Zwölf schwimmende Versuchsbehälter, gemahlener Beton und natürliches Meerwasser ❯ Vor Gran Canaria untersucht ein internationales Forschungsteam seit September 2026 eine ungewöhnliche Klimaschutzidee. Mineralstoffe aus Betonabbruch könnten die chemischen Eigenschaften des Meerwassers so verändern, dass es zusätzliches CO₂ aus der Atmosphäre aufnimmt.
Der Ansatz heißt Ozean-Alkalinisierung (Ocean Alkalinity Enhancement, OAE). Er macht sich einen natürlichen Prozess zunutze, der seit Jahrmillionen am globalen Kohlenstoffkreislauf beteiligt ist.
Neue Studien liefern interessante Ergebnisse, zeigen aber auch, wie empfindlich Meeresökosysteme auf solche Eingriffe reagieren können. Gleichzeitig entstehen erste Pilotanlagen und internationale Regeln für die wissenschaftliche Erprobung.
❯ Wie funktioniert diese Form der CO₂-Entnahme, welche Rolle könnte ausgerechnet Bauschutt spielen und wie weit ist die Technologie tatsächlich?
Wie funktioniert die Ozean-Alkalinisierung?
Die Ozeane sind bereits heute eine der wichtigsten natürlichen Kohlenstoffsenken unseres Planeten. Nach dem Global Carbon Budget 2025 nahmen sie zwischen 2015 und 2024 durchschnittlich 29 Prozent der menschengemachten CO₂-Emissionen auf.
Allerdings verändert das aufgenommene Kohlendioxid die Zusammensetzung des Meerwassers. Ein Teil des gelösten CO₂ reagiert mit Wasser zu Kohlensäure, wodurch der pH-Wert sinkt. Dieser Prozess wird als Ozeanversauerung bezeichnet.
Die Ozean-Alkalinisierung setzt genau hier an. Durch die Zugabe alkalischer Mineralstoffe oder Lösungen soll die natürliche Pufferkapazität des Meerwassers erhöht werden.
Was Alkalinität mit der CO₂-Aufnahme zu tun hat
Alkalinität bezeichnet vereinfacht die Fähigkeit des Meerwassers, Säure zu neutralisieren. Sie ist eng mit dem pH-Wert verbunden, beschreibt aber nicht dasselbe.
Für die CO₂-Speicherung ist vor allem das chemische Gleichgewicht zwischen drei Formen des gelösten anorganischen Kohlenstoffs entscheidend:
- Gelöstes CO₂ ❯ Kohlendioxid, das sich zwischen Atmosphäre und Meerwasser austauschen kann.
- Hydrogencarbonat (HCO₃⁻) ❯ Die mengenmäßig wichtigste Form des gelösten anorganischen Kohlenstoffs im heutigen Meerwasser.
- Carbonat (CO₃²⁻) ❯ Eine weitere Form, die unter anderem für die Bildung von Kalkschalen und Skeletten mariner Organismen wichtig ist.
Wird die Alkalinität erhöht, verschiebt sich dieses Gleichgewicht. Bei zunächst unverändertem Kohlenstoffgehalt sinkt der CO₂-Partialdruck im Wasser. Dadurch kann zusätzliches Kohlendioxid aus der Atmosphäre ins Meer übertreten.
Ein großer Teil des zusätzlich aufgenommenen Kohlenstoffs liegt anschließend als Hydrogencarbonat vor und kann unter geeigneten Bedingungen über Jahrhunderte bis Jahrtausende im Ozean verbleiben.
Natürliche Gesteinsverwitterung als Vorbild
Grundlage der Technologie ist die chemische Verwitterung von Gesteinen.
Regenwasser nimmt CO₂ aus der Luft und aus dem Boden auf. Die entstehende schwache Kohlensäure reagiert mit bestimmten Mineralien und löst dabei chemische Bestandteile aus dem Gestein. Flüsse transportieren diese schließlich ins Meer. Auf diesem Weg gelangen ständig neue Stoffe in die Ozeane, die deren Alkalinität beeinflussen.
Bei der Ozean-Alkalinisierung soll dieser natürliche Prozess gezielt verstärkt oder beschleunigt werden. Dafür kommen unterschiedliche Verfahren infrage, etwa die Verwendung von gemahlenem Silikatgestein, alkalischen Industrieabfällen oder technisch erzeugten alkalischen Lösungen.
