Erzähle mir mehr über die Kohlenstoffmineralisierung. Was sind die effektivsten Möglichkeiten, Kohlenstoff aus der Atmosphäre abzusichern, damit er mineralisiert werden kann?
Basierend auf unserem aktuellen wissenschaftlichen Verständnis, welchen besten Weg sollten wir verfolgen, um eine schnelle Dekarbonisierung unserer Wirtschaften zur Minderung des Klimawandels so weit wie möglich zu erreichen? Dekarbonisierung erfordert hauptsächlich zwei Arten von Maßnahmen. Eine besteht darin, die Produktion von Treibhausgasemissionen zu reduzieren, und die andere besteht darin, Emissionen aus der Atmosphäre aufzunehmen.
Um die Produktion zu reduzieren, gehören zu den effektiven Maßnahmen: 

- Verwendung von kohlenstofffreien Energiequellen wie Wind, Sonne, Wasserkraft und Geothermie anstelle von fossilen Brennstoffen. Zur Ausgleichung der Unbeständigkeit einiger Energiequellen wie Wind und Sonne ist eine kostengünstigere Energiespeicherung erforderlich. Kraftwerke müssen auch effizienter werden, indem sie ihre Abwärme nutzen.

- Neugestaltung industrieller Prozesse, um eine höhere Energieeffizienz zu erreichen oder auf kohlenstofffreie Energiequellen umzusteigen. Dies ist besonders wichtig, aber schwierig für Prozesse, die stark von der Verbrennung fossiler Brennstoffe abhängen, wie Stahl-, Zement- und Chemieproduktion.

- Ausweitung der Nutzung von Elektrofahrzeugen und öffentlichen Verkehrsmitteln. Für Fahrzeuge, die schwer zu elektrifizieren sind, wie Flugzeuge, Frachtschiffe und Langstrecken-LKW, sind kohlenstoffarme Brennstoffe und eine bessere Kraftstoffeffizienz erforderlich. Dies kann durch die Entwicklung von Wasserstoff und synthetischen flüssigen Brennstoffen, die Wiederverwendung von Abwärme und die Verringerung des Luftwiderstands erreicht werden, usw.

- Reduzierung der Methanemissionen aus der Landwirtschaft. Das Methan aus der Tierproduktion kann gesammelt und anstatt direkt emittiert genutzt werden.

- Verbesserung der Energieeffizienz von Gebäuden. Beispielsweise Umstellung auf elektrische Wärmepumpen zur Heizung und Kühlung, Verbesserung der Isolierung und Implementierung von intelligenten Management-Systemen.

Zur Aufnahme von Emissionen gehören effektive Maßnahmen: 

- Aufforstung und Wiederaufforstung. Dies erfordert nicht nur das Pflanzen zusätzlicher Bäume zur Entfernung und Speicherung von Kohlenstoff aus der Atmosphäre, sondern auch eine sorgfältige Bewirtschaftung, um negative Auswirkungen wie Schädlinge und Waldbrände zu reduzieren. Die Landwirtschaft muss auch die Nutzung des Landes verbessern, um mit der Aufforstung konkurrieren zu können.

- Kohlenstoffbindung im Boden. Dies ist eine kostengünstige Methode, die sofort durch das Abdecken von Pflanzen, Fruchtwechsel und das Liegenlassen von Ernterückständen auf dem Feld eingesetzt werden kann. Allerdings kann der Boden nach 10 bis 100 Jahren gesättigt sein.

- Kohlenstoffmineralisierung. Das Einbringen von CO2 in natürliche reaktive Materialien wie Peridotit oder basaltische Lava zur Bildung fester Carbonatmineralien kann es für Millionen von Jahren speichern.
Die Kohlenstoffmineralisierung ist ein Prozess, bei dem Kohlendioxid in Gesteinen als feste Mineralbindung gebunden wird. Es handelt sich um einen vielseitigen und thermodynamisch abwärts gerichteten Prozess, der zur Erfassung, Speicherung und Nutzung von CO2 zur Synthese von Produkten mit verbesserten Eigenschaften genutzt werden kann. Die Kohlenstoffmineralisierung erfolgt natürlicherweise mit einer langsamen Geschwindigkeit, wenn bestimmte Gesteine CO2 ausgesetzt sind, wodurch jedes Jahr kleine Mengen CO2 dauerhaft aus der Atmosphäre entfernt werden. Die zentrale Herausforderung für Wissenschaftler und Unternehmer besteht darin, kostengünstige und energieeffiziente Möglichkeiten zu finden, CO2 im großen Maßstab mit reaktiven Mineralien in Kontakt zu bringen, ohne dabei unakzeptable soziale oder Umweltauswirkungen zu verursachen.

