Eine aktuelle Studie des Helmholtz-Zentrums Hereon zeigt vielversprechende Möglichkeiten zur langfristigen Bindung von Kohlendioxid (CO2) durch die Verwendung von Industrieabwässern, insbesondere aus der Stahl- und Zementproduktion. Bislang wurden diese Abwässer größtenteils ungenutzt in Gewässer eingeleitet, doch die neuen Erkenntnisse könnten dazu beitragen, Millionen Tonnen CO2 zu neutralisieren und somit einen wichtigen Beitrag zur Bekämpfung des Klimawandels zu leisten. Die Ergebnisse der Forschung wurden kürzlich in der Fachzeitschrift „Environment, Science & Technology Letters“ veröffentlicht.
Trotz internationaler Bemühungen, wie dem Pariser Klimaabkommen und verschiedenen Energiesparmaßnahmen, steigt der CO2-Ausstoß weltweit weiterhin an. Die bisherigen Ansätze zur Minderung der Emissionen, wie der Ausbau erneuerbarer Energien, erweisen sich als unzureichend, um den anhaltenden Anstieg der Treibhausgase zu stoppen. Aus diesem Grund fordern Experten seit Jahren, aktiv CO2 aus der Atmosphäre zu entfernen und es auf sichere Weise zu binden. Eine vielversprechende Methode, die hierbei im Fokus steht, imitiert einen natürlichen Prozess: die chemische Bindung von CO2 durch Karbonate.
Karbonate, die beispielsweise in Backpulver vorkommen, entstehen durch die Verwitterung von kalkhaltigem Gestein. Diese gelangen mit Regenwasser in Flüsse und Meere, wo sie mit CO2 reagieren und das Treibhausgas langfristig binden. Die Forscher des Hereon-Instituts haben nun einen industriellen Prozess entwickelt, der es ermöglicht, CO2 in großem Maßstab zu binden und zu neutralisieren.
Der Prozess beruht auf einem chemischen Prinzip, das vielen aus dem Chemieunterricht bekannt sein dürfte: der Neutralisation einer Lauge durch eine Säure. Dabei reagiert CO2 in Wasser zu Kohlensäure, die dann mit einer alkalischen Lösung reagiert, um Hydrogenkarbonat zu bilden. Dieses Produkt hat die Fähigkeit, CO2 langfristig im Wasser zu speichern. Anstatt Karbonate aus Gesteinen zu verwenden, schlagen die Forscher vor, alkalische Industrieabwässer aus der Zement- oder Stahlproduktion für diese Reaktion zu nutzen.
Diese Abwässer fallen in großen Mengen an und werden bisher mit Schwefelsäure oder Salzsäure behandelt, um die alkalische Lösung zu neutralisieren, bevor sie in Flüsse geleitet werden. Das Potenzial dieser Abwässer zur CO2-Bindung bleibt daher bislang ungenutzt. Der innovative Ansatz der Hereon-Forscher besteht darin, diese Abwässer mit Kohlensäure zu neutralisieren, um CO2 in Form von Hydrogenkarbonat zu binden.
Die Forscher haben die Effizienz dieses Verfahrens untersucht und festgestellt, dass es nicht nur ökologisch sinnvoll ist, sondern auch wirtschaftlich. Der Energieverbrauch der erforderlichen Anlagen ist gering, und die Umweltschutzvorgaben können durch die automatische Anpassung des pH-Wertes der Abwässer an die natürlichen Gegebenheiten des Flusses eingehalten werden.
Auf globaler Ebene könnten durch die Umsetzung dieses Verfahrens jährlich bis zu 30 Millionen Tonnen CO2 gebunden werden. Dies zeigt das enorme Potenzial, das in der Verwendung von Industrieabwässern als Ressource zur CO2-Neutralisierung steckt. Das Besondere an diesem Ansatz ist, dass die notwendige Anlagentechnik bereits verfügbar ist, was eine sofortige Implementierung ermöglicht.
Die Forschung am Helmholtz-Zentrum Hereon zielt darauf ab, einen nachhaltigen Lebensraum zu erhalten. Rund 1.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter arbeiten daran, innovative Technologien zur Erhöhung der Resilienz und Nachhaltigkeit zu entwickeln, die sowohl dem Klima als auch der Gesellschaft zugutekommen. Der Weg von der theoretischen Idee zur praktischen Anwendung wird durch ein Zusammenspiel von Experimenten, Modellierungen und modernster Technologie, wie künstlicher Intelligenz, geebnet.
Insgesamt verdeutlicht diese innovative Forschung, wie wichtig interdisziplinäre Ansätze sind, um komplexe Herausforderungen wie den Klimawandel anzugehen. Mit einem klaren Fokus auf praktische Anwendungen unterstützt das Helmholtz-Zentrum Hereon Politik, Wirtschaft und Gesellschaft bei der Gestaltung einer nachhaltigeren Zukunft.
