarz setzt die Porösität des Gesteines herab. © Dieter Pudlo / FSU

Das Einlagern von CO2 tief unter der Erdoberfläche könnte nach Ansicht vieler Wissenschaftler einen entscheidenden Beitrag zum Klimaschutz leisten. Wie aber sehen ideale Lagerstätten aus? Und welche Gesteinszusammensetzung ist für die Einspeisung von Kohlendioxid besonders gut geeignet? Antworten auf diese und viele andere Fragen suchen Jenaer Geowissenschaftler jetzt in einem Projekt der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG).

Hochwasser, Erdbeben, Wirbelstürme – beinahe täglich sind neue Klimakatastrophen in den Schlagzeilen. Die Folgen des Klimawandels bekommen die Menschen vielerorts bereits am eigenen Leib zu spüren. Welches Ausmaß sie in Zukunft erreichen werden, ist ungewiss. Erklärtes Ziel der Menschheit: Die fatale Entwicklung stoppen. „Tatsächlich geht es nur noch darum, die klimatischen Verhältnisse zu stabilisieren“, sagt Professor Reinhard Gaupp von der Universität Jena. Verbessern oder gar kurzfristig rückgängig machen könne man die Entwicklung in keinem Fall mehr, sondern lediglich den Anstieg von Kohlendioxid in der Atmosphäre verringern.

Buntsandstein im Visier

Gaupp und seine Mitarbeiter untersuchen bereits seit einiger Zeit, wie der geologische Untergrund in großem Stil als eine Art Klimaretter genutzt werden kann. „Statt CO2 in die Atmosphäre zu blasen, kann es im Untergrund eingelagert werden“, erläutert der Jenaer Geologe. Diese Möglichkeit werde jedoch bis jetzt wenig genutzt.

In einem DFG-Projekt haben die Jenaer Wissenschaftler nun den Einfluss von Kohlendioxid auf die Stabilität von Gesteinen untersucht. Für ihre Analysen wählten sie Buntsandstein-Formationen in Osthessen und Thüringen sowie paläozoische Gesteine in der Eifel. „Wir vermuten, dass diese Gesteine mindestens innerhalb der letzten fünf Millionen Jahre über längere Zeit mit natürlichem CO2 in Kontakt standen“, nennt Gaupp ein Ergebnis der bisherigen Arbeit. Ziel des Projekts war es herauszufinden, wie das Gas langfristig mit dem Gestein reagiert. Dafür nahmen die Wissenschaftler Bohrproben des Untergrundes und begaben sich auf Spurensuche.

Detektivarbeit im Untergrund

Die akribische Arbeit der Geologen sei fast mit kriminalistischen Methoden vergleichbar, erzählt Gaupp. „Nur dass wir statt eines Personen- ein genaues Gesteinsprofil erstellen.“ Dafür nutzten die Jenaer Forscher auch das Rasterelektronenmikroskop, mit dem sie Korrosionserscheinungen analysiert und die chemische Zusammensetzung der Minerale in den Gesteinsproben bestimmt haben.

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„Mit unseren Untersuchungen wollen wir feststellen, wann Mineralien durch Reaktion mit Kohlendioxid aufgelöst oder neu gebildet werden. Letztendlich sollen unsere Ergebnisse zeigen, welche Gesteinszusammensetzung für die Einspeisung von CO2 durch die Industrie am besten geeignet ist und welche nicht“, erläutert Projektmitarbeiter Dieter Pudlo.

Eine besondere Rolle für die Einlagerung spielt die Entstehung von Carbonaten, deren Hauptbestandteil Kohlendioxid ist. Immerhin könne das eingespeiste CO2 im Carbonat über geologisch lange Zeiträume in fester Form gebunden werden, so Pudlo. Damit würde auch verhindert, dass das Gas ungewollt an die Oberfläche entweicht – einer der Gründe für die intensiven Forschungsbemühungen auf diesem Sektor.

Auf der Suche nach idealen Lagerstätten

Ein Knackpunkt der Verfestigung ist jedoch, dass das Carbonat die unterirdischen Lagerräume nicht vollständig verstopfen darf. Das seien nämlich keine riesigen Höhlen, sondern feinporöse Netzwerke, in denen sich das Gas, meist in flüssiger Form, ausbreiten kann, erläutert Gaupp. „Wenn solche engen Poren verstopft sind, ist auch der Weg für das CO2 versperrt. Als effektive Lagerstätte ist das Gestein dann nicht mehr zu gebrauchen.“

In Deutschland kommen vor allem erschöpfte Erdgasfelder und tiefliegende wasserführende Sandsteinschichten für die CO2-Einlagerung in Frage. „Strukturen, die vorwiegend in Norddeutschland vorkommen“, so Gaupp. Gerade bei ehemaligen Erdgasreservoiren sei die Lagerkapazität für gewöhnlich recht groß. Auch seien sie meist durch mächtige Salz- oder Tonlagen, die das Speichergestein abdecken, ausreichend abgedichtet.

Pilotprojekte in Brandenburg und Sachsen-Anhalt

In etwa 3.000 bis 4.500 Meter Tiefe wird das Gas dort hineingepresst. Test-Projekte laufen bereits in Brandenburg und Sachsen-Anhalt. Daran sind auch die Wissenschaftler vom Institut für Geowissenschaften der Universität Jena beteiligt.

„Klar ist“, so Gaupp, „dass ein Umdenken hin zu mehr ökologischem Bewusstsein notwendig ist. Die CO2-Einlagerung wäre aber schon jetzt ein bedeutender Schritt in Richtung Klimastabilisierung und eine wichtige Zwischenlösung, bis einmal erneuerbare Energierohstoffe ausreichend verfügbar sind und damit der Kohlendioxidausstoß nachhaltig verringert werden könnte.“

(idw – Universität Jena, 14.10.2008 – DLO)

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