Überwachung von CO2-Quellen am Meeresboden • WASSER & ABWASSER

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Überwachung von CO2-Quellen am Meeresboden

Die Spei­che­rung von Koh­len­di­oxid im Mee­res­bo­den gehört zu jenen Maß­nah­men, die der Welt­kli­ma­rat IPCC zur Begren­zung des Kli­ma­wan­dels dis­ku­tiert. Doch bis­lang gibt es kei­ne bewähr­ten Metho­den, um mög­li­che CO2-Lecka­gen unter Was­ser auf gro­ßen Mee­res­bo­den­flä­chen zu über­wa­chen. Mit Hil­fe natür­li­cher Gas­quel­len vor Ita­li­en haben For­sche­rin­nen und For­scher des Geo­mar Helm­holtz-Zen­trums für Ozean­for­schung Kiel nun Model­le ent­wi­ckelt, die bei der Pla­nung eines Lecka­ge-Moni­to­rings hel­fen könn­ten. Die Stu­die erscheint heu­te in der inter­na­tio­na­len Fach­zeit­schrift Envi­ron­men­tal Sci­ence & Tech­no­lo­gy.

Mit der Ver­rin­ge­rung von Treib­haus­gas­emis­sio­nen allei­ne sind die Zie­le des Kli­ma­schutz­ab­kom­mens von Paris mitt­ler­wei­le kaum noch zu errei­chen. Des­halb dis­ku­tiert der Welt­kli­ma­rat IPCC zusätz­li­che Maß­nah­men, um die Kon­zen­tra­ti­on von Treib­haus­ga­sen in der Atmo­sphä­re zu ver­rin­gern. Koh­len­di­oxid, das bei der Ver­bren­nung fos­si­ler Ener­gie­trä­ger ent­steht, könn­te zum Bei­spiel ein­ge­fan­gen oder direkt aus der Atmo­sphä­re ent­fernt wer­den und anschlie­ßend in geo­lo­gi­schen Lager­stät­ten gespei­chert wer­den. Der nor­we­gi­sche Kon­zern Equi­nor (ehe­mals Sta­toil) betreibt schon seit 1996 eine der­ar­ti­ge Anla­ge zur Abschei­dung und Spei­che­rung von Koh­len­di­oxid. Sie inji­ziert jähr­lich etwa eine Mega­ton­ne CO2 in eine was­ser­füh­ren­de Sand­stein-Schicht unter­halb der Nord­see. Aller­dings wer­den noch immer zuver­läs­si­ge Mög­lich­kei­ten dis­ku­tiert, das Aus­tre­ten des Treib­haus­ga­ses aus sol­chen unter­mee­ri­schen Spei­chern effek­tiv zu über­wa­chen.

In die­sem Zusam­men­hang haben For­sche­rin­nen und For­scher des Geo­mar Helm­holtz-Zen­trums für Ozean­for­schung Kiel natür­li­che vul­ka­ni­sche Quel­len von Koh­len­di­oxid vor der Küs­te Ita­li­ens unter­sucht. Mit den Erkennt­nis­sen aus die­sen Unter­su­chun­gen haben sie Model­le ent­wi­ckelt, die zur Sicher­heits­über­wa­chung zukünf­ti­ger sub­ma­ri­ner CO2-Lager­stät­ten ange­wen­det wer­den kön­nen. Die ent­spre­chen­de Stu­die erscheint heu­te in der inter­na­tio­na­len Fach­zeit­schrift Envi­ron­men­tal Sci­ence & Tech­no­lo­gy der Ame­ri­can Che­mi­cal Socie­ty (ACS).

Die Spei­che­rung von Koh­len­di­oxid in Gesteins­schich­ten unter­halb des Mee­res­bo­dens stellt im Ver­gleich zur Spei­che­rung an Land ein gerin­ge­res Risi­ko für den Men­schen dar. Soll­te Gas aus dem Mee­res­bo­den aus­tre­ten, löst es sich im Meer­was­ser auf. Aller­dings kann es dort den pH-Wert sen­ken und das loka­le mari­ne Öko­sys­tem schä­di­gen. „Der­zeit gibt es kei­ne eta­blier­te Metho­de, um sol­che Koh­len­di­oxid­le­cka­gen zu loka­li­sie­ren und die Gesamt­men­ge des aus­tre­ten­den Gases zu bestim­men, wenn sich die Aus­tritts­stel­len über ein meh­re­re hun­dert Qua­drat­me­ter gro­ßes Gebiet des Mee­res­bo­dens erstre­cken“, sagt Dr. Jonas Gros vom Geo­mar , Erst­au­tor der neu­en Stu­die. Er und sei­ne Kol­le­gin­nen und Kol­le­gen unter­such­ten daher Ver­än­de­run­gen des pH-Wer­tes in der Umge­bung von natür­li­chen Koh­len­di­oxid­aus­trit­ten in der Nähe von Panarea, einer klei­nen Insel vor der Küs­te Nord­si­zi­li­ens.

Bei Tauch­ein­sät­zen und mit Hil­fe schiffs­ba­sier­ter Instru­men­te sam­mel­ten sie Gas- und Was­ser­pro­ben nahe der Aus­tritt­stel­len. Das Team nutz­te die­se Daten, um ein von ihm ent­wi­ckel­tes Com­pu­ter­mo­dell zu tes­ten, das pH-Ände­run­gen im Meer­was­ser infol­ge von Koh­len­di­oxid­aus­tritt vor­her­sa­gen soll. Die­se Simu­la­ti­on ergab, dass über 79 Pro­zent des Koh­len­di­oxids schon in einem Abstand von vier Metern zum Mee­res­bo­den gelöst sind.

Das Team fand auch her­aus, dass das Modell ein Mus­ter der pH-Varia­ti­on in den Gewäs­sern um die Gas­quel­len vor­her­sa­gen konn­te, das mit den gemes­se­nen Sen­sor-Daten ver­gleich­bar war. „Damit kann das neue Modell als Leit­fa­den für Stra­te­gi­en zur rou­ti­ne­mä­ßi­gen Über­wa­chung von CO2-Spei­chern im Mee­res­bo­den und zur Abschät­zung der Aus­wir­kun­gen von Koh­len­di­oxid­emis­sio­nen in die loka­le Mee­res­um­welt die­nen“, betont Dr. Gros.