Forscher kippen Bauschutt ins Meer – kann das wirklich helfen, CO₂ aus der Atmosphäre zu holen?

Beton gilt als Klimaproblem – doch ausgerechnet sein Abbruch könnte eines Tages helfen, CO₂ aus der Atmosphäre zu holen. Vor Gran Canaria testen Forscher, was passiert, wenn fein gemahlener Bauschutt ins Meer gelangt. Das Material soll die Wasserchemie so verändern, dass der Ozean mehr Kohlendioxid aufnehmen kann. Zugleich könnte es die Versauerung abschwächen. Ob das tatsächlich funktioniert, ohne Plankton und andere Meeresorganismen zu schädigen, untersucht ein internationales Team unter Leitung des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel.

Für die siebenwöchige Studie im Hafen von Taliarte nutzen die Forscher zwölf sogenannte Mesokosmen. Diese großen, abgeschlossenen Behälter schwimmen im Meer und enthalten natürliche Planktongemeinschaften. Dadurch lassen sich verschiedene Bedingungen miteinander vergleichen, ohne das offene Meer großflächig zu verändern. Ein Teil der Behälter erhält gemahlenen Betonabbruch, andere werden mit Natriumhydroxid behandelt. Weitere Mesokosmen bleiben als Kontrolle unverändert.

Wie Beton CO₂ binden und die Meere entlasten könnte

Hinter dem Versuch steckt ein chemischer Prozess, der auch in der Natur vorkommt. Wenn Gestein verwittert, gelangen alkalische Stoffe ins Wasser. Sie erhöhen dessen Pufferkapazität und verändern das chemische Gleichgewicht. Dadurch kann Meerwasser zusätzliches CO₂ aufnehmen und einen größeren Anteil davon in gelösten Formen speichern.

Das ist auch deshalb relevant, weil die Ozeane bereits viel Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufnehmen. Dabei entsteht Kohlensäure, der pH-Wert sinkt und das Wasser wird saurer. Muscheln, Korallen und andere Organismen mit Kalkstrukturen können darunter leiden. Eine höhere Alkalinität soll dieser Entwicklung entgegenwirken und zugleich die Aufnahme von CO₂ unterstützen. Alkalinität beschreibt, wie gut Wasser Säuren abpuffern kann, ohne dass sein pH-Wert stark sinkt.

Warum ausgerechnet Beton dafür infrage kommt

Betonabbruch enthält Zementbestandteile mit alkalischen Eigenschaften. Zugleich fällt das Material in riesigen Mengen an. Nach Angaben des GEOMAR entstehen weltweit schätzungsweise rund fünf Milliarden Tonnen Betonabbruch pro Jahr, von denen bislang nur ein Teil wiederverwendet wird.

Die Idee klingt deshalb zunächst naheliegend: Ein ohnehin vorhandener Abfallstoff könnte als Rohstoff für eine Methode zur CO₂-Entnahme dienen. Ob daraus tatsächlich eine praktikable Klimaschutztechnik werden kann, hängt jedoch von mehreren Fragen ab. Dazu gehören die benötigte Menge, die chemische Wirkung und vor allem mögliche Belastungen für das Ökosystem.

Fein gemahlene Partikel könnten das Wasser stärker trüben.
Kleinstlebewesen könnten durch die Partikel oder veränderte Wasserchemie belastet werden.
Veränderungen beim Plankton könnten sich auf weitere Teile des Nahrungsnetzes auswirken.

„Ein Abfallprodukt wird nicht automatisch zu einer nachhaltigen Lösung, nur weil es verfügbar ist“, sagt Kai Schulz von der Southern Cross University in Australien, der das Experiment mit leitet. Deshalb messen die Teams neben pH-Wert, Alkalinität und CO₂-Aufnahme auch Veränderungen bei Phytoplankton, Zooplankton und Mikroorganismen.

Forscher vergleichen Beton mit gelöster Alkalinität

Für die Studie erhält ein Teil der Mesokosmen unterschiedlich große Mengen Betonpulver. Andere Behälter werden mit Natriumhydroxid versetzt, das als Referenz für eine gelöste alkalische Substanz dient. So lässt sich unterscheiden, ob feste Betonpartikel anders auf das Ökosystem wirken als eine rein chemische Erhöhung der Alkalinität.

„In diesem Jahr geht es darum, eine flüssige Alkalinitätsquelle mit gemahlenem Betonschutt zu vergleichen und zu prüfen, wie gut verträglich die beiden Stoffe für die Meeresumwelt sind“, sagt Ulf Riebesell, Meeresbiologe am GEOMAR und Co-Leiter des Versuchs.

Die Forscher beobachten unter anderem:

wie viel zusätzliches CO₂ das Wasser aufnimmt,
wie sich pH-Wert und Alkalinität verändern,
ob sich Zusammensetzung und Wachstum des Phytoplanktons verschieben,
wie Zooplankton und Mikroorganismen reagieren.

Bevor Beton CO₂ binden soll, braucht es klare Grenzen

Die Versuchsreihe gehört zum internationalen Projekt OceanAlkAlign. Dort arbeiten Forschungseinrichtungen daran, Methoden zur sogenannten Ozeanalkalinisierung besser miteinander vergleichbar zu machen. Solche Verfahren werden als mögliche Form der aktiven CO₂-Entnahme diskutiert, weil viele Klimaszenarien zusätzlich zu sinkenden Emissionen auch Verfahren zur Entfernung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre einbeziehen.

Dabei geht es nicht darum, möglichst viel alkalisches Material ins Meer zu geben. Die Wissenschaftler suchen vielmehr nach Dosierungen, bei denen sich die Wasserchemie in die gewünschte Richtung verändert, ohne erkennbare Schäden im untersuchten Ökosystem hervorzurufen.

Forscher prüfen vor Einsatz erst die Risiken

„Verstehen, bevor skaliert wird – das ist der Kern“, sagt Schulz. Erst wenn Nutzen und Risiken belastbar erfasst sind, lässt sich beurteilen, ob der Einsatz von Betonabbruch überhaupt für größere Anwendungen infrage kommt.

Das GEOMAR verwendet seine KOSMOS-Mesokosmen bereits seit 2006 für Untersuchungen zum Ozeanwandel. In bisher 23 Experimenten ging es unter anderem um Versauerung, Erwärmung, Nährstoffkreisläufe und verschiedene Formen der Ozeanalkalinisierung. Der Versuch auf Gran Canaria erweitert diese Reihe nun um einen ungewöhnlichen Kandidaten: fein gemahlenen Beton aus Abbruchmaterial.

Kurz zusammengefasst:

Fein gemahlener Beton könnte die Alkalinität des Meerwassers erhöhen und dadurch zusätzliche CO₂-Aufnahme ermöglichen.
In zwölf Mesokosmen prüfen Forscher auf Gran Canaria, wie stark der Effekt ausfällt und wie Plankton, Mikroorganismen und andere Teile des Nahrungsnetzes reagieren.
Ob Betonabbruch tatsächlich als Methode zur CO₂-Entnahme taugt, hängt davon ab, welche Mengen wirksam sind und ob sich ökologische Belastungen vermeiden lassen.

Übrigens: Beton hält nicht überall gleich lange. Viel Feuchtigkeit kann dazu führen, dass der Stahl im Inneren deutlich schneller rostet. Mehr dazu in unserem Artikel.