Unterirdische CO2-Sequestrierung in kalten Basaltformationen
Die CO2-Abscheidung und -speicherung (Carbon Capture and Storage, CCS) in tieferen Schichten ist eine technisch durchaus machbare Lösung, um den anthropogenen CO2-Eintrag in die Atmosphäre zu verringern. Die Effizienz der CCS wurde an CARBFIX1, der Pilotanlage für CO2-Injektion am Geothermalkraftwerk Hellisheidi untersucht, wo sich die Projektpartner von CARBFIX(öffnet in neuem Fenster) die CO2-Speicherung in mafischem Gestein (reich an Magnesium und Eisen) planen. Schwerpunkte des EU-finanzierten Projekts DARK ENERGY (Subsurface microbial contribution to dark CO2 fixation in geological storage sites. Community structure and dynamics) waren der Einfluss der in den Grundwasserleitern lebenden mikrobiellen Planktongemeinschaften auf CO2-, Schwefel-, Eisen- und Stickstoffkreisläufe und Prognosen zur Reaktivität nach einer Gasinjektion. Das Forscherteam untersuchte auch strukturelle Aspekte der Gemeinschaften, die Dynamik der Biofilme, Wechselwirkungen zwischen Mikroben und Gestein bei der Auflösung des Minerals sowie die potenzielle CO2-Abscheidung. Vor den Injektionen wurde an dem Standort eine große Vielfalt und Abundanz der Bakteriengemeinschaft nachgewiesen, insbesondere große Anteile an Proteo- und Actinobakterien sowie Bakterienstämme Nitrospira, Bacteriodetes und Chlorobi. Die Forscher fanden heraus, dass tiefliegende Ökosysteme im Feldversuch sehr schnell auf CO2-Injektionen reagieren. Die Versäuerung CO2-reichen Grundwassers reduzierte deutlich die mikrobielle Vielfalt. Lithoautotrophe eisenoxidierende Betaproteobakterien sowie Aromaten-abbauende Bakterien vermehrten sich hingegen, was den Redoxzustand der Wasserleiters und die CO2-Speicherung beeinflusste. Vor allem zeigten die Forscher, dass durch die Auflösung des Basaltgesteins Nährstoffe und Energiequellen freigesetzt werden, die für das auto- und heterotrophe Wachstum der Bakterien wichtig sind. Diese Stimulation mikrobieller Aktivität könnte sich wiederum auf die Mineraleinlagerung auswirken. DARK ENERGY untersuchte Mikrobengemeinschaften im Grundwasser und stellte fest, dass Mikroorganismen auch als Biofilme auf der Oberfläche der Gesteine existieren. Diese Biofilme bilden komplexe und vielfältige Vernetzungen, die CO2 fixieren und damit das gesamte System direkt beeinflussen können. DARK ENERGY zufolge haben Gasinjektionen und CCS einen starken Einfluss auf die in Basaltgestein lebenden mikrobiellen Gemeinschaften, was die Speicherfähigkeit des Minerals beeinträchtigen könnte. Die Ergebnisse sind somit von großer Bedeutung für die weitere Entwicklung der CCS-Technologie innerhalb der EU. Erstmals wurde somit zum Einfluss von Mikroorganismen auf die Kohlenstoffspeicherung geforscht und die Daten in geochemische Vorhersagemodelle integriert. Sie liefern damit wertvolle Informationen zum mikrobiellen Potenzial bei der direkten oder indirekten CO2-Speicherung als Basis für künftige Forschungen.
Schlüsselbegriffe
Klimawandel, CO2-Emissionen, Kohlenstoffabscheidung und -speicherung, DARK ENERGY, mikrobielle Gemeinschaften, Tiefseeorganismen