Es gibt zwei Hauptarten der geologischen Kohlenstoffmineralisierung: das Einbringen von CO2 in tief unter der Erde liegende Gesteinsformationen oder die Exposition gegenüber gebrochenen Gesteinsstücken an der Oberfläche, wie z.B. Abraumhalden aus dem Bergbau. Die beiden Hauptgesteinsarten, die das Potenzial für die Kohlenstoffmineralisierung durch Injektion haben, sind Basalt und eine breite Kategorie von Gesteinen, die als ultramafisch bezeichnet werden und einen extrem hohen Anteil an Magnesium und Eisen haben. Laborstudien haben gezeigt, dass ultramafische Gesteine die schnellsten Reaktionszeiten haben, und Pilotstudien haben gezeigt, dass die Injektion von CO2 in Basalt zu einer Mineralisierung in weniger als zwei Jahren führen kann.

Die Kohlenstoffmineralisierung von zerkleinerten Gesteinen an der Oberfläche, wie z.B. Bergbauabfällen oder Industrieabfällen, wird auf etwa 8 US-Dollar pro metrische Tonne CO2 geschätzt. Dies ist jedoch nur auf lokaler Ebene und für bereits abgebaute Materialien kostengünstig. Wenn Bergbau erforderlich ist, steigen die Kosten erheblich. Die Kohlenstoffmineralisierung in tief unterirdischen basaltischen Formationen könnte etwa 30 US-Dollar pro metrische Tonne CO2 betragen.

Die effektivsten Möglichkeiten, Kohlenstoff aus der Atmosphäre abzusichern, damit er mineralisiert werden kann, sind wie folgt:

* Injektion von CO2 in Bohrlöcher, die tief unter die Erde in magmatische oder metamorphe Gesteinsformationen reichen, die das Potenzial für die Kohlenstoffmineralisierung haben.
* Exposition von CO2 gegenüber ultramafischen Gesteinen oder Basalt an der Oberfläche. Oft handelt es sich dabei um zerkleinerte Bergbauabfälle, wie z.B. Asbestbergbauabfälle. Die Kohlenstoffmineralisierung von Bergbauabfällen kann ein viel schnellerer Prozess sein als die Injektion des CO2 unterirdisch zur Mineralisierung, da auf den zerkleinerten Gesteinen eine größere Oberfläche für die Bildung von Mineralien vorhanden ist. Es gibt jedoch bei weitem nicht so viel Gestein an der Oberfläche, das mineralisiert werden kann, wie unterirdisch, so dass die insgesamt gespeicherte Menge an Kohlenstoff bei der unterirdischen Injektion höher ist als bei der Exposition von CO2 gegenüber zerkleinertem Gestein an der Oberfläche.
* Ergänzung der kohlenstoffmineralischen Speicherung in sedimentären Solelagerstätten durch Kohlenstoffmineralisierung.

Die Vorteile der Kohlenstoffmineralisierung bestehen darin, dass der Kohlenstoff nicht in die Atmosphäre entweichen kann und dass er dauerhaft gespeichert wird. Das Potenzial für die Kohlenstoffspeicherung durch Mineralisierung ist über die Vereinigten Staaten verteilt, jedoch an deutlich unterschiedlichen Standorten. Die Vorteile der Verbesserung der Kohlenstoffmineralisierungsprozesse im Hinblick auf den Klimawandel könnten enorm sein, und der Bericht empfiehlt, dass politische Entscheidungsträger und Unternehmen in ihren Klimawandelstrategien beträchtlich mehr Aufmerksamkeit der Kohlenstoffmineralisierung widmen.