Was hier durch das Glasgefäß im Labor von Markus Bauer blubbert, ist reines Kohlendioxid. Der Geoökologe hat es sich zum Ziel gesetzt, das Klimagas zu binden – in Form von Kalkstein.
"Das ist ein Prozess, der in der Natur tagtäglich abläuft, dass Kohlendioxid in die Böden und in die Gesteine eindiffundiert und dadurch die Gesteine zum Teil verwittern und dabei auch das CO2 verbraucht wird oder in die neuen Gesteinsformationen eingelagert wird, ja, also sozusagen eine mineralische Bindungsmöglichkeit für CO2."
Im Oman zum Beispiel, auf der Arabischen Halbinsel, gibt es riesige Vorkommen von alkalischen Mineralien, welche die Elemente Calcium und Magnesium enthalten. Diese Schichten aus Peridotit-Gestein können Kohlendioxid quasi aufsaugen. Allerdings läuft dieser Vorgang verhältnismäßig langsam ab. Deshalb haben die Forscher aus Bayreuth einen etwas aktiveren CO2-Fänger ausgesucht.
"Die Stoffe, die wir nutzen, sind in erster Linie Aschen aus der Verbrennung verschiedener Materialien, zum Beispiel von Braunkohle, auch in kleineren Mengen von Steinkohle. Dann gibt’s auch verschiedene Möglichkeiten, zum Beispiel Aschen aus der Biomasseverbrennung zu benutzen."
Diese Rückstände werden aus den Rauchgasen von Kraftwerken herausgefiltert. Normalerweise landet diese Flugasche ungenutzt auf einer Deponie. Ganz wie die Gesteine im Oman enthält das Material stark alkalische Calcium- und Magnesium-Verbindungen. Der Unterschied ist allerdings, dass die Flugasche als feines, sehr reaktives Pulver vorliegt. Gibt man es in Wasser, so entsteht eine ätzende Lauge. Und wie es in der Chemie oft so ist: Gegensätze ziehen sich an. Lässt man das saure Kohlendioxid durch die Lauge blubbern, dann bilden die beiden zusammen mit dem Calcium und Magnesium schwer lösliche Karbonate – Kalkstein, in dem das Klimagas gebunden ist. Im Labor funktioniert das schon ohne Schwierigkeiten. Nun folgt der Schritt in die Praxis, sagt Markus Bauer – eine Pilotanlage läuft bereits.
"Das ist sicher keine Anlage, die dem großindustriellen Maßstab entspricht, und da wird es vielleicht auch noch den einen oder anderen Zwischenschritt brauchen. Aber wir sehen auch dort, dass die Prozesse im Prinzip dort genauso funktionieren. Es stellen sich natürlich dann auch neue Herausforderungen ein, um eben die CO2-Bindung zu optimieren, also in möglichst kurzer Zeit, was ja immer wichtig ist bei industriellen Prozessen, möglichst viel der Kapazität, die in den einzelnen Materialien steckt, auch auszunutzen."
Kohlendioxid in Form von Kalkstein zu speichern, ist für die Experten aus Bayreuth vor allem eine elegante Resteverwertung. Die Flugasche aus dem Kraftwerk wandert nicht sofort auf die Deponie, sondern hilft dabei, das CO2 zu binden. Das Potential der Methode ist aber von Anfang an begrenzt.
"Denn die Menge an CO2, die man damit tatsächlich speichern kann, ist durch die Menge an anfallenden alkalischen Reststoffen limitiert. Und die sind eben jährlich in Deutschland nur im begrenzten Umfang zur Verfügung und eben nur in diesem Umfang kann man entsprechend auch CO2 speichern. Wir bewegen uns da in der Region, im Bereich zwischen 0,5 und einem Prozent der CO2-Mengen, die insgesamt ausgestoßen werden."
Womöglich könnten andere Abfallstoffe aus der Industrie ebenso Kohlendioxid binden. Die Forscher denken zum Beispiel an Stahlschlacken aus dem Hochofen. Im Gegensatz zur Flugasche müssten die aber erst einmal zerkleinert werden. Ob sich das Verfahren am Markt durchsetzt, wird auch der Preis entscheiden. Die Geoökologen hoffen zumindest, dass ihre Idee als kostengünstige Alternative zum Speichern von verflüssigtem Kohlendioxid eine Anwendung findet.
