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CO2-Überwachung

Eigenschaften von CO2

Kohlenstoffdioxid - kurz CO2 - ist eine chemische Verbindung aus den Elementen Kohlenstoff und Sauerstoff. In der Natur kommt CO2 als farb- und geruchloses Gas vor. Es ist nicht explosiv und als natürlicher Bestandteil der Atemluft in entsprechenden Konzentrationen vollkommen ungefährlich. Im Alltag wird CO2 verschiedentlich eingesetzt, z.B. in Form von Kohlensäure in Getränken, als Kältemittel in Klimaanlagen oder als Lösungsmittel bei der Reinigung. Außerdem findet es Verwendung in Feuerlöschern. Zu hohe Konzentrationen wirken allerdings schädlich auf Mensch und Tier, u.a. durch die Verdrängung des Sauerstoffs in der Luft. Der CO2-Gehalt der Luft beträgt im Normalfall etwa 380 ppm, das sind 0,038 %. Ab einer Konzentration von 1 % entwickelt CO2 jedoch auch physiologische Wirkung. 5 % CO2 in der eingeatmeten Luft führen zu Kopfschmerzen und Schwindel; 8 % führen innerhalb von 30 bis 60 min zum Tod. Immer wieder kommt es daher z.B. in Weinkellern, Brunnen und Futtersilos zu Unfällen, wo durch Gärprozesse erhöhte CO2-Konzentrationen auftreten können. Natürliche CO2-Austritte, wie etwa in der Eifel, zeigen jedoch auch, dass nicht zwingend ein gesteigertes Risiko für die Umwelt besteht. Wenn CO2 an der Erdoberfläche austritt, wird es, je nach den Randbedingungen wie Fließrate, Geländeform, Windgeschwindigkeit und -richtung, schnell mit der Umgebungsluft vermischt und dadurch auf ein ungefährliches Maß verdünnt.

Überwachung

Um dem Klimawandel entgegen wirken zu können, muss eine geologische Speicherung für tausende von Jahren verhindern können, dass CO2 in die Atmosphäre gelangt. Hierbei stellt sich jedoch die Frage, inwieweit eine langfristige Speicherung ohne Gefährdung des Menschen und der Umwelt möglich ist. Neben der gewissenhaften Auswahl eines geeigneten Standortes werden verlässliche Vorhersagen zur Speichersicherheit und entsprechende Überwachungsmöglichkeiten benötigt.

Eine Überwachung der Speicherstätten ist aus folgenden Gründen notwendig (Kühn, 2011):

  1. Sicherheits- und Umweltschutzgründe: Es gilt sicher zu stellen, dass Mensch, Tier und Ökosystem in der Nähe der Speicherstätte nicht gefährdet bzw. beeinträchtigt sind, sowie dass die Klimaschutzziele erreicht werden.
  2. Gesellschaftliche Gründe: Nur über volle Transparenz der Details über die Sicherheit des Speicherbetriebs kann das notwendige Vertrauen in der Bevölkerung aufgebaut werden.
  3. Finanzielle Gründe: Es muss überprüft werden, dass tatsächlich die gespeicherten CO2-Mengen im Speicher zurückgehalten werden, um sie als "vermiedene Emissionen" im Emissionshandelsprogramm der EU anrechnen lassen zu können.
  4. Betriebliche Gründe: Sie dienen zur Kontrolle und Optimierung des Injektionsprozesses.

Die Forscher des Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ und der Projektpartner testen verschiedenste Überwachungsmethoden auf unterschiedlichen Skalen. Modellierungen und Simulationen sind weitere wichtige Werkzeuge, um die Vorgänge im Speichersystem zu beschreiben und zu prognostizieren.

Überwacht werden zum Beispiel:


Weiterführende Informationen zu diesem Thema finden Sie hier und unter folgenden Links:

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