Gletschergesteinsmehl könnte zur Bekämpfung des Klimawandels beitragen

Jun 08, 2023

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Die ersten Experimente mit Gletschergesteinsmehl aus Grönland zeigen, dass es erhebliche Mengen CO2 einfangen und ein breiteres Spektrum an Nährstoffen liefern kann als handelsübliche organische Düngemittel, was zu einem verbesserten Pflanzenwachstum führt. Langfristig kann das Gletschergesteinsmehl von großer Bedeutung sein, um den Klimawandel zu stoppen. Der Forscher hinter den Studien nennt es eine „vielversprechende, skalierbare Lösung“.

Viel grauer Schlamm. Der grönländische Eisschild zerkleinert langsam die Landschaft, auf der er ruht, zu einem sehr feinen Pulver, das Gletschergesteinsmehl genannt wird.

Es liegt wie grauer Schlamm in der ansonsten üppig grünen oder schneeweißen grönländischen Landschaft und sieht auf den ersten Blick wie nichts Besonderes aus.

Zwei neue Studien zeigen jedoch, dass Gletschergesteinsmehl etwas ganz Besonderes ist.

In den Studien haben die Forscher das feine Pulver auf dänischen Feldern in Südjütland verteilt.

Die Ergebnisse belegen, dass das Gletschergesteinsmehl durch eine Kohlenstoffentfernungstechnik, die als verstärkte Gesteinsverwitterung bekannt ist, zur Bindung großer Mengen CO2 genutzt werden kann.

Bei der verstärkten Verwitterung handelt es sich um eine Technik zur Kohlenstoffentfernung, die sich natürliche Prozesse zunutze macht, die die atmosphärischen CO2-Konzentrationen auf geologischen Zeitskalen steuern. Wenn sich CO2 in Wasser auflöst, entsteht Kohlensäure, die in einem Prozess, der als Verwitterung bezeichnet wird, Gesteine ​​auflösen kann. Die chemische Reaktion, die diese Verwitterung verursacht, wandelt das gelöste CO2 auch in andere kohlenstoffhaltige Verbindungen um, die nicht Gefahr laufen, als Treibhausgas in die Atmosphäre zurückzukehren.

Eine verstärkte Verwitterung beschleunigt diesen Prozess, indem mehr Gesteinsoberflächen der Kohlensäure ausgesetzt werden, beispielsweise durch Zermahlen und Einmischen in landwirtschaftlich genutzte Böden. Durch die Schaffung einer größeren Reaktionsoberfläche kann dieser natürliche Prozess schneller ablaufen, mit dem Ziel, den atmosphärischen CO2-Gehalt schneller zu senken, sodass kurzfristig genügend Auswirkungen vorhanden sind, um dem Klimawandel entgegenzuwirken.

Gleichzeitig konnte das Gletschergesteinsmehl die Ernteerträge verbessern, selbst wenn ein herkömmlicher organischer Dünger keine Wirkung zeigte.

„Unsere Studien zeigen, dass Gletschergesteinsmehl ein wesentlicher Teil der Lösung sein kann, wenn es darum geht, den CO2-Gehalt in der Atmosphäre zu senken“, erklärt die Forscherin Christiana Dietzen, Bodenwissenschaftlerin am Globe Institute der Universität Kopenhagen und eine der Forscherinnen hinter dem Studium.

Die Forscher haben berechnet, dass Sie über 27 Millionen Tonnen CO2 einfangen könnten, wenn Sie die Ergebnisse der Studie als Ausgangspunkt nehmen und sich vorstellen, dass Sie auf allen landwirtschaftlichen Flächen in Dänemark die gleiche Menge Gletschergesteinsmehl ausbringen würden.

Diese Menge ist vergleichbar mit den gesamten jährlichen CO2-Emissionen Dänemarks.

Es ist wichtig zu beachten, dass dies ähnliche Umweltbedingungen wie in der Studie voraussetzt und der Zeitrahmen dieser Aufnahme noch ungewiss ist.

„Es handelt sich um eine einfache und skalierbare Lösung, die sowohl in Dänemark als auch weltweit eingesetzt werden könnte. Im Gegensatz zu anderen Quellen von Silikatmineralien zur verbesserten Verwitterung bedarf Gletschergesteinsmehl keiner Verarbeitung und die in Grönland verfügbare Menge ist praktisch unbegrenzt“, so Christiana Dietzen sagt und fügt hinzu, dass keine negativen Auswirkungen auf die grönländische Umwelt zu erwarten sind, da die jährliche Produktion von Gletschergesteinsmehl die Menge, die gefördert werden könnte, bei weitem übersteigt.

Andererseits könnte es für Grönland eine wirtschaftliche Chance bieten, wenn das grönländische Gletschergesteinsmehl zu einem wertvollen Rohstoff wird.

Christiana Dietzen betont jedoch, dass es wichtig sei, den Überblick darüber zu behalten, wie viel CO2 durch den Transport des Gletschergesteinsmehls aus Grönland in andere Länder ausgestoßen wird.

„Es ist wichtig, den CO2-Fußabdruck des Materialtransports zu berücksichtigen, um sicherzustellen, dass die Verwendung von Gletschergesteinsmehl wirklich CO2-negativ ist, und um zu vermeiden, dass es an Orten verwendet wird, an denen die Transportemissionen die CO2-Aufnahme überwiegen würden“, sagt sie.

