Mechanismen

Bevor großskalige Alkalinitätserhöhung (AE) des Ozeans als Methode der atmosphärischen CO2-Entnahme in Betracht gezogen werden kann, ist es zwingend notwendig, umfassende Kenntnisse über geeignete Materialien und Einsatzmöglichkeiten zu gewinnen, sowie potenzielle lokale chemische und biologische Auswirkungen zu bewerten. Hierzu werden in RETAKE in mehreren Arbeitspaketen Labor-,  Bentho- und Mesokosmenstudien durchgeführt, die reale Bedingungen in Nord- und Ostsee simulieren. Die Ergebnisse dieser Studien sind einerseits für die Bewertung der AE Potenziale von Bedeutung und liefern andererseits wichtige Grundlagen für die geplanten Modellierungsarbeiten, die die Ergebnisse in Raum und Zeit extrapolieren.  

Biologische Aspekte: Neben der CO2-Bindung geht eine Erhöhung der Alkalinität im Ozean oft mit der Freisetzung von Nebenprodukten einher. Die dadurch hervorgerufenen ökologischen und biogeochemischen Veränderungen können bisher nur abgeschätzt werden. Um möglichst umfassende Informationen über die potentiellen Auswirkungen mariner AE auf Lebensgemeinschaften in Nord- und Ostsee zu erhalten, werden im Rahmen von Laborversuchen sowie Bentho- und Mesokosmen-Studien verschiedene AE-Szenarien untersucht:

  • Planktongemeinschaften in der Wassersäule (AP1.2)
  • Gemeinschaften am Meeresboden in einer niederenergetischen Umgebung der Ostsee (AP1.4)

Hier soll insbesondere geklärt werden, welchen Einfluss AE auf die Organismen hat, aber auch, inwieweit die Organismen zur beschleunigten Auflösung von Mineralen beitragen. 

Lösungskinetik: Unter realistischen Bedingungen werden die Auflösungsraten verschiedener, teilweise neuer Mineralien bestimmt und Verwitterungsreaktionen in einem breiten Spektrum von Umgebungen untersucht. Es ist z.B. wichtig, zu klären, ob es effizienter ist, geeignete Mineralien als alkalische Lösung oder direkt in Form von Gesteinsmehl ins Meerwasser zu geben (AP1.1). 

Zusätzlich sollen die Unterschiede zwischen Nord- und Ostsee herausgearbeitet werden, da sich die Auflösungsraten von verschiedenen Materialien auch in Abhängigkeit von den lokalen Gegebenheiten unterscheiden können. Während am Nordseeboden aufgrund der Wasserbewegungen oft hochenergetische Bedingungen mit schnellem Abtrag eine mechanisch getriebene höhere Verwitterungsrate ermöglichen (AP1.3), herrschen am Ostseeboden aufgrund der Karbonatuntersättigung im Bodenwasser optimale Verhältnisse zur erhöhten Karbonatlösung (AP1.4). 

Aufbauten zur Inkubation von Sedimentkernen im Labor

Experimentelles Setup von Sedimentkern-Inkubationen zur Untersuchung der Auflösungsraten von Karbonat und Olivin und dem Einfluss der simulierten AE auf mikrobiologische Gemeinschaften. (Foto: Isabel Diercks, GEOMAR)

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