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Treibhausgase: Meereszement soll Klima retten

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Kalk herstellen wie Meerestiere und damit in großem Maßstab Kohlendioxid aus der Atmosphäre filtern – das plant der Biochemiker Brent Constantz von der Stanford University. In großen Rieseltürmen soll das Gas mit Meerwasser reagieren, wobei unlösliche Kalzium- und Magnesiumkarbonate entstehen. Damit die Reaktion auch unter milden Bedingungen abläuft, bedient er sich dabei des Enzyms Carboanhydrase, mit dessen Hilfe sich Kohlendioxid um ein Vielfaches schneller in Wasser löst als ohne das Enzym. Die entstehenden Mineralien will der Forscher dann zur Zementherstellung verwenden – einem Prozess, der zurzeit noch für insgesamt etwa fünf Prozent aller anthropogenen Kohlendioxidemissionen verantwortlich ist. Dank der neuen Methode soll der Baustoff in Zukunft das Treibhausgas aus der Luft entfernen.

Der Prozess, den Constantz vorschlägt, ist im Grunde sehr einfach: Kohlendioxid löst sich in Meerwasser in Form von Karbonat und Hydrogenkarbonat, und Ersteres verbindet sich mit dem überall vorhandenen Kalzium zu unlöslichem Kalziumkarbonat. Die Methode ist bewährt: Unzählige Meeresorganismen bauen auf diese Weise ihre Kalkschalen – und entziehen den Kohlenstoff für Jahrmillionen der Atmosphäre, wie Kalksteine überall auf der Welt beweisen. Normalerweise allerdings funktioniert der Prozess nur im stark alkalischen Milieu, so dass man kontinuierlich starke Basen wie Natriumhydroxid ins Meerwasser geben muss, damit auch wirklich Kalk entsteht. Das macht den Prozess ineffizient.

Die Carboanhydrase dagegen erzeugt extrem effektiv Hydrogenkarbonat aus Kohlensäure, so dass auch bei niedrigerem pH-Wert genug Karbonat zur Verfügung steht, um große Mengen Kalk zu bilden. Zwar wird auch bei diesem Prozess das Meerwasser sauer, so dass man kontinuierlich Basen zusetzen muss – Constantz allerdings verweist darauf, dass auch schwächere, billige Basen genügen, zum Beispiel Asche aus Kohlekraftwerken. Bisher krankt das Verfahren jedoch daran, dass die Carboanhydrasen zu empfindlich sind: Heiße Kraftwerksabgase, aus denen das abzuscheidende Kohlendioxid stammen könnte, zerstören die Enzyme. Forscher arbeiten deswegen an Carboanhydrasen, die weitaus stabiler sind und Temperaturen bis 100 Grad Celsius aushalten. Mit diesen Biomolekülen soll das Verfahren nicht nur mehr Kohlendioxid auffangen, sondern auch so ökonomisch sein, dass die Methode einen beträchtlichen Teil der weltweiten Zementproduktion übernehmen kann.

33. KW 2012

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 33. KW 2012

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