In den Diskussionen um den Klimawandel und die Rolle, welche das anthropogene CO2 darin spielt, taucht immer wieder die Idee auf, das bei der Verbrennung entstehende Kohlendioxid einfach abzuscheiden und einzulagern. In der Hoffnung, dass dadurch das Kohlendioxid lange genug dem globalen Kreislauf entzogen wird. Rund 55% der anthropogenen Kohlendoxideinträge in die Atmosphäre gehen auf das Konto der Energiegewinnung aus fossilen Brennstoffen. Dieser Anteil steigt stetig um ungefähr 2,5 %, allen Bemühungen zum Trotz (SOLOMON et al., 2007). Da die Menschheit also allem Anschein nicht in der Lage ist, auf die Verwendung dieser Energiequellen zu verzichten, und um die klimatischen Auswirkungen steigender Kohlendioxidgehalte der Erdatmosphäre zu mindern, wird verschiedentlich vorgeschlagen, das Kohlendioxid aus den Abgasen herauszufiltern und an einem geeigneten Ort zu lagern. Eventuell, so wird gehofft, würde diese Technik auch eine Möglichkeit darstellen, aus der Atmosphäre Kohlendioxid herauszufangen, sollten wir es nicht schaffen, die Gehalte dieses Gases auf einem vertretbaren Level zu halten. Hierzu sieht die Planung unter anderem die Verwendung von pflanzlichen Rohstoffen als Biotreibstoff vor, die während ihres Wachstums CO2 binden. Das bei der Verbrennung frei werdende Kohlendioxid würde dann aus den Abgasen herausgefiltert. Die Kosten werden von AL JUAIED & WHITMORE (2009) für das Abtrennen und komprimieren des Gases mit rund 35 bis 150 $ pro Tonne vermiedener CO2 Emissionen beziffert. Der Transport und die Lagerung würden noch einmal mit rund 20 $ zu Buche schlagen. Eine vollständige Abtrennung des Kohlendioxides könnte demnach die Elektrizitätskosten alleine in den USA um rund 50 bis 100 % erhöhen. Die tieferen Angaben gelten hauptsächlich für den Fall, dass durch fortgeschrittene Technik hier eine Kostensenkung erzielt werden kann. Für die Endlagerung des abgeschiedenen Kohlendioxids sind mehrere Verfahren in der Diskussion. Kohlendioxid kann in ausgebeutete Öl- oder Gaslagerstätten gepumpt werden. Ab Tiefen von mindestens 750 m wird das Gas überkritisch. Die Technik ist weitgehend erprobt, da Kohlendioxid schon seit längerer Zeit in Öl- und Gaslagerstätten verpresst wird, um deren Ausbeutung zu verbessern. In die gleiche Richtung geht auch die Verbringung des Kohlendioxids in salinare Grundwässer. Da auch das überkritische Kohlendioxid immer noch eine geringere Dichte als das umgebende Gestein oder die salinaren Lösungen hat, muss ein eventuelles Endlager von abdichtenden Gesteinen überdeckt sein. In diesem Fall dürfte auch die Langzeitsicherheit gewährleistet sein. Denn auch die natürlichen Öl- und Gasvorkommen oder auch werden on ihren Speichergesteinen von abdichtenden, impermeablen Deckgesteinen über geologische Zeiträume zurückgehalten. Auf diese Art können sich auch natürliche Kohlendioxidlager bilden, die ebenfalls über geologische Zeiträume stabil von der Atmosphäre abgeschlossen sind. Ein weiterer Vorteil spricht für dieses Verfahren; das verpresste Kohlendioxid kann die Ausbeutung von Ölquellen verbessern und auf diese Art helfen, die Kosten für das Abtrennen und den Transport des Kohlendioxids zu mindern. Denn die Kosten dürften es sein welche über den Erfolg oder Nichterfolg einer Methode entscheiden. Auch die Tiefsee wurde als Endlager vorgeschlagen. Dazu wird das Gas durch eine Pipeline entweder in die Tiefsee oder in die Sedimente des Ozeanbodens gepumpt. Die Tiefen dafür müssen 4000 m übersteigen, damit das Gas wieder überkritisch wird. In diesem Zustand ist es dichter als das Wasser und würde sich in Senken ansammeln. Eine