Erwärmung mit Steinstaub bekämpfen
Indem wir Ackerland in großem Maßstab mit zerkleinertem Gestein „düngen“, könnten wir große Mengen Kohlenstoff aus der Atmosphäre entfernen. Theoretisch.
Um die globale Erwärmung auf zwei Grad Celsius zu begrenzen, reicht es nicht mehr aus, die Treibhausgasemissionen bis 2050 zu stoppen. Wir müssen außerdem Kohlenstoff aus der Atmosphäre entfernen. Durch das Ausbringen von zerkleinertem Steinstaub auf landwirtschaftlichen Böden könnten wir jedes Jahr eine halbe bis zwei Milliarden Tonnen CO2 aus der Luft entfernen, rechnet ein internationales Wissenschaftlerteam in Nature.
Konkret geht es um Gesteine wie Basalt, die Silikate enthalten. Diese Mineralstoffe reagieren beim Verwittern unter feuchten Bedingungen mit CO2 aus der Luft. Dabei wird der Kohlenstoff zu Hydrogencarbonat-Ionen (HCO3-), die schließlich über abfließendes Regenwasser ins Meer gelangen. Dort wird ein Teil des Kohlenstoffs als Calciumcarbonat (CaCO3) in Schalen, Krebstieren und Korallen gebunden und gelangt nach deren Absterben schließlich auf den Meeresboden.
„In der Natur ist dieser Prozess sehr langsam“, sagte der Biologe Ivan Janssens (UAntwerpen), der an der Studie mitgearbeitet hat. „Aber wir können die Verwitterung beschleunigen, indem wir Gesteinsschutt fein mahlen, sodass mehr Silikate mit CO2 in Berührung kommen.“ Die Forschenden sehen darin eine Möglichkeit, Kohlenstoff in großem Umfang aus der Atmosphäre zu entfernen und so die globale Erwärmung zu verlangsamen.
Keine Konkurrenz
Nach ihren Berechnungen ist das Potenzial der Technik in China, den Vereinigten Staaten und Indien am größten – Länder mit sehr großen landwirtschaftlichen Flächen und zufällig auch die größten Ausstoßer von Treibhausgasen. In Europa sind die Möglichkeiten wegen der kleineren landwirtschaftlichen Fläche begrenzter. Dennoch könnten die fünf Länder mit dem größten Potenzial – darunter Deutschland, Spanien und Polen – etwa ein Drittel des jährlichen europäischen CO2 aus der Luft entfernen.
„Der große Vorteil ist, dass man nicht zwischen Flächennutzung für Nahrungsmittel, Energiepflanzen oder Wald wählen muss“, Biologe Ivan Janssens (UAntwerpen)
Die Wissenschaftler weisen darauf hin, dass das Potenzial der beschleunigten Verwitterung dem besser bekannter Verfahren ähnelt, etwa der (Wieder-)Aufforstung, dem Einbringen von mehr organischer Substanz in landwirtschaftliche Böden und dem Anbau von Energiepflanzen in Verbindung mit Kohlenstoffabscheidung und -speicherung. „Der große Vorteil hier ist, dass es keine Konkurrenz um Flächen gibt“, sagt Janssens. „Man muss nicht wählen, ob man Flächen für Nahrungsmittel, Energiepflanzen oder Wald nutzt. Denn auf den ‚gedüngten‘ Böden kann man weiterhin Nahrungsmittel anbauen. Weil man außerdem weitere Spurennährstoffe wie Zink und Selen zuführt und die Mineralstoffe auch helfen, Trockenstress und Versauerung zu mindern, erwarten wir sogar einen positiven Effekt auf die Nahrungsmittelproduktion.“
Ziegel und Beton
Die Technik ist nicht völlig neu. Gesteinsmehl wird unter anderem bereits als Bodenverbesserer im ökologischen Landbau eingesetzt. „Der Unterschied liegt im Maßstab“, sagt Janssens. „Wir gehen von einer jährlichen Ausbringungsmenge von 40 Tonnen je Hektar aus.“ Woher soll all dieser Steinstaub kommen? „Es ist nicht beabsichtigt, massenhaft silikathaltiges Gestein eigens zu diesem Zweck abzubauen“, sagte Janssens. „Aber weltweit sind große Mengen Schutt als Nebenprodukt des Bergbaus verfügbar. Auch einige Rückstände aus der Metallindustrie und sogar zerkleinerte Ziegel und Beton sind gut verwendbar.“
Wie viel soll das kosten? Die Forschenden schätzten, dass es – je nach Arbeits- und Energiekosten des Landes – zwischen 75 $ und 250 $ kostet, mit beschleunigter Verwitterung eine Tonne CO2 aus der Luft zu entfernen, und dass diese Kosten sinken werden, je breiter die Technik angewendet wird. Nach Prognosen der Weltbank wird der Preis dafür, eine Tonne CO2 auszustoßen, bis 2050 bei 100 $ bis 150 $ liegen. In diesem Fall würde die Technik vielerorts rentabel werden, am schnellsten in Schwellenländern wie Indien, China, Indonesien und Brasilien.
Große Unsicherheit
Die Wissenschaftler bestimmten das Potenzial der beschleunigten Verwitterung anhand von Laborversuchen und Modellen. Bei Laborversuchen wird unter anderem untersucht, wie schnell Gesteine in Topferde verwittern und wie viel Kohlenstoff dabei gespeichert wird. Die Modelle berücksichtigen unter anderem die Größe der Ackerflächen und die Nähe zu geeignetem Gestein – es ergibt wenig Sinn, Gesteinsschutt über Tausende von Kilometern zu transportieren. „Die Unsicherheit ist enorm“, räumt Janssens ein. „Wir brauchen dringend Feldversuche, um besser zu verstehen, wie schnell diese Prozesse in der Praxis ablaufen und wie wir sie beschleunigen können.“
„Selbst wenn wir die CO2 emissions bis 2050 auf null bringen, können wir die Erwärmung nicht mehr unter zwei Grad Celsius halten“, sagte Janssens. „Dazu müssten wir das überschüssige CO2 aus der Luft entfernen. Laut IPCC bis zur zweiten Hälfte dieses Jahrhunderts jährlich bis zu 10 Milliarden Tonnen. Dafür werden wir alle möglichen Verfahren brauchen. Je früher wir damit beginnen, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Erwärmung gefährliche Kipppunkte überschreitet.
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