Der Einsatz von feingemahlenem Basalt als Mineraldünger auf landwirtschaftlichen Flächen in Österreich kann bis zu 2 Prozent des jährlichen CO2 Ausstoßes binden und damit einen wichtigen Beitrag zur Erreichung der Pariser Klimaziele leisten. Das hat eine neue Studie von Geowissenschaftlern der Universität Salzburg gezeigt. Das gewöhnlich dunkelgraue bis schwarze Gestein liefert dem Boden zudem wertvolle Nährstoffe und fördert so auch die nachhaltige Landwirtschaft. Der positive Effekt schwächt sich allerdings ab, wenn man den großen Energieaufwand für die Technologie der „angeregten Verwitterung“ (Terrestrial Enhanced Weathering) mitberücksichtigt, so Hauptautor Thomas Rinder.

Die Studie wurde in der renommierten Fachzeitschrift “Journal of Cleaner Production“ publiziert.

Wie lässt sich der Klimawandel bremsen? Mit der Reduktion der Treibhausgase allein ist das Ziel, die Erderwärmung auf unter 2 Grad im Verhältnis zur vorindustriellen Zeit zu begrenzen, aller Voraussicht nach nicht erreichbar, auch wenn die Länder die vereinbarten Beiträge leisten. Die weltweiten Emissionen ließen sich so bis 2030 auf maximal 53 Milliarden Tonnen CO2 Äquivalent beschränken, anstatt wie nötig auf 41, zeigt die Analyse des Emission Gap Reports 2020.

Damit rücken immer stärker auch Eingriffe mit technischen Mitteln in den Kreislauf der Erde in den Fokus, bekannt unter dem Stichwort Geo-Engineering, das vom Weltklimarat IPCC und im Pariser Klimaabkommen zur Erreichung der Klimaziele ausdrücklich angeführt wird. Zum Geo-Engineering zählen die sogenannten „Negative-Emissions-Technologien“, die das CO2 – anstatt es zu verhindern – aus der Atmosphäre entfernen und in Boden- oder Meeres-Senken möglichst dauerhaft speichern sollen. Ihre langfristige Wirksamkeit sowie die Risiken sind wissenschaftlich umstritten und noch nicht ausreichend erforscht.

Geowissenschaftler der Universität Salzburg haben nun das Potential von Basalt als Mineraldünger zur Bindung von atmosphärischem CO2 untersucht. „Die Idee dahinter ist, dass Basalt in relativ großen Mengen zu Pulver gemahlen und auf die Felder aufgebracht wird. Bei der Auflösung von Basalt wird der Atmosphäre CO2 entzogen und langfristig im ozeanischen und terrestrischem Kreislauf gebunden. Durch Feinmahlen des Gesteins kann dieser Prozess noch beschleunigt werden“, sagt Christoph von Hagke, Professor für Geologie an der Universität Salzburg und Mitautor der Studie.

Bereits vorliegende Berechnungen zeigen, dass diese Technologie der „angeregten Verwitterung“ („Terrestrial Enhancend Weathering“) potentiell auf globaler Ebene wirkt. Regionale Studien sind jedoch noch rar, aber essentiell um die Methode zu testen, so Christoph von Hagke. Die Salzburger Forscher haben als Fallbeispiel Österreich gewählt. „Die Ergebnisse zeigen, dass der Einsatz von Basalt als Mineraldünger auf landwirtschaftlichen Flächen Österreichs bis zu 2 Prozent des jährlichen CO2 Ausstoßes binden kann. Das Gestein liefert dem Boden zudem wertvolle Nährstoffe und kann so den Einsatz von Düngemitteln reduzieren und einen Beitrag zu nachhaltiger Landwirtschaft leisten. Genau darin liegt ein entscheidender Vorteil gegenüber vielen anderen Eingriffen in das Klimasystem, bei denen potentielle Risiken der gesellschaftlichen Akzeptanz im Wege stehen“, resümiert Hauptautor Thomas Rinder, Postdoc der AG Geologie. 

Zieht man allerdings, wie es die Salzburger Forscher getan haben, den benötigten Energieaufwand für den Abbau, die Zerkleinerung und den Transport von Basalt mit in Betracht, fallen auch Schatten auf die Methode. „Ganz so einfach ist es mit dem Terrestrial Enhanced Weathering in Summe nicht. Allein der Energieaufwand, der nötig ist, um das Gestein entsprechend fein zu mahlen, beträgt in unserem Szenario vier bis fünf Prozent der jährlichen Stromaufbringung Österreichs. Denn damit sich Basalt möglichst gut auflöst und viel CO2 bindet, sollten die Partikel kleiner als 10 Mikrometer sein, haben wir festgestellt. Vor dem Hintergrund der dringend notwendigen Energiewende muss also gefragt werden, ob es in naher Zukunft überhaupt möglich sein wird, die nicht unbeträchtliche Energie für einen solchen Prozess bereitzustellen“, geben die Forscher zu bedenken.

Schätzungen besagen, dass mittels Terrestrial Enhanced Weathering weltweit eine Reduktion von ein bis zwei Milliarden Tonnen CO2 pro Jahr erreichbar wäre. Die Salzburger Geowissenschaftler sind in dem Punkt skeptisch. „Wir konnten in unserer Studie zeigen, dass die Effektivität von Terrestrial Enhanced Weathering als Emissionsschlucker auf globaler Ebene überschätzt wird. Realistischer Weise ist die Zahl von ein bis zwei Milliarden Tonnen CO2 Reduktion nicht zu erreichen, laut unseren Berechnungen liegt das Potential eher im Bereich von 0,2 bis 0,5 Milliarden Tonnen pro Jahr“, sagen die Wissenschaftler, die das Potential der Methode durchaus sehen, aber auch offene Fragen und Schwächen in der praktischen Anwendung mit berücksichtigen.

„So betrachtet ist es vielleicht einfach notwendig, die Technologie ins rechte Licht zu rücken. Basalt als Mineraldünger kann zweifellos die Treibhausgasemissionen der Landwirtschaft verringern. Dort wo es möglich und sinnvoll ist, sollte es entsprechend auch gemacht werden“, empfehlen Christoph von Hagke und Thomas Rinder.

Eine unabdingbare Voraussetzung dafür, dass die Technologie als CO2-Schlucker funktioniert, ist der Einsatz von sauberer Energie für den Abbau und die Zerkleinerung von Basalt und von sauberen Transportmitteln, betonen die Forscher. Erst wenn diese Probleme gelöst sind, sei es sinnvoll, an die aktive Entfernung von CO2 aus der Atmosphäre zu denken. „Ohnehin ist die eierlegende Wollmilchsau der CO2 Reduktion momentan nicht in Sicht und es wird viele Ansätze brauchen, um die Gigatonnen CO2, die zu viel in der Atmosphäre vorhanden sind, zu binden. Die angeregte Verwitterung, das Terrestrial Enhanced Weathering bleibt jedenfalls ein sehr vielversprechender und sanfter Weg für den Klimaschutz, den im Prinzip jeder in seinem Garten oder auf seinem Feld nützen kann. Aber um das Potential dieser Technologie zur Entfaltung zu bringen, ist noch viel Forschung erforderlich“, so das Fazit der Geowissenschaftler.

Publikation:

Rinder, T. and von Hagke, C. (2021) ‘The influence of particle size on the potential of enhanced basalt weathering for carbon dioxide removal – Insights from a regional assessment’, Journal of Cleaner Production, 315, p. 128178.   https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.128178

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Univ.-Prof. Dr. Christoph von Hagke

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Dr. Thomas Rinder

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