In Stein gemeißelt? Dauerhafte Umwandlung von CO2 in Gestein
Der weltweite CO2-Ausstoß erreichte 2018 laut einem Bericht der Internationalen Energieagentur (IEA) ein historisches Rekordhoch. „Aufgrund des höheren Energieverbrauchs stiegen die weltweiten energiebezogenen CO2-Emissionen um 1,7 % auf 33,1 Gt CO2 an“, so die IEA. Das verdeutlicht, wie wichtig schnellere und wirksamere Maßnahmen zur Bekämpfung des Klimawandels sind. Einige Wissenschaftler arbeiten bereits an neuartigen Methoden zur Abschwächung der Erderwärmung, unter anderem durch die Weiterentwicklung der CO2-Sequestrierung (Carbon Capture and Storage, CCS). Das EU-finanzierte Projekt CarbFix2 (Upscaling and optimizing subsurface, in situ carbon mineralization as an economically viable industrial option) ist bei der Entwicklung einer sicheren, effizienten und kostenwirksamen Verfahrensweise und Technologie für die dauerhafte mineralische Bindung von CO2 im Untergrund einen großen Schritt vorangekommen. CCS-Technologien gibt es bereits seit den 1970ern, waren bisher allerdings kaum im Einsatz, da ihrer weiteren Verbreitung unterschiedliche Hindernisse entgegenstanden – allen voran der Kostenfaktor. Bei der CCS werden CO2-Emissionen an großen Punktquellen wie beispielsweise Kraftwerken abgeschieden, komprimiert und an eine geeignete Lagerstätte gebracht, wo sie in den Untergrund injiziert werden. Im Zuge dieses Prozesses, der eine Speicherung in tiefen geologischen Formationen vorsieht, wird das CO2 unter Hochdruck in eine flüssigkeitsähnliche Form umgewandelt, die man auch superkritisches CO2 nennt. Dieses CO2 wird direkt in Sedimentgestein in leergeförderten Öl- und Gaslagerstätten und Kohleflözen oder in salinen Formationen injiziert. Die konventionelle CCS-Methode ist allerdings mit einem Risiko verbunden: Das Gas kann wieder in die Atmosphäre „oder in höher gelegene Süßwasseraquifere“ entweichen, wie es auf der Projektwebsite heißt.
Eine sicherere Technologie
Die Projektpartner sind überzeugt, dass ihre Methode sicherer ist als konventionelle CCS-Verfahren, „da dabei durch die sofortige flüssige Fixierung sowie die schnelle mineralische Bindung das CO2 sofort immobilisiert wird“. Auf der Website wird erklärt, wie man dem Entweichungsrisiko begegnet: „Dieses Risiko wird weitgehend beseitigt, sobald das injizierte CO2 in der aquatischen Phase aufgelöst wurde, da CO2-gesättigtes Wasser dichter ist als CO2-freies Wasser. Zudem ließ sich eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit zwischen dem basaltischen Wirtgestein und dem mit CO2 versetzten Wasser feststellen, wodurch in weniger als zwei Jahren eine dauerhafte mineralische CO-Sequestrierung von mehr als 95 % gelang.“ Das laufende CarbFix2-Projekt baut auf dem Erfolg des Vorgängerprojekts CarbFix (Creating the technology for safe, long-term carbon storage in the subsurface) auf, das von 2011 bis 2014 lief. Das Team injizierte in Wasser gelöstes CO2 in reaktives Basaltgestein und testete die Technologie im Geothermiekraftwerk Hellisheidi in Island. Das Kraftwerk produziert Strom und Warmwasser aus dem Hengill-Zentralvulkan. Wie auf der Projektwebsite nachzulesen ist, wurde CarbFix2 ins Leben gerufen, „um die geologische Speichermethode von CarbFix nicht nur durch eine vollständige CCS-Prozesskette wirtschaftlich tragfähig zu machen, sondern auch die Technologie in ganz Europa transportabel zu machen.“ Im Anschluss an die erfolgreich im Pilotmaßstab durchgeführten Injektionen im Jahr 2012 folgte ab 2014 eine experimentelle Injektion im industriellen Maßstab. In den häufig gestellten Fragen auf der Website heißt es: „Die vom Kraftwerk Hellisheidi ausgestoßenen Emissionen an CO2 und H2S [Schwefelwasserstoff] werden in einer Emissionsminderungsanlage mittels eines einfachen Wäscheprozesses abgeschieden, in Kondensat vom Kraftwerk gelöst und dem geothermischen System durch Injektion in das basaltische Grundgestein, aus dem sie ursprünglich stammen, wieder zugeführt.“ Dr. Sandra Ósk Snæbjörnsdóttir, Geologin/Geochemikerin beim CarbFix2-Projektkoordinator Reykjavík Energy, dazu in einem Nachrichtenartikel im Magazin „Iceland Review“: „Mittlerweile binden wir rund ein Drittel der Kohlendioxidemissionen, die vom Kraftwerk ausgehen, also rund 12 000 Tonnen pro Jahr.“ Sie hofft, dass das Kraftwerk innerhalb der nächsten Jahre vollständig CO2-neutral werden kann. Weitere Informationen: CarbFix2-Projektwebsite
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