❯ Die eigentliche Innovation liegt also nicht in einer neuen chemischen Reaktion, sondern darin, natürliche Verwitterungsprozesse für die zusätzliche CO₂-Entnahme nutzbar zu machen.
Betonschutt für den Klimaschutz | Das GEOMAR-Experiment auf Gran Canaria
Besonders interessant ist die Frage, ob sich bereits vorhandene mineralische Abfallstoffe als Alkalinitätsquelle eignen.
Nach Angaben des GEOMAR fallen weltweit schätzungsweise fünf Milliarden Tonnen Betonabbruch pro Jahr an. Bislang wird nur ein Teil davon wiederverwendet.
Beton enthält Zementbestandteile mit alkalischen Eigenschaften. Werden geeignete Betonreste fein gemahlen, können diese beim Kontakt mit Wasser zur Erhöhung der Alkalinität beitragen.
Damit entsteht eine bemerkenswerte Verbindung zwischen Kreislaufwirtschaft und Klimaforschung ❯ Ein Abfallstrom aus der Bauindustrie könnte möglicherweise helfen, die CO₂-Aufnahme der Meere zu verstärken.
Zwölf Versuchsbehälter mit unterschiedlichen Alkalinitätsquellen
Am 8. September 2026 begann im Hafen von Taliarte auf Gran Canaria ein siebenwöchiges Forschungsprojekt unter Leitung des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel.
Das internationale Team verwendet zwölf sogenannte KOSMOS-Mesokosmen. Dabei handelt es sich um große, abgeschlossene Versuchsbehälter, in denen natürliche Lebensgemeinschaften des Meeres unter kontrollierten Bedingungen beobachtet werden können.
Die Forschenden vergleichen drei Versuchsbedingungen:
- gemahlener Betonabbruch in unterschiedlichen Mengen
- Natriumhydroxid (NaOH) als flüssige Referenz für eine Alkalinitätserhöhung
- unbehandeltes Meerwasser zur Kontrolle.
Untersucht werden sowohl Veränderungen der Wasserchemie als auch mögliche Auswirkungen auf Phytoplankton, Zooplankton und Mikroorganismen.
Das Experiment ist Teil des internationalen Forschungsprojekts Ocean Alk-Align, das wissenschaftliche Mess- und Bewertungsmethoden für die Ozean-Alkalinisierung vergleichbarer machen soll.
Die Hintergründe beschreibt das GEOMAR in seiner Veröffentlichung vom 8. September 2026.
Stand Oktober 2026 liegen noch keine belastbaren veröffentlichten Ergebnisse des Betonexperiments vor. Aus diesem Grund lassen sich derzeit weder die tatsächliche CO₂-Speicherleistung noch die ökologische Verträglichkeit des eingesetzten Materials abschließend bewerten.
Hinzu kommt die Frage nach der Umweltbilanz. Nicht jeder Betonabbruch ist gleichermaßen geeignet. Zusammensetzung, Verwitterungsgrad und Korngröße beeinflussen die chemische Wirkung. Auch der Energieaufwand für das Mahlen und Transportieren muss berücksichtigt werden.
Neue Studien zeigen Chancen + Grenzen der CO₂-Speicherung im Meer
Während das Betonexperiment noch läuft, liefern andere Forschungsarbeiten bereits erste wichtige Erkenntnisse.
Dabei zeigt sich zunehmend, dass nicht allein die Menge der zugegebenen alkalischen Stoffe entscheidend ist. Auch Dosierung, Durchmischung, Temperatur und biologische Prozesse beeinflussen das Ergebnis.
Eine am 21. September 2026 in Communications Earth & Environment veröffentlichte Studie untersuchte, wie sich eine erhöhte Alkalinität auf die Frühjahrsblüte des Phytoplanktons in der deutschen Nordsee auswirkt.
Dafür beobachteten die Forschenden über 39 Tage zwölf Versuchsbehälter mit unterschiedlichen Alkalinitätswerten. Bei moderaten Erhöhungen von bis zu etwa 700 Mikromol pro Kilogramm blieben die untersuchten Phytoplankton- und Stoffkreislaufparameter weitgehend unbeeinflusst. Ab etwa 900 Mikromol verzögerte sich dagegen die Phase des stärksten Algenwachstums um sechs bis neun Tage.
