Sensoren helfen bei der Überwachung von CO2-Abscheidung

Die Europäische Union hat kürzlich angekündigt, dass sie im Jahr 2022 ein System zur Zertifizierung der Kohlenstoffbindung einführen wird. So soll ein geregelter Markt geschaffen werden. Gleichzeitig gebe es finanzielle Anreize für die langfristige Speicherung von Kohlendioxid (CO2) – um die Emissionen von Branchen wie der Landwirtschaft und der Schwerindustrie auszugleichen.

Die Europäische Union hat sich das Ziel gesetzt, bis 2030 jährlich fünf Millionen Tonnen CO2 aus der Atmosphäre zu binden. Das ist zwar nur ein kleiner Teil der Gesamtemissionen der EU, aber mit dieser Initiative will die EU auch die Entwicklung weiterer Technologien fördern, die die Kohlenstoffsequestrierung unterstützen.

“Die Entwicklung und der verstärkte Einsatz von Lösungen zur Kohlenstoffsequestrierung sind für die Klimaneutralität unerlässlich. Sie erfordern in den nächsten zehn Jahren eine erhebliche und gezielte Unterstützung”, heißt es in der Absichtserklärung der Europäischen Kommission.

Das Binden von Kohlenstoff aus der Atmosphäre kann durch natürliche Prozesse wie die Wiederaufforstung, aber auch durch technologische Lösungen erfolgen. Diese müssen bestimmte Voraussetzungen erfüllen: So ist es unerlässlich, dass Kohlendioxid aus der Atmosphäre entfernt und dauerhaft und sicher gespeichert wird. Dabei bedarf es einer genauen Berechnung aller mit dem Entfernungsprozess verbundenen Treibhausgasemissionen. Denn Ziel ist, dass die Menge des abgeschiedenen und dauerhaft gespeicherten CO2 größer ist als die während des Abscheidungsprozesses emittierte Gesamtmenge. Eine unabhängige (IT-)Überwachung aller Speicherstätten ist ein weiterer wichtiger Schritt.

Technologische Lösungen auf dem Vormarsch

Wer sich bereits um technologische Lösungen bemüht, ist die Carbon Drawdown Initiative. Die Einrichtung wurde im Januar 2020 gegründet und konzentriert sich auf die Förderung von Forschung und Investitionen in Start-ups im Bereich der so genannten “negativen Emissionen”.

Eine der laufenden Initiativen ist das Projekt Carbdown. Es wird von verschiedenen Technologieunternehmen in der Metropolregion Nürnberg (Deutschland) umgesetzt. Renommierte Wissenschaftler aus Universitätszentren wie dem Alfred-Wegener-Institut und den Universitäten Hamburg und Wageningen begleiten die Innovationen.

Im Mittelpunkt der Zusammenarbeit steht die beschleunigte Verwitterung (anders als die natürliche Verwitterung, die im Normalfall Tausende von Jahren dauert) auf Ackerland. Dabei handelt es sich um eine Methode zur Erzeugung negativer Emissionen, bei der dem Boden Gesteine wie Basalt zugefügt werden, die mit CO2 reagieren. Im Rahmen des Projekts soll eine Messmethode entwickelt werden, mit der die Menge des gebundenen CO2 pro Hektar Ackerland erfasst werden kann.

“Die Überwachung wird uns helfen zu verstehen, welche Parameter die chemischen Reaktionen von Basalt mit CO2 beeinflussen. Die Überwachungsdaten sind eine wichtige Grundlage für künftige Analysen und Vergleiche mit anderen Werten, wie etwa Labormessungen”, erklärt Dirk Paessler, Gründer und Geschäftsführer der Carbon Drawdown Initiative. Und mit einer genauen Messung können sich die Landwirte für die Teilnahme am Markt für Kohlenstoffbindung bewerben.

Für Frühjahr 2021 stehen erste Analysen an: Auf vier Feldern in verschiedenen europäischen Ländern wurden Basalt und Olivin verteilt – insgesamt 40 Tonnen pro Hektar. Hunderte von Sensoren wurden in den Boden eingegraben, um die chemische Reaktion aufzuzeichnen. Die gesammelten Daten werden über eine Middleware alle zwanzig Minuten zur Analyse an die PRTG Hosted Monitor Lösung gesendet.

Neben chemischen Daten wie dem pH-Wert des Bodens oder der Leitfähigkeit sammelt der PRTG Hosted Monitor auch meteorologische Daten wie Boden- und Lufttemperatur, Niederschlagsmenge und Sonneneinstrahlung. Diese werden mit Informationen aus anderen Messsystemen und Laboranalysen kombiniert und ausgewertet. Das ist laut Projekt einer der wesentlichen Vorteile der Lösung: Da sie cloudbasiert ist, lässt sie sich besonders einfach in andere Systeme integrieren.

Carbdowns Ziel ist es, das Projekt in den kommenden Jahren massiv auszuweiten. Neben der Überwachung und Messung der pro Hektar abgeschiedenen CO2-Menge lassen sich die Sensoren auch nutzen, um automatische Lösungen für Bewässerung, Düngung, Überwachung des Pflanzenwachstums, Aufwandsschätzung oder Schutzmaßnahmen zu implementieren. So können beispielsweise Alarme ausgelöst werden, wenn der Boden zu trocken ist oder ein Insektenbefall vorliegt. Zudem leisten solche Sensoren einen wichtigen Beitrag dazu, Ressourcen wie Wasser, Düngemittel und Pestizide auf der Grundlage des tatsächlichen Bedarfs zu optimieren – was immense wirtschaftliche und ökologische Vorteile mit sich bringt.