Calcium vermindert CO2-Ausstoß aus arktischen Böden durch Mineralbildung

Eine neue Studie in der Fachzeitschrift Environmental Science & Technology zeigt, dass die Freisetzung von Kohlendioxid (CO2) aus arktischen Böden durch die Verfügbarkeit von Kalzium deutlich reduziert wird. Das Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) leitete die Studie, die das Potenzial von Calcium zur CO2-Bindung in mineralischen Strukturen aufzeigt.

Untersucht wurden Böden in Alaska, die entweder arm oder reich an Calcium sind. Die Untersuchungen ergaben, dass eine Erhöhung des Calciumgehalts die CO2-Emissionen deutlich reduziert: Bei calciumarmen Böden um 50 Prozent und bei calciumreichen Böden um 57 Prozent. Der Grund: Calcium fördert die Bildung des Minerals Aragonit, das CO2 bindet und so die Freisetzung dieses Treibhausgases in die Atmosphäre verhindert. Die Ergebnisse könnten zu neuen Ansätzen im Umgang mit den Folgen der Erderwärmung beitragen, insbesondere in den sensiblen arktischen Regionen, die durch den Klimawandel besonders gefährdet sind.

Calcium reduziert CO2-Freisetzung – durch Bildung von Aragonit

Mit steigenden Temperaturen tauen die Permafrostböden in der Arktis zunehmend auf. Dadurch werden nicht nur große Mengen an organischem Kohlenstoff freigesetzt, sondern auch die Calciumkonzentration im Boden steigt an. Die Studie zeigt, dass diese Calciumfreisetzung zur Bildung von Aragonit führt – einem Mineral, das aus Calcium und CO2 besteht. Dadurch wird CO2 im Boden zurückgehalten, das sonst in die Atmosphäre entweichen würde.„Die Fähigkeit von Calcium, CO2 durch die Bildung von Aragonit zu binden, ist eine überraschende Entdeckung und zeigt, wie wichtig Nährstoffe wie Calcium für den Klimawandel sein können“, sagt Prof. Joerg Schaller vom ZALF, der Leiter der Studie. „Die Ergebnisse eröffnen neue Perspektiven für die Integration dieser Prozesse in globale und lokale Kohlenstoffmodelle.“

Langfristige Auswirkungen auf den Klimawandel

Die Arktis ist besonders anfällig für die Folgen des Klimawandels, da die Temperaturen dort doppelt so schnell steigen wie im globalen Durchschnitt. Die Freisetzung von CO2 aus tauenden Permafrostböden könnte den Klimawandel weiter beschleunigen. Doch die neue Studie zeigt, dass Calcium das Potenzial hat, diesen Prozess zumindest teilweise zu verlangsamen. Die Forschenden fordern nun weitere Feldexperimente, um diese Ergebnisse zu validieren und den Prozess in Klimamodelle zu integrieren. „Unsere Ergebnisse stellen einen ersten Schritt dar. Es bleibt jedoch zu untersuchen, wie stabil diese Calcium-Mineral-Verbindungen über lange Zeiträume sind und welche Faktoren ihre Wirksamkeit beeinflussen“, ergänzt Prof. Schaller.
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Zukünftige Forschungsperspektiven

Die Ergebnisse der Studie könnten auch über die Arktis hinaus von Bedeutung sein: so laufen ähnliche Prozesse auch in anderen Regionen mit calciumreichen Böden ab. Langfristig wäre es denkbar, Strategien zu entwickeln, um CO2-Emissionen durch eine gezielte Anreicherung von Böden mit Calcium zu reduzieren. „Dies könnte ein wertvoller Ansatz sein, um der globalen Herausforderung des Klimawandels zu begegnen“, so Prof. Schaller.

Projektpartner:

Cornell University, USA
Universität Bayreuth, Deutschland
Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Deutschland
Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF), Deutschland

Förderhinweis:

Das Projekt wird gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft unter dem Kennzeichen DFG SCHA 1822/12-1.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

apl. Prof. Dr. Jörg Schaller
Programmbereich 1 „Landschaftsprozesse“
Arbeitsgruppenleiter: Silizium-Biogeochemie

T +49 (0)33432 82-137
F +49 (0)33432 82-280
Jörg.schaller@zalf.de

Originalpublikation:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.4c07496

https://www.zalf.de/de/aktuelles/Seiten/PB1/Calzium.aspx