"Das ist ein Prozess, der in der Natur tagtäglich abläuft, dass Kohlendioxid in die Böden und in die Gesteine eindiffundiert und dadurch die Gesteine zum Teil verwittern und dabei auch das CO2 verbraucht wird oder in die neuen Gesteinsformationen eingelagert wird, ja, also sozusagen eine mineralische Bindungsmöglichkeit für CO2."
Im Oman zum Beispiel, auf der Arabischen Halbinsel, gibt es riesige Vorkommen von alkalischen Mineralien, welche die Elemente Calcium und Magnesium enthalten. Diese Schichten aus Peridotit-Gestein können Kohlendioxid quasi aufsaugen. Allerdings läuft dieser Vorgang verhältnismäßig langsam ab. Deshalb haben die Forscher aus Bayreuth einen etwas aktiveren CO2-Fänger ausgesucht.
"Die Stoffe, die wir nutzen, sind in erster Linie Aschen aus der Verbrennung verschiedener Materialien, zum Beispiel von Braunkohle, auch in kleineren Mengen von Steinkohle. Dann gibt’s auch verschiedene Möglichkeiten, zum Beispiel Aschen aus der Biomasseverbrennung zu benutzen."
Diese Rückstände werden aus den Rauchgasen von Kraftwerken herausgefiltert. Normalerweise landet diese Flugasche ungenutzt auf einer Deponie. Ganz wie die Gesteine im Oman enthält das Material stark alkalische Calcium- und Magnesium-Verbindungen. Der Unterschied ist allerdings, dass die Flugasche als feines, sehr reaktives Pulver vorliegt. Gibt man es in Wasser, so entsteht eine ätzende Lauge. Und wie es in der Chemie oft so ist: Gegensätze ziehen sich an. Lässt man das saure Kohlendioxid durch die Lauge blubbern, dann bilden die beiden zusammen mit dem Calcium und Magnesium schwer lösliche Karbonate – Kalkstein, in dem das Klimagas gebunden ist. Im Labor funktioniert das schon ohne Schwierigkeiten. Nun folgt der Schritt in die Praxis, sagt Markus Bauer – eine Pilotanlage läuft bereits.
"Das ist sicher keine Anlage, die dem großindustriellen Maßstab entspricht, und da wird es vielleicht auch noch den einen oder anderen Zwischenschritt brauchen. Aber wir sehen auch dort, dass die Prozesse im Prinzip dort genauso funktionieren. Es stellen sich natürlich dann auch neue Herausforderungen ein, um eben die CO2-Bindung zu optimieren, also in möglichst kurzer Zeit, was ja immer wichtig ist bei industriellen Prozessen, möglichst viel der Kapazität, die in den einzelnen Materialien steckt, auch auszunutzen."
Kohlendioxid in Form von Kalkstein zu speichern, ist für die Experten aus Bayreuth vor allem eine elegante Resteverwertung. Die Flugasche aus dem Kraftwerk wandert nicht sofort auf die Deponie, sondern hilft dabei, das CO2 zu binden. Das Potential der Methode ist aber von Anfang an begrenzt.
"Denn die Menge an CO2, die man damit tatsächlich speichern kann, ist durch die Menge an anfallenden alkalischen Reststoffen limitiert. Und die sind eben jährlich in Deutschland nur im begrenzten Umfang zur Verfügung und eben nur in diesem Umfang kann man entsprechend auch CO2 speichern. Wir bewegen uns da in der Region, im Bereich zwischen 0,5 und einem Prozent der CO2-Mengen, die insgesamt ausgestoßen werden."
Womöglich könnten andere Abfallstoffe aus der Industrie ebenso Kohlendioxid binden. Die Forscher denken zum Beispiel an Stahlschlacken aus dem Hochofen. Im Gegensatz zur Flugasche müssten die aber erst einmal zerkleinert werden. Ob sich das Verfahren am Markt durchsetzt, wird auch der Preis entscheiden. Die Geoökologen hoffen zumindest, dass ihre Idee als kostengünstige Alternative zum Speichern von verflüssigtem Kohlendioxid eine Anwendung findet.