Bei Raumtemperatur ist Kohlendioxid, kurz CO2, ein Gas, das sich nur schwer über längere Zeiträume speichern lässt. Eine Idee zur Verringerung der Kohlendioxidemissionen besteht darin, dieses Treibhausgas unterirdisch in tiefe Kavernen oder Gesteinsschichten zu pumpen – ein Verfahren, das als geologische Sequestrierung bezeichnet wird. Diese Methode ist jedoch nicht völlig sicher, weil das CO2 entweichen könnte. Um das CO2 zu binden, haben Forscher des Sanford Forschungszentrum nun Mikroben entdeckt, die sich von Kohlendioxidgas ernähren und es durch einen Prozess namens Kohlenstoffmineralisierung in festes Gestein verwandeln.
Erhebliche Investitionen wurden in einigen Ländern in die CO2-Sequestierung gesteckt: So stellt die US-Regierung 1,2 Mrd. Dollar für Projekte zur Kohlenstoffabscheidung bereit. In Österreich ist die geologische Speicherung von Kohlenstoffdioxid verboten – wegen nicht abschätzbarer Umweltauswirkungen. Denn es ist eine Herausforderung, das abgeschiedene CO2 im Untergrund zu halten. Wenn CO2 als Gas eingeleitet wird, kann es in die Atmosphäre entweichen. Das kann passieren bei einer geologischen Verwerfung oder wenn sich der Druck nach dem anfänglichen Abpumpen an der Oberfläche ändert, dann wird das gespeicherte Gas nach einem Weg suchen, um zu entweichen.
Um dieses Problem zu lösen, versuchen Wissenschaftler, das CO2-Gas im Untergrund zu binden, indem sie es in Gesteinsschichten mit bestimmten geochemischen Eigenschaften pumpen, die das Gas auflösen und in ein Karbonatmineral umwandeln – ein Prozess, der als In-situ-Mineralisierung bezeichnet wird. Dieser Prozess dauert in der Natur jedoch sehr lange, zwischen 7 und 10 Jahren. Eine Innovation, die von Forschern der Sanford Underground Research Facility (SURF) in den USA entwickelt wurde, könnte dies jedoch ändern.
Das Forscherteam identifizierte eine Reihe natürlich vorkommender Mikroben, die sich von Kohlendioxidgas ernähren und es durch einen Prozess namens Kohlenstoffmineralisierung in festes Gestein verwandeln. Zuerst wurden im Labor die optimalen Bedingungen wie Druck, Temperatur, Zeit, Säuregehalt und Korngröße analysiert, die für die Mineralisierung ohne die Hilfe von Bakterien als ersten Schritt erforderlich sind. Dann wurden verschiedene Mikroben getestet, die mit den Bedingungen im Untergrund zurechtkommen. Schließlich wurde getestet, wie schnell die Mineralisierung mit Bakterien erfolgt, indem parallele Experimente mit und ohne biologischer Aktivität durchgeführt wurden. So fanden die Forscher heraus, dass in den Experimenten mit Mikroben CO2 gespeichert werden konnte, indem das Mineral MgCO3-Magnesit in nur zehn Tagen auskristallisiert wurde.
Diese Mikroben, auch Extremophile genannt, wurden im SURF in der ehemaligen Bergbaustadt Lead in den Black Hills gefunden. Das Team hat jahrelang nach diesen Extremophilen gesucht, die tief unter der Erde in wassergefüllten Gesteinsbrüchen wachsen und einzigartige Eigenschaften haben, die es ihnen ermöglichen, in extremen Umgebungen zu gedeihen.
Die Forscher konnten vier Arten von Mikroben isolieren und durch eine Reihe von Laborexperimenten zeigen, dass sie große Mengen Kohlendioxid in Gestein umwandeln können, das über Tausende von Jahren stabil und außerhalb des atmosphärischen Kreislaufs bleibt. Das Forscherteam hat nun ein Patent auf seine Erkenntnisse angemeldet.
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