Pedosphäre – Boden als Schlüssel zur Zukunft

Der Boden archiviert allerlei Informationen – archäologisches Material, Umwelt-DNA sowie Kohlenstoff. Es ist eine natürliche Funktion des Bodens verschiedene für Tiere und Pflanzen überlebenswichtige Dinge zu speichern. Deshalb kommt es auch nicht von ungefähr, dass sich Forschende solche Speicherfunktionen für verschiedenste Projekte zunutze machen wollen.

Der Boden als natürlicher Speicher

Böden sind der grösste Speicher für Kohlenstoff und zugleich eine wichtige natürliche Quelle für atmosphärisches CO₂. Damit gibt es also einen natürlichen Kohlendioxid-Kreislauf im Boden. Das CO₂ gelangt entweder durch die Fotosynthese von Pflanzen in den Boden, indem sie CO₂ aufnehmen und einen Teil über die Wurzeln an den Boden abgeben. Oder, das Kohlendioxid gelangt durch organisches Material (wie Blätter, die langsam in Humus umgewandelt werden) in den Boden. Diese organische Bodensubstanz besteht also rund zur Hälfte aus Kohlenstoff. Erst durch organische Zersetzungsprozesse (Mikroorganismen) im Boden wird dieses CO₂ wieder freigesetzt.

Durch einen höheren Gehalt an organischer Substanz kann nicht nur mehr Kohlendioxid gespeichert werden, es sammeln sich auch mehr Nährstoffe und Wasser. Für das Wasserspeichervermögen eines Bodens ist einerseits die Partikelgrösse entscheidend (hoher Sandanteil bedeutet gut durchlüftet, dafür kein guter Wasserspeicher, im Gegensatz zu viel Ton und Lehm) und andererseits ist auch der Humusgehalt entscheidend. Humus ist nämlich ein exzellenter Wasserspeicher; er kann bis zum Fünffachen seines Eigengewichts an Wasser speichern. Diese Versorgung ist für alles Leben auf der Erde wichtig. Gerade auch im Bezug auf den Klimawandel ist der Erhalt des Wasserspeichervermögens unserer Böden – und damit auch der Humusaufbau – erforderlich.

Die natürlichen Speicherfunktionen des Bodens sind also auch für die Zukunft von grosser Bedeutung.

Geospeicher – Boden als Wärmespeicher

Um Wärme zu speichern, kommen in der Schweiz unterschiedliche Technologien zum Einsatz. Eine davon ist der «Geospeicher». In dem Pilotprojekt soll im Sommer Gestein (Sandstein) in 200 bis 500 Metern Tiefe mit überschüssigem, 90 Grad heissem Wasser erwärmt werden. Die Energie liesse sich dann im Winter wieder zurückgewinnen und in das Fernwärmenetz einführen. So könnte ein saisonalen Energievorrat von 12 bis 15 Gigawattstunden angelegt werden.

CO₂-Speicherung im Untergrund

Eine der aktuellsten Technologien ist es, CO₂ aus der Luft zu filtrieren und danach dauerhaft tief im Boden zu speichern – Carbon Capture and Storage (CCS). Mit der Direct Air Capture (DAC) beispielsweise wird das Kohlendioxid aus der Luft filtriert. Da sich das Gas in weniger als einem Jahr rasch in der gesamten Troposphäre verteilt, könnten DAC-Werke nahezu überall platziert werden. Es sollte nur eine Erneuerbare Energiequelle vorhanden sein – und natürlich müssen die Voraussetzungen für die Speicherung stimmen. Laut Climeworks könne ein solches Werk jährlich rund 4000 Tonnen CO₂ aus der Atmosphäre filtern – fast 1000-mal effizienter als Bäume.
Doch die Filtration alleine bringt noch nicht so viel; das CO₂ muss auch gespeichert werden. Dafür wird der natürliche Prozess des natürlichen Kohlendioxid-Speichers im Gestein imitiert. Er besteht darin, dass Kohlendioxid in Wasser gelöst wird und mit reaktiven Gesteinsformationen wie Basalt reagiert und sich so stabile Mineralien bilden. Sie bieten eine permanente Kohlenstoffsenke. Durch das Carbfix-Verfahren wird in Wasser gelöstes CO₂ in den Untergrund (zwischen 800 und 2000 Meter Tiefe) injiziert, wo es mit günstigen Gesteinsformationen reagiert und innert 2 Jahren Mineralien bildet. Die Mineralisation erfolgt so rasch, da bereits gelöstes CO₂ injiziert wird und kohlensäurehaltiges Wasser sauer ist. Das stellt sicher, dass die chemische Reaktion zwischen dem Gestein und der Flüssigkeit unmittelbar nach der Injektion beginnt.

Macht dieses Projekt denn überhaupt Sinn?

Forschende in Island versuchen, Kohlendioxid permanent unter die Erde zu bringen. Es zeigt sich, dass diese Methode des «Carbon Capture and Storage» auch in der Praxis machbar wäre. Dennoch gibt es einige Hürden: Für den Transport beispielsweise von der Schweiz nach Island wird logischerweise wiederum Energie benötigt und CO₂ ausgestossen. Die Forschenden berechneten, dass das Projekt damit gut 20 Prozent des transportierten CO₂ neu ausstossen würde. Ausserdem bleiben auch Fragen wie «Was wird das kosten?» und «Wie viel Kohlendioxid könnte Island überhaupt aufnehmen?» offen. Zusätzlich will die Schweiz eigentlich den grössten Anteil ihrer Abfälle hierzulande entsorgen. Hinzu kommt, dass das Vermeiden von weiteren Emissionen derzeit einfacher und günstiger ist. Es ist also zweifelhaft, ob dieses Projekt künftig im grossen Rahmen realisiert wird. Das Argument, dass CCS-Lösungen notwendig werden, um dem Klimawandel entgegenzuwirken, findet derweil in der Wissenschaft immer breiteren Konsens.