Forscher der Trent University, Kanada, haben eine neuartige Methode entwickelt beschleunigen die Produktion von Magnesit bei Raumtemperatur, um den Klimawandel zu bekämpfen.

Magnesit (MgCO3), ein natürlich vorkommendes Mineral, das in Playa- oder trockenen Seeumgebungen vorkommt, kann Kohlendioxid – das berüchtigte Treibhausgas – aus der Umwelt einfangen und speichern.

Wissenschaftler haben nach Wegen gesucht, diese Fähigkeit für den Kampf gegen den Klimawandel zu nutzen, doch bisher war der Prozess der Kohlenstoffbindung viel zu langsam.

Wenn sich Magnesitkristalle bilden, absorbieren sie das umgebende Kohlendioxid in einem Prozess, der als mineralische Karbonisierung bezeichnet wird. Forscher auf der ganzen Welt untersuchen diesen Prozess als mögliche Methode zur Entfernung von Treibhausgasen aus der Atmosphäre.

In der Natur kann eine Tonne Magnesit der Atmosphäre eine halbe Tonne Kohlendioxid entziehen. Außerdem bietet es eine stabile Möglichkeit, Kohlendioxid langfristig zu speichern.

Aber es wächst unglaublich langsam. Daher war die Idee, damit Kohlenstoff in großem Maßstab zu binden, bislang völlig undurchführbar.

Zum ersten Mal haben Forscher erklärt, wie sich Magnesit bei niedrigen Temperaturen bildet, und einen wirksamen Weg gefunden, die Geschwindigkeit seiner Entstehung zu beschleunigen.

„Die Geschwindigkeit ist sehr langsam und es kann Hunderte bis Tausende von Jahren dauern, bis sich Magnesitkristalle bilden“, sagte der leitende Forscher Ian Power, Umweltgeochemiker an der Trent University und Gründer von PowerGeoLab, einem Umweltgeochemielabor an der School of the Environment.

„Der Grund für diese langsamen Geschwindigkeiten liegt darin, dass Magnesiumionen in Lösung eng von sechs Molekülen umgeben sind, was die Bildung eines wasserfreien Minerals wie Magnesit erschwert.“

Die Forscher verwendeten Mikrokügelchen aus Polystyrol, um den Prozess zu katalysieren, wodurch die Kristallisationsrate drastisch beschleunigt wurde.

Frühere Forschung des Co-Autors Paul Kenward, ein Postdoktorand am Department of Earth, Ocean and Atmospheric Sciences der University of British Columbia, schlug vor, dass die Verwendung dieser Mikrokügelchen die Mineralbildung erleichtern könnte.

„In Experimenten haben wir carboxylierte reaktive Oberflächen verwendet, die in der Lage sind, einige dieser Wassermoleküle wegzuziehen, um so die Geschwindigkeitsbegrenzung anzusprechen und die Magnesitbildung im Bereich von mehreren zehn Tagen bei Raumtemperatur zu erleichtern“, sagte Power.

Mit den Mikrokügelchen als Katalysator würden sich innerhalb von 72 Tagen Magnesitkristalle bilden. Der Prozess findet bei Raumtemperatur statt und ist daher energieeffizient. Auch die Polystyrol-Mikrokügelchen bleiben dabei unverändert und können somit wiederverwendet werden.

Diese Eigenschaften legen nahe, dass der Prozess – wenn er erheblich ausgeweitet wird – als wirksames Instrument zur Entfernung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre eingesetzt werden könnte.

„Der große Vorteil der Speicherung von Kohlendioxid in Karbonatmineralien besteht darin, dass sie über lange Zeiträume stabil und umweltfreundlich sind“, sagte Power.

„Viele Forscher untersuchen verschiedene Möglichkeiten zur Bindung von Kohlendioxid, einschließlich Technologien zur Bildung von Karbonatmineralien. Unsere Forschung hat einen neuartigen Weg zur Magnesitbildung aufgezeigt, aber es ist sicherlich nicht die einzige verfügbare Möglichkeit, Kohlendioxid in Mineralien einzufangen und zu speichern.“

Der Bereich der Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS) ist in den letzten Jahren auf dem Vormarsch, da Forscher auf der ganzen Welt nach Methoden zur Bindung von inertem Kohlendioxid gesucht haben.

Wissenschaftler haben erforscht, wie man alles von nutzen kann Wasserfarne zu Laserpulse das Treibhausgas einzusaugen. Einige dieser Experimente waren vielversprechend, lassen sich jedoch nur schwer im großen Maßstab reproduzieren.

„Die Herausforderung bei allen Technologien zur Kohlenstoffbindung besteht darin, solche zu entwickeln, die nicht nur funktionieren (viele haben sich bewährt), sondern auch kostengünstig sind“, sagte Power.

„Ich bin fest davon überzeugt, dass wir eine Vielzahl von Lösungen brauchen, um den Ausstoß von Treibhausgasen zu reduzieren, und ich würde mich sehr freuen, wenn unsere Forschung eine von vielen (tausenden) Lösungen sein könnte.“