Neben der Tatsache, dass Gletschergesteinsmehl CO2 binden kann, zeigen die neuen Experimente, dass es auch als Dünger wirkt. Im Vergleich zu einem organischen Dünger, der zusätzliches Kalium, Magnesium und Schwefel lieferte, wirkte das Gletschergesteinsmehl tatsächlich besser, vermutlich weil es ein breiteres Spektrum an Pflanzennährstoffen liefert.

„Überraschenderweise konnten wir keine Wirkung des organischen Düngers feststellen, was darauf hindeutet, dass der Boden an unserem Standort bereits nährstoffreich war. Allerdings konnten wir auf dem Teil der Felder, auf denen wir Gletschergesteinsmehl ausgebracht hatten, eine Zunahme des Wachstums beobachten. „Bei Mais konnten wir eine Steigerung der Ernteerträge um 24 Prozent und bei Kartoffelknollen um 19 Prozent verzeichnen“, sagt Christiana Dietzen.

Erst im ersten Jahr konnten die Forscher feststellen, dass das Gletschergesteinsmehl einen Einfluss auf das Pflanzenwachstum auf den Feldern in Südjütland hatte.

Die sehr geringe Partikelgröße von Gletschergesteinsmehl ist ein Vorteil gegenüber anderen Mineralien, die für eine verbesserte Verwitterung verwendet werden können, da oft eine energieintensive Zerkleinerung erforderlich ist, um Gestein in eine ausreichend kleine Partikelgröße zu zerlegen.

Wenn das feine Gletschergesteinsmehl auf dänischen Feldern ausgebracht wird, kann es CO2 einfangen, indem es in Bikarbonat (HCO3-) umgewandelt wird. Diese chemische Verbindung kann schließlich in die Ozeane gelangen, wo sie Tausende von Jahren verbleiben kann und tatsächlich dazu beitragen kann, die Ozeane weniger sauer zu machen, was Tieren und Pflanzen zugute kommt.

„Die Bodenbedingungen an diesem Standort waren für die CO2-Abscheidung geeignet, und das Gletschergesteinsmehl bot auch den Nebeneffekt einer etwas erhöhten Bodenfruchtbarkeit. Andererseits haben wir einige Experimente in Ghana durchgeführt, wo wir einen wirklich beeindruckenden Anstieg sahen.“ in Ernteerträgen von durchschnittlich 35 Prozent, die bisher vier Vegetationsperioden lang anhielten“, sagt sie. Dieser Anstieg des Pflanzenwachstums hat auch das Potenzial, zusätzliches CO2 als organischen Kohlenstoff in Pflanzen und Böden zu binden.

Noch arbeiten die Forscher an den Versuchen auf den ghanaischen Feldern, doch bisher hat Christiana Dietzen überrascht, wie groß der Unterschied bei der Düngung mit Gletschergesteinsmehl ist.

„Die Versuchsfelder in Ghana waren sehr nährstoffarm, weshalb wir wahrscheinlich eine viel stärkere Reaktion sehen als auf dem nährstoffreichen Feld in Dänemark, da Pflanzen in nährstoffarmen Umgebungen viel stärker von der Zugabe von Nährstoffen profitieren werden.“ sie sagt und fügt hinzu:

„In Gegenden wie Ghana könnte allein der Düngemittelvorteil Grund genug sein, Gletschergesteinsmehl aus Grönland zu importieren.“

Die maximale mögliche CO2-Aufnahme des Gletschergesteinsmehls können die Forscher anhand seiner chemischen Zusammensetzung im Voraus berechnen.

Doch als sie das Projekt nach drei Jahren abschlossen, hatten sie noch nicht die volle Wirkung gesehen.

„Wir haben erst acht Prozent des Potenzials des Gletschergesteinsmehls zur CO2-Umwandlung in drei Jahren erreicht. Dies bedeutet, dass dieser Prozess zwar effektiv, aber keine schnelle Lösung ist, sondern dass es Jahrzehnte dauern könnte, bis er sein volles Potenzial entfaltet“, betont Christiana Dietzen. Wenn es jedoch jetzt umgesetzt wird, kann eine verbesserte Verwitterung dazu beitragen, die globalen Ziele zu erreichen, bis 2050 Netto-Null zu erreichen.

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Die Forscher haben gerade Mittel für die Gründung eines neuen Forschungszentrums erhalten, dessen Ziel es ist, die Verwendung von Gletschergesteinsmehl weiter zu untersuchen.

„Wir haben mehrere dreijährige Versuche in Dänemark, Ghana und Australien geplant. Hoffentlich wird in diesem Zeitraum auch mit der ersten kommerziellen Anwendung von Gletschergesteinsmehl auf dänischen Agrarfeldern begonnen, sodass der Prozess der CO2-Abscheidung beginnen kann.“

Referenz: Dietzen C, Rosing MT. Quantifizierung der CO2-Aufnahme durch verstärkte Verwitterung von Silikatmineralien aus sauren Böden. Int J Greenh Gas Control. 2023;125:103872. doi:10.1016/j.ijggc.2023.103872

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