Die Natur macht es vor: Schon seit Jahrmillionen bindet die chemische Verwitterung Kohlendioxid aus der Luft und speichert den Kohlenstoff in Form von Kalk (CaCO3), Dolomit und weiteren Carbonatgesteinen. Allerdings dauert diese natürliche CO2-Mineralisierung Jahrhunderte bis Jahrtausende. Inzwischen haben Projekte unter anderem auf Island und in den USA jedoch demonstriert, dass sich diese zur „In-Situ-Mineralisierung“ beschleunigen lässt. Dabei wird CO2 aus Abgasen oder Luft abgeschieden, in Wasser gelöst und in Basaltformationen eingeleitet.
CO2-Abscheidung aus dem Ozean statt der Luft
Doch es geht auch anders: Statt das CO2 aus der Luft einzufangen und zu mineralisieren, könnte man es auch aus dem Meerwasser abscheiden. Denn die Ozeane sind die wichtigste CO2-Senke der Erde, sie nehmen rund 30 Prozent des von uns Menschen emittierten Kohlendioxids auf. Das gelöste CO2 lässt sich elektrochemisch in Calciumcarbonat (CaCO3) umwandeln und ausfällen, wenn der pH-Wert des Meerwassers durch Elektroden ins Alkalische verschoben wird.
„Das elektrochemische Direct Ocean Capture (e-DOC) eröffnet einen gangbaren Weg zur Dekarbonisierung im Gigatonnen-Maßstab“, erklären Inhwan Park vom Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) und seine Kollegen. Der große Vorteil: Wird gelöstes CO2 aus dem Meerwasser entfernt, kann das Wasser neues CO2 aus der Luft aufnehmen. Dies trägt dazu bei, die klimatische Pufferwirkung des Ozeans zu erhalten. Das Verfahren ist zudem weniger energieaufwendig als das Direct Air Capture (DAC), das Abscheiden des Treibhausgases aus der Luft.
Der Haken jedoch: Die bisher eingesetzten Elektroden für die elektrochemische Ausfällung von Calciumcarbonat aus Meerwasser sind wenig effektiv, denn schon nach kurzer Zeit bedeckt sich ihre Oberfläche mit frisch gebildetem Kalkstein – und das verhindert die weitere Ausfällung.
Wasserdurchströmte Hohlfaser-Elektrode als Mineralisierer
Eine Lösung für dieses Problem könnten nun Park und seine Kollegen gefunden haben. Sie haben eine hohle Elektrodenfaser entwickelt, deren Konstruktion die Anlagerung von Kalkstein dorthin verlegt, wo er nicht stört: Er bildet sich außerhalb der Elektrodenoberfläche und nicht direkt auf ihr, gleichzeitig wirken die bei der Reaktion freiwerdenden Wasserstoffblasen wie eine Bürste. Sie sprudeln die poröse Elektrodenoberfläche frei und verhindern so Mineralablagerungen.
Quelle:
wissenschaft.de
