Submarine CO2-Schlucker: Erloschene Unterseevulkane könnten als Speicher für Kohlendioxid dienen – und das Klimagas buchstäblich versteinern, wie eine Studie nahelegt. Demnach könnte allein der Offshore-Vulkan Fontanelas vor der Küste Portugals bis zu 8,6 Gigatonnen CO2 sicher aufnehmen und in Carbonatgestein umwandeln. Diese Menge entspricht dem industriellen Treibhausgasausstoß Portugals über Jahrzehnte. Auch andere erloschene Unterseevulkane könnten geeignete Bedingungen bieten, so das Team im Fachjournal „Geology“.
Wohin mit dem CO2? Dies dürfte die entscheidende Frage der nächsten Jahrzehnte werden. Denn um den Klimawandel aufzuhalten, muss das Treibhausgas verstärkt aus Abgasen oder der Luft gefiltert und abgeschieden werden. Doch um das mittels CO2-Capture eingefangene Treibhausgas dauerhaft aus dem Verkehr zu ziehen, muss es anschließend weiterverarbeitet oder dauerhaft gelagert werden. Allerdings gelten nur wenige Methoden des Carbon Capture and Utilisation (CCU) bisher als machbar und effizient genug.
Vulkanbasalt als CO2-Schlucker
Eine vielversprechende Speichermethode für CO2 ist die „Versteinerung“ des Klimagases. Dabei wird das CO2 in bestimmten Mineralen natürlich vorkommender oder künstlich erzeugter Feststoffe und Gesteine gebunden. Als besonders vielversprechend gelten dabei vulkanische Basalte, die das Gas in ihren Porenraum aufnehmen und dann mit ihm zu Carbonaten wie Calcit, Dolomit und Magnesit reagieren können. Auf Island wird diese CO2-Bindung in Basaltgestein bereits seit einigen Jahren erfolgreich in einer Pilotanlage getestet.
Jetzt schlagen Ricardo Pereira von der Neuen Universität Lissabon und sein Kollege Davide Gamboa eine weitere Möglichkeit für diese sogenannte In-Situ-Mineralisierung des CO2 vor: die Nutzung von erloschenen Unterseevulkanen als CO2-Speicher. Diese bieten mehrere Vorteile gegenüber der Speicherung in Sedimentgestein oder anderen Gesteinsformationen, wie die Forscher erklären.
Unterseevulkane bieten günstige Voraussetzungen
Zum einen enthält der Basalt der Unterseevulkane besonders viel Calcium, Magnesium und Eisen – und damit Elemente, die die Reaktion des CO2 zu Carbonaten begünstigen. Dies trägt dazu bei, die Zeitspanne für die Umwandung in Carbonate zu verkürzen. „Das wirklich Interessante an der mineralischen Carbonatisierung ist der Zeitfaktor“, erklärt Gamboa. „Je schneller das CO2 in ein Mineral eingebaut wird, desto sicherer wird das Ganze. Ist es dann fest gebunden, bleibt dies dauerhaft.“
Zum anderen macht es die Struktur eines Unterseevulkans einfacher, das CO2 einzuleiten und sicher zu speichern: Über den Schlot kann das Klimagas in das Vulkaninnere gepumpt werden. Dort finden sich die porösen vulkanischen Basalte, die für die Mineralisierung des CO2 nötig sind. Nach außen hin sorgen Schichten wenig durchlässiger Gesteine und Sedimente meist für eine Abdichtung des Vulkaninneren und verhindern so, dass das noch nicht gebundenen Gas entweicht – so die Idee.
Portugiesischer Offshore-Vulkan als Testfall
Ob das Ganze auch in der Praxis funktionieren könnte, haben Pereira und Gamboa an einem konkreten Beispiel untersucht, dem erloschenen Unterseevulkan Fontanelas. Dieser liegt rund 100 Kilometer vor der Küste Portugals etwa auf Höhe von Lissabon, sein Gipfel liegt rund 1.500 Meter unter dem Meeresspiegel. Mithilfe von seismischen Untersuchungen und Gesteinsproben ermittelten die Forscher die interne Struktur des Vulkans, die Porosität der Basaltschichten und seine Gesteinszusammensetzung.
Das Ergebnis: Der Basalt in diesem Offshore-Vulkan ist für die CO2-Bindung gut geeignet und hat bis zu 40 Prozent Porenraum. Er kann daher große Mengen an Kohlendioxid aufnehmen und nach und nach mineralisieren. Die Proben vom Vulkan ergaben, dass dort schon jetzt eine Carbonisierung des Vulkanbasalts stattfindet, wenn auch in noch geringem Maße. Nach Einschätzung der Forscher sind dies Indikatoren dafür, dass auch eine Mineralisierung von zusätzlich eingeleitetem CO2 erfolgreich wäre.
Die Flanken des Vulkans sind zudem dicht genug, um ein unkontrolliertes Ausgasen des eingepumpten CO2 zu verhindern, wie Pereira und Gamboa feststellten.
Industrieemissionen Portugals in einem Vulkan
Die in einem solchen Unterseevulkan speicherbare CO2-Menge wäre beträchtlich: „Unsere Analysen des Vulkans und seiner internen Architektur enthüllten, dass schon dieser eine Schlot das Potenzial besitzt, zwischen 1,2 und 8,6 Gigatonnen CO2 in Form neuer Carbonatminerale zu speichern“, so das Team. Diese CO2-Menge entspreche den gesamten industriellen CO2-Emissionen Portugals in einer Zeitspanne von 24 bis 125 Jahren.
Nach Ansicht der beiden Geologen sprechen ihre Ergebnisse dafür, dass sich dieser erloschene Unterseevulkan und wahrscheinlich viele weitere für das Carbon Capture und Storage (CCS) eignen. „Wir wissen, dass die meisten Länder, darunter Portugal, nach Möglichkeiten suchen, ihre Wirtschaft zu dekarbonisieren“, sagt Pereira. „Unsere Botschaft ist, dass solche Offshore-Vulkane eines der Hilfsmittel sein könnten, um das Problem zu lösen.“ (Geology, 2023; doi: 10.1130/G50965.1)
Quelle: Geological Society of America