Als wahrscheinliche Ursache nennen die Forschenden die veränderte Carbonatchemie ❯ Obwohl eine höhere Alkalinität langfristig die CO₂-Aufnahme des Meeres begünstigt, kann sie kurzfristig die Verfügbarkeit von gelöstem CO₂ für bestimmte Algen verringern.
Das ist ökologisch relevant, weil Phytoplankton die Nahrungsgrundlage vieler Meeresorganismen bildet. Die Studie zeigt somit, dass die Dosierung entscheidend ist. Moderate Erhöhungen wurden unter den Versuchsbedingungen weitgehend toleriert, während höhere Konzentrationen biologische Prozesse messbar veränderten.
Mittelmeer | Zu hohe Dosierungen können den gewünschten Effekt umkehren
Ein weiteres bemerkenswertes Ergebnis stammt aus einem Experiment vor Kreta. In der 2026 veröffentlichten Untersuchung in ACS ES&T Water wurde Calciumhydroxid in unterschiedlichen Konzentrationen zu Meerwasser gegeben.
Bei niedriger Dosierung ließ sich die Alkalinität über den Versuchszeitraum von 14 Tagen wirksam erhöhen.
Bei deutlich höheren Zugaben trat dagegen ein unerwünschter chemischer Effekt auf ❯ Im Wasser bildeten sich zusätzliche Carbonatminerale. Dadurch ging ein Teil der zuvor erhöhten Alkalinität wieder verloren.
Die Ergebnisse waren sehr deutlich:
❯ Bei niedriger Dosierung stieg die Alkalinität am Ende netto um rund 110 Mikromol pro Liter.
❯ Bei hoher Dosierung lag sie trotz der erheblich größeren Zugabemenge schließlich rund 330 Mikromol pro Liter unter dem Ausgangswert.
Das zeigt, dass mehr alkalisches Material nicht zwangsläufig zu einer stärkeren Alkalinitätserhöhung führt. Bei zu hoher Dosierung können chemische Gegenreaktionen den gewünschten Effekt teilweise aufheben oder die Alkalinität sogar unter den Ausgangswert sinken lassen.
Interessant ist außerdem, dass die tatsächliche CO₂-Aufnahme aus der Atmosphäre in diesem Experiment nur eingeschränkt beurteilt werden konnte. Die Abdeckungen der Versuchsbehälter behinderten vermutlich den Gasaustausch zwischen Luft und Wasser. Gerade deshalb müssen künftige Versuche sowohl die Alkalinität als auch die tatsächliche Aufnahme atmosphärischen Kohlendioxids untersuchen.
Europäische Küsten | Im Winter könnte die CO₂-Aufnahme besonders stark steigen
Auch die Jahreszeit spielt eine Rolle. Eine am 7. Oktober 2026 in Earth System Dynamics veröffentlichte Modellstudie untersuchte, wie eine kontinuierliche Alkalinitätserhöhung entlang europäischer Küsten den Kohlenstoffkreislauf verändern könnte.
In den Simulationen sammelte sich zusätzliche Alkalinität besonders im Sommer in den oberen Wasserschichten an. Die stärkste zusätzliche CO₂-Aufnahme aus der Atmosphäre erfolgte jedoch im Winter. Das hängt unter anderem mit der Wassertemperatur, der Durchmischung und dem Gasaustausch zwischen Meer und Atmosphäre zusammen.
Für eine spätere Anwendung könnte deshalb nicht nur die Wahl des Materials entscheidend werden, sondern auch wann, wo und in welchen Mengen alkalische Stoffe eingebracht werden.
Bei diesen Ergebnissen handelt es sich um Modellrechnungen, nicht um Messungen einer großtechnischen Anlage.
Welche Risiken hat die Ozean-Alkalinisierung für Meereslebewesen?
Die bisherigen Untersuchungen verdeutlichen, dass Ozean-Alkalinisierung kein einheitliches Verfahren ist. Unterschiedliche Stoffe können ähnliche chemische Ziele verfolgen, dabei aber verschiedene Nebenwirkungen verursachen.
Besonders relevant sind derzeit folgende Aspekte:
- Starke pH-Veränderungen ❯ Hohe lokale Konzentrationen können Bedingungen schaffen, an die Meeresorganismen nicht angepasst sind.
- Freisetzung von Spurenelementen ❯ Bestimmte Mineralