Neue Methode zur Überwachung von CO2-Quellen auf dem Meeresgrund

August 30, 2019 Forscher untersuchten Erdgaslecks im Mittelmeer vor Italien

Die Speicherung von Kohlendioxid im Meeresboden ist eine der vom IPCC diskutierten Maßnahmen zur Begrenzung des Klimawandels. Bislang gibt es jedoch keine bewährten Methoden, um mögliche CO2-Lecks unter Wasser auf großen Meeresbodenflächen zu überwachen. Anhand von Erdgasbohrungen vor Italien haben Forscherinnen und Forscher des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel Modelle entwickelt, die bei der Planung der Leckageüberwachung helfen könnten.

Mit der Reduzierung der Treibhausgasemissionen allein sind die Ziele des Pariser Klimaabkommens kaum noch zu erreichen. Deshalb erörtert der IPCC zusätzliche Maßnahmen, um die Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre zu verringern. Zum Beispiel könnte Kohlendioxid, das bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe entsteht, aufgefangen oder direkt aus der Atmosphäre entfernt und dann in geologischen Reservoiren gespeichert werden. Der norwegische Konzern Equinor (früher Statoil) betreibt seit 1996 eine solche Anlage zur Abscheidung und Speicherung von Kohlendioxid. Jedes Jahr injiziert er etwa eine Megatonne CO2 in eine wasserführende Sandsteinschicht unter der Nordsee. Es wird jedoch noch über verlässliche Möglichkeiten diskutiert, den Austritt des Treibhausgases aus solchen unterseeischen Speichern effektiv zu überwachen.

In diesem Zusammenhang haben GEOMAR-Forscher natürliche vulkanische Quellen von Kohlendioxid vor der Küste Italiens untersucht. Mit den Ergebnissen dieser Studien haben sie Modelle entwickelt, mit denen sich die Sicherheit zukünftiger unterseeischer CO2-Lagerstätten überwachen lässt. Die entsprechende Studie wurde jetzt in der internationalen Fachzeitschrift Environmental Science & Technology veröffentlicht.

Die Speicherung von Kohlendioxid in Gesteinsschichten unter dem Meeresboden birgt im Vergleich zur Speicherung an Land ein geringeres Risiko für den Menschen. Sollte Gas aus dem Meeresboden austreten, löst es sich im Meerwasser auf. Es kann jedoch den pH-Wert senken und das lokale Ökosystem schädigen. "Derzeit gibt es keine etablierte Methode, um solche Kohlendioxidaustritte zu lokalisieren und die Gesamtmenge des austretenden Gases zu bestimmen, da sich die Austrittsstellen über mehrere hundert Quadratmeter Meeresbodenfläche erstrecken", erklärt Dr. Jonas Gros vom GEOMAR, Erstautor der neuen Studie. Gemeinsam mit Kollegen untersuchte er deshalb Veränderungen des pH-Werts in der Nähe der natürlichen Kohlendioxid-Austrittsstellen vor Panarea, einer kleinen Insel vor der Küste Nordsiziliens.

Bei Tauchgängen und mit schiffsgestützten Instrumenten sammelten sie Gas- und Wasserproben in der Nähe der Austrittsstellen. Das Team nutzte diese Daten, um ein von ihm entwickeltes Computermodell zu testen, das pH-Veränderungen im Meerwasser aufgrund des Austritts von Kohlendioxid vorhersagen sollte. Diese Simulation zeigte, dass mehr als 79 Prozent des Kohlendioxids bereits in einer Entfernung von vier Metern vom Meeresboden gelöst sind.

Das Team stellte außerdem fest, dass das Modell in der Lage war, ein Muster der pH-Schwankungen im Wasser rund um die Gasbohrungen vorherzusagen, das mit den gemessenen Sensordaten vergleichbar war. "Damit kann das neue Modell als Leitfaden für Strategien zur routinemäßigen Überwachung von Kohlenstoffsenken im Meeresboden und zur Bewertung der Auswirkungen von Kohlendioxidemissionen auf die lokale Meeresumwelt dienen", so Gros.