Den Klimawandel rückgängig machen?

Regen, Schnee, Sonne und andere Witterungsbedingungen

Zerkleinerung von Steinen in kleinere Stücke

Umbau von Gebäuden und Straßen zur Vorbereitung auf extreme Witterungsverhältnisse

Bei der chemischen oder biologischen Verwitterung werden Steine in physikalisch kleinere Steinfragmente, Sand, Schlamm und Ton zerlegt<a href='https://www.geolsoc.org.uk/ks3/gsl/education/resources/rockcycle/page3561.html' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Während dieses Prozesses treten auch viele chemische Umwandlungen auf<a href='https://www.geolsoc.org.uk/ks3/gsl/education/resources/rockcycle/page3564.html' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Silikatgestein (das Silizium und Sauerstoff enthält) macht etwa 95 % der oberen Erdschichten aus<a href='https://www.britannica.com/science/silicate-mineral' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Die Verwitterung dieses Gesteins fängt CO₂ aus der Atmosphäre ein und soll dazu beitragen, das Klima im Gleichgewicht zu halten<a href='https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s10584-005-3485-y.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2012GL052377#:~:text=%20Tectonic%20and%20climatic%20controls%20on%20long-term%20silicate,weathering%20intensity%20is%20the%20degree%20of...%20More%20' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Dieser Prozess findet normalerweise über Millionen von Jahren hinweg statt<a href='https://www.pnas.org/content/pnas/105/44/16855.full.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2005GB002678#:~:text=Enhanced%20carbonate%20weathering%20should%20be%20important%20on%20a,important%20over%2010%203%20%E2%80%9310%206%20year%20timescales' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>, aber was wäre, wenn wir ihn beschleunigen könnten?

Wie wird bei der Gesteinsverwitterung CO₂ gebunden?

Wenn Silikatgestein in Ton und Boden aufgespalten wird, reagiert es mit dem CO₂ in der Luft und Wasser, um neue Mineralien zu produzieren<a href='https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s10584-005-3485-y.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>: das CO₂ wird in Bicarbonat (HCO₃⁻) umgewandelt, das durch Flüsse und Oberflächenwasser in den Ozean transportiert wird<a href='https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s10584-005-3485-y.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://www.nature.com/articles/s41477-018-0108-y' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Bei der verbesserten Verwitterung geht es um die Beschleunigung der natürlichen Verwitterung, um mehr CO₂ in einem kürzeren Zeitraum zu speichern<a href='https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s10584-005-3485-y.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Dies beinhaltet das Zermahlen einer sehr großen Menge an Steinen in Pulver, um ihre Oberfläche zu vergrößern. Anschließend muss das Pulver über den Boden verstreut werden<a href='https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s10584-005-3485-y.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Die Steine sollten an warmen, feuchten Orten verteilt werden, an denen die Verwitterung schnell eintritt, sowie an leicht zugänglichen Orten – wie bewirtschaftetem Land<a href='https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/aaa9c4' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s10584-005-3485-y.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Die aufgetragenen Steine geben den wachsenden Pflanzen Halt

Das Gestein enthält wichtige Nährstoffe für das Pflanzenwachstum

Samen werden durch die zusätzliche Gesteinsschicht warm gehalten und sprießen schneller

Da die Steine viele Nährstoffe enthalten, die Pflanzen zum Wachsen benötigen, insbesondere Phosphor und Kalium, kann die verbesserte Verwitterung zu höheren Ernteerträgen sowie der Speicherung von Kohlendioxid führen<a href='https://www.britannica.com/science/nutrition/Nutrition-in-plants' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/aabf9f/' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://royalsocietypublishing.org/doi/full/10.1098/rsbl.2016.0714' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Die durch die Verwitterung erzeugten Bicarbonat-Ionen können die Böden auch weniger säurehaltig machen, was die Bedingungen für das Pflanzenwachstum verbessern kann, wenn dieses durch saure Bedingungen eingeschränkt wird<a href='https://www.nature.com/articles/s41477-018-0108-y' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Durch die Steigerung des Pflanzenwachstums kann auch mehr Photosynthese stattfinden und mehr CO₂ aus der Atmosphäre absorbiert werden<a href='https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/aabf9f/' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Darüber hinaus kann das Hinzufügen dieser Steine zu Böden die Wassermenge erhöhen, die der Boden aufnehmen kann, was Pflanzen bei Dürre helfen kann<a href='https://doi.org/10.5194/bg-2019-386' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Einige Verwitterungsprodukte verbleiben im Boden, während andere von Regen und Wind weggewaschen werden und schließlich im Ozean landen<a href='https://www.nature.com/articles/s41477-018-0108-y' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Genau wie im Boden machen Bikarbonationen im Ozean das Wasser weniger saurer, was die Auswirkungen der Ozeanversauerung verringern könnte<a href='https://www.nature.com/articles/nclimate2882' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://www.nature.com/articles/s41477-018-0108-y' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Verschmutzung von Wasserstraßen mit säurehaltigen Chemikalien

Die verbesserte Verwitterung könnte durch die Verringerung der Ozeanversauerung Meerestiere und -pflanzen schützen, insbesondere Korallen und Tierarten, die Schalen haben<a href='https://www.pnas.org/content/107/40/17246' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Was macht die verbesserte Verwitterung schwierig?

Das Zermahlen von Stein in Pulver verbraucht viel Energie; idealerweise müssen wir erneuerbare Energie nutzen, um hier zusätzliche CO₂-Emissionen zu minimieren<a href='https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/aabf9f/' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Der Transport von zerkleinerten Steinen zu der Stelle, an der sie verteilt werden, könnte der teuerste Teil des Prozesses sein, je nach Entfernung und Transportmethode<a href='https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/aaa9c4/pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Das Zerkleinern des Gesteins kann ebenfalls sehr kostspielig sein, wobei neuere Technologien diese Kosten bald reduzieren könnten<a href='https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/aaa9c4/pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Es können Straßenfahrzeuge, Züge und Schiffe verwendet werden, um das Steinpulver zu transportieren, aber Züge sind 2 Mal billiger und Schiffe sind 50 Mal billiger als Straßenfahrzeuge<a href='https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/aaa9c4/pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Kann die verbesserte Verwitterung unsere Gesundheit beeinträchtigen?

Das Gesteinspulver, das für die verstärkte Verwitterung verwendet wird, kann sich auf die menschliche Gesundheit auswirken, wenn es eingeatmet wird, insbesondere weil einige Gesteine giftige Verbindungen wie Asbest enthalten<a href='https://www.nature.com/articles/nclimate2882' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://royalsocietypublishing.org/doi/full/10.1098/rsbl.2016.0715' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Es besteht auch das Risiko, dass Schwermetalle aus dem Gestein in die Nahrungspflanzen gelangen könnten<a href='https://royalsocietypublishing.org/doi/full/10.1098/rsbl.2016.0715' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fclim.2021.820204/full' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Die besten Bereiche für die verbesserte Verwitterung (heißes, feuchtes Klima) sind meist die ärmsten und am wenigsten geschützten<a href='https://royalsocietypublishing.org/doi/full/10.1098/rsbl.2016.0859#d3e408' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Wir müssen sicherstellen, dass die verbesserte Verwitterung keinen gefährdeten Menschen schadet<a href='https://royalsocietypublishing.org/doi/full/10.1098/rsbl.2016.0859#d3e408' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Dies kann die Auswahl von Gesteinsarten umfassen, die weniger effektiv CO₂ entfernen und teurer sind, dafür aber weniger giftig, wie Basalt<a href='https://royalsocietypublishing.org/doi/full/10.1098/rsbl.2016.0715' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/aabf9f/' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Wir wissen es wirklich nicht: Prognosen in Bezug auf die Kosten variieren stark, hauptsächlich in Abhängigkeit davon, wie viel Energie benötigt wird, um die Steine zu zerkleinern und sie zu transportieren<a href='https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/aabf9f/' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/aaa9c4/pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Auf Ackerland in Großbritannien könnte es zwischen 24-578 US-Dollar/tCO₂ kosten<a href='https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1750583612001466' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Verschiedene Gesteinsarten haben auch unterschiedliche Kosten, je nachdem, wie viel CO₂ sie absorbieren können und wie häufig sie vorkommen<a href='https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/aaa9c4/pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Die meisten Schätzungen berücksichtigen nicht die anderen Vorteile der Verwitterung, wie die erhöhten Ernteerträge aus gestiegenen Nährstoffmengen im Boden, die die Gesamtkosten senken könnten<a href='https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/aabf9f/' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Manche Schätzungen sind höher (bis zu 95 GtCO₂/Jahr), aber dies ist wahrscheinlich zu optimistisch<a href='https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/aaa9c4/pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/aabf9f/' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Man bräuchte eine enorme Menge an Steinen und das wäre sehr teuer<a href='https://www.nature.com/articles/nclimate2882' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Es gibt noch viel Ungewissheit darüber, wie effektiv die verbesserte Verwitterung in der Praxis sein wird, mit verschiedenen Temperaturen und Regenmengen sowie verschiedenen Arten an Böden und Mikroben in diesem Boden<a href='https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/aabf9f/' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Wenn alles wie erwartet funktioniert, könnte die verbesserte Verwitterung ein sehr großes Potential haben, CO₂ aus der Atmosphäre zu entfernen. Allerdings ist das Verfahren aufgrund der hohen Energiekosten für die Zerkleinerung und den Transport von so viel Gestein teuer<a href='https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/aabf9f/' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Wir müssen noch viel forschen, um herauszufinden, wie effektiv das Verfahren in der Praxis im großen Maßstab sein wird.

Eines der größten Probleme bei dieser Methode der Kohlenstoffentfernung ist der hohe Energiebedarf<a href='https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/aabf9f/' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Was passiert, wenn wir Kohlendioxid entfernen und gleichzeitig Energie erzeugen? Nächstes Kapitel!