andere Möglichkeit wäre es, das Gas in einigen hundert Metern Wassertiefe im Meereswasser aufzulösen. Das CO2-gesättigte Wasser ist schwerer als das umgebende Wasser und würde absinken. Beide Verfahren hätten aber wohl enorme Auswirkungen auf die marinen Lebensgemeinschaften. Letzteres würde zu einer beträchtlichen Versauerung der Meere beitragen. Eine weitere Lagerungsmöglichkeit bestünde in der schlichten Tatsache, dass die Verwitterung von silikatischen Gesteinen Kohlendioxid verbraucht und als Karbonatgestein dauerhaft aus der Atmosphäre zieht. Man könnte also besonders leicht verwitterbare Minerale aus Basalten oder Peridotiten gewinnen, sie fein mahlen und anschließend die produzierten Karbonate sicher endlagern. Dabei tritt nur das Problem auf, dass der Abbau und der Transport der Ausgangsgesteine ebenso wie der Abtransport der Karbonate zusätzlich Kohlendioxid frei setzt. Abgesehen von dem Landschaftsverbrauch für die benötigten Steinbrüche. Alternativ dazu könnte man das Kohlendioxid in Wasser lösen und direkt in die Gesteine wie beispielsweise Basalt oder Peridotit hineinpumpen. Dort würde das Kohlendioxid dann mit den entsprechenden Mineralen reagieren. Als Endprodukt bilden sich Karbonatminerale. Dieser Vorgang läuft auch in der Natur ab. In vielen Peridotitgesteinen finden sich Adern aus Karbonatmineralen, die teilweise erstaunlich jung sind. So haben Messungen an Magnesiten (MgCO3) und Dolomiten (CaMg[CO3]2 )aus Adern des Samail Ophiolith im Oman ein mittleres Alter von 26 000 Jahren ergeben. Diese Karbonate sind die Verwitterungsprodukte des Peridotits, der hauptsächlich aus Olivin und Pyroxen besteht. Die Verwitterungsreaktion läuft nach folgendem Muster ab:
2 Mg2SiO4 + Mg2SiO6 + 4 H2O => 2 Mg3Si2O5(OH)4 (Mg Olivin) (Mg-Pyroxen / Enstatit) (Serpentin) Mg2SiO4 + 2 CO2 => MgCO3 + SiO2 (Mg Olivin) (Magnesit)(Quarz) Mg2SiO4 + CaMgSi2O6 + 2 CO2 + 2 H2O => (Mg Olivin) (CaMg Pyroxen / Diopsid) Mg3Si2O5(OH)4 + CaCO3 + MgCO3 (Serpentin) (Calcit) (Magnesit)
Al-Juaied, M. and Whitmore, A., 2009. Realistic Costs of Carbon Capture. Discussion Paper 2009-05. Belfer Center for Science and International Affairs, Cambridge, Massachusetts.
Bickle, M. J., 2009. Geological Carbon Storage. Nature Geoscience 2, 815-818.
Ennis-King, J. and Paterson, L., 2005. Role of Convective Mixing in the Long-Term Storage of Carbon Dioxide in Deep Saline Formations. SPE Journal 10, 349-356.
Gilfillan, S. M. V., Ballentine, C. J., Holland, G., Blagburn, D., Sherwood Lollar, B., Stevens, S., Schoell, M., and Cassidy, M., 2008. The noble gas geochemistry of natural CO2 gas reservoirs from the Colorado Plateau and Rocky Mountain provinces, USA Gechimica et Cosmochimica Acta 72, 1174-1198.
Haszeldine, R. S., Quinn, O., Emgland, G., Wilkinsom, M., Shipton, Z. K., Evans, J. P., Heath, J., Crossey, L., Ballentine, C. J., and Graham, C. M., 2005. Natural Geochemical Analogues for Carbon Dioxide Storage in Deep Geological Porous Reservoirs, a United Kingdom Perspective. Oil & Gas Science and Technology - Rev. IFP 60, 33-49.
Kampman, N., Bickle, M., Becker, J., Assayag, N., and Chapman, H., 2009. Feldspar dissolution kinetics and Gibbs free energy dependence in a CO2-enriched groundwater system, Green River, Utah Earth and Planetary Science Letter 284, 473-488.
Kelemen, P. B. and Matter, J., 2008. In situ carbonation of peridotite for CO2 storage Proceedings of the National Academy of Sciences 105, 17295 - 17300.
Kharaka, Y. K., Cole, D. R., Hovorka, S. D., Gunter, W. D., Knauss, K. G., and Freifeld, B. M., 2006. Gas-water-rock interactions in Frio Formation following CO2 injection: