Das Vermeiden von CO2-Emissionen allein wird wohl nicht ausreichen, um den Klimawandel im Zaum zu halten. Daher konzentrieren sich Fachleute zunehmend darauf, CO2 aus der Atmosphäre zu entfernen – und etwa unter der Erde zu speichern.

Allerdings muss bei dieser, Carbon Capture and Storage genannten Methode darauf geachtet werden, dass das CO2 auch vollständig und dauerhaft im Untergrund bleibt. Anderenfalls drohen schädliche Auswirkungen auf Grundwasser und Boden.

Forscher:innen aus den Niederlanden, Italien, Großbritannien und Österreich um Projektleiter Marco De Paoli von der TU Wien hat jetzt herausgefunden, was mit abgeschiedenem CO2 passiert, das in den Boden gepumpt wird. Bei der Vorhersage des langfristigen Verhaltens zog das Forschungsteam aufwändige Computersimulationen heran.

Dabei stellte sich heraus, dass beim Vermischen von CO2 mit Grundwasser CO2-reicheres Wasser nach unten sinkt. Die Schlussfolgerung: „CO2 kann somit dauerhaft in der Erde aufbewahrt werden“, wie es in einer Mitteilung heißt. Die entsprechende Studie wurde im Fachjournal Geophysical Research Letters veröffentlicht.

Eigentlich ist CO2 unter hohem Druck im Boden eine Flüssigkeit und hat eine geringere Dichte als Wasser. Daher könnte man annehmen, dass CO2 sofort nach oben driften muss, wenn man es unter die Erde ins Grundwasser pumpt. Dem ist aber nicht so, wie die Forscher:innen jetzt herausgefunden haben.

„Pures CO2 hat zwar eine geringere Dichte als Wasser. Aber die Sache ändert sich, wenn CO2 in Wasser gelöst ist“, erklärt Marco De Paoli. Bei dieser Vermischung werde das Gesamtvolumen kleiner, wodurch eine dichtere Flüssigkeit entstehe.

Die Folge: Stark CO2-haltiges Wasser hat eine höhere Dichte als Wasser mit geringerem CO2-Anteil, so die Forscher:innen. Ersteres sinkt daher nach unten – und bleibt auch dort für unbeschränkte Zeiträume, wie die Computersimulationen ergeben haben.

Das Forschungsteam hat aus diesen Berechnungen einfache Modelle abgeleitet, mit denen in der Praxis CO2-Flüsse im Boden vorhergesagt werden. Dadurch könnten allgemeine Injektionsstrategien entwickelt werden, ohne dass man für jede Situation eigene aufwändige Computersimulationen durchführen müsste.

Aber: Das Ganze funktioniert nur unter bestimmten geologischen Bedingungen. So werde eine möglichst undurchlässige Gesteinsschicht benötigt, unter der sich das CO2 sammeln kann, bis es sich in Wasser gelöst hat, wie es vonseiten der TU Wien heißt.

Auch müsse das Gestein darunter möglichst porös sein. Nur dann könne das CO2-haltige Wasser leicht nach unten sinken. Ist es aber erst einmal da, würden Erdbeben oder menschliche Eingriffe die Situation nicht mehr beeinflussen. Das CO2 sei dann sicher im Boden verwahrt.

De Paoli und seine Kolleg:innen weisen darauf hin, dass die benötigten geologischen Gegebenheiten „gar nicht so selten“ seien. Man könne etwa auf ehemalige Erdöllagerstätten zurückgreifen.

Sowohl unter dem Meeresgrund als auch im Landesinneren würden sich zudem zahlreiche passende Gebiete, sogenannte salzhaltige Aquifere befinden, in denen eine CO2-Speicherung möglich sei. Davon, so die Forscher:innen, gebe es allein in Österreich mindestens sechs.