Bei einem Marsch im Samailgebirge des Oman erscheint dem Wanderer auf den ersten Blick nichts eigenartig. Das Gestein liegt fest unter seinen Füßen, nichts verrät die lange Reise, die es hinter sich hat. Und doch ist es eigentlich ein Fremdkörper, der seinen Weg aus vielen Kilometern Tiefe bis hierher zurücklegt hat. Als großen Block schoben gewaltige Kräfte einen Teil des Meeresbodens und sogar des Erdmantels auf die arabische Halbinsel. Dieser als Ophiolit bezeichnete Komplex ragt nun als Bergmassiv hoch über der Erdoberfläche auf und ermöglicht es, Geheimnisse des Erdinneren im Sonnenlicht des Omans zu erforschen.

Eine Eigenschaft der Mantelgesteine im Samail macht die Region für Geowissenschaftler besonders interessant: Die so genannten Peridotite stehen zu Luft und Wasser an der Landoberfläche in einem starken Ungleichgewicht. Denn aufgebaut sind sie größtenteils aus den Mineralen Olivin und Pyroxen, die rasch mit Wasser und Kohlenstoff reagieren und so Karbonate wie Kalzit, Magnesit und Dolomit formen – ein natürlicher Vorgang, welcher der Atmosphäre CO₂ entzieht und das Gas in feste Minerale umwandelt. Im Zeitalter der globalen Erwärmung also ein interessantes Phänomen, das eine Alternative zu herkömmlichen Methoden der Kohlenstoffspeicherung wie der Einlagerung in alten Ölfeldern bieten könnte.

Peter Kelemen und Jürg Matter vom Lamont Doherty Earth Observatory der Columbia University in Palisades untersuchten deshalb diese Umwandlungsprozesse im Samail-Ophiolit im Oman. Die Wissenschaftler nahmen dazu Proben von festem Karbonat im Gestein, das sich durch Verwitterung aus Peridotit geformt hatte. Bisher wurden diese Karbonatadern, die nicht in der Nähe von Quellwasser vorkommen, auf ein Alter von 30 bis 90 Millionen Jahren geschätzt. Forscher nahmen an, dass sie sich bereits bei der Formung der ozeanischen Kruste oder spätestens bei der Platzierung des Ophiolits im Oman gebildet hatten. Die ¹⁴C-Datierung von Kelemen und Matter erzielte jedoch gänzlich andere Ergebnisse: Alle Proben waren zwischen 1600 und 43 000 Jahren alt – in geologischen Maßstäben also Neugeborene. Dies zeigt, dass schon durch einsickerndes Regenwasser mit gelöstem Kohlendioxid die Verkalkung stattfinden könnte.

Dieses natürliche Phänomen wollen die Geologen nun optimieren, um relativ billig eine größere Menge Kohlenstoff einzulagern. Da sich die Minerale nur unter dem Einfluss von Wasser umbilden, spielt sich der Prozess aber meist lediglich in der obersten Schicht des Mantelgesteins ab. Diese dünne Verwitterungslage müsste in die Tiefe erweitert werden, damit das Wasser seinen Weg ins Innere des Bergmassivs findet. Die Wissenschaftler wollen dies vor allem durch Bohrungen im Peridotit erreichen. Zusätzliche Brüche bilden sich dann automatisch durch die Verwitterung von Olivin, bei der sich sein Volumen um 44 Prozent erhöht. Die dadurch entstehenden Spannungen werden abgebaut, indem sich Risse im Gestein bilden, entlang denen Wasser fließen kann.

In einem weiteren Schritt gilt es dann, dem Ophiolit kräftig einzuheizen, denn die optimale Temperatur für die Karbonatisierung von Peridotit liegt bei 185 Grad Celsius. Um diesen Wärmegrad im Samail zu erreichen, heizen heiße Fluide das Gestein vor, indem sie einfach hineingepumpt werden und sich entlang von Klüften und Brüchen ausbreiten. Ein konstanter Nachschub von 25 Grad Celsius warmem Wasser reicht dann aus, um die Temperatur zu halten. Denn ist der Komplex einmal erwärmt, entsteht weitere Hitze im Gestein durch chemische Reaktionen.

Sie sorgt dafür, dass jeglicher in der Flüssigkeit gelöster Kohlenstoff schnell aufgebraucht wird. Statt Regenwasser speist man deshalb CO₂-reiche Fluide oder sogar reines CO₂ ins Gestein ein. Die Karbonatisierungsrate ließe sich dadurch um einen Faktor von einer Million steigern, meinen die Forscher. Rechnet man die Erweiterung des Verwitterungshorizontes mit ein, könnte dieser Faktor sogar auf eine Milliarde ansteigen. Allein im omanischen Peridotit ließen sich so jedes Jahr zwei Milliarden Tonnen CO₂ pro Kubikkilometer versenken. Dies wäre mehr als das Doppelte der deutschen CO₂-Emissionen des Jahres 2007.

Der Vorteil der von Kelemen und Matter vorgestellten Methode liegt auf der Hand: Große Mengen an Kohlenstoff werden an der Erdoberfläche in fester mineralischer Form gespeichert. Anders als zum Beispiel bei der bisher in Pilotprojekten bevorzugten Lagerung von CO₂ in alten Ölfeldern bestünde also nicht die Gefahr, dass das Gas durch einen Unfall wieder in die Atmosphäre gelangen könnte. Die Berechnungen von Kelemen und Matter, die ein Patent auf ihre Methode angemeldet haben, sind jedoch sehr optimistisch. Unabhängige Wissenschaftler müssen die Zahlen wohl noch nachprüfen.

Sicher ist, dass die Technik nur in offen vorhandenen Mantelgesteinen funktioniert, von denen es allenfalls eine Handvoll auf der Erde gibt. Ähnlich große Ophiolite wie im Oman findet man nur in Papua-Neuguinea, auf Neukaledonien und entlang der Ostküste der Adria – die Praxis bliebe also auf vereinzelte Regionen der Welt beschränkt. Ist dies also eine Aussicht auf die Lösung des Klimaproblems der Menschheit – oder doch nur ein Tropfen auf den heißen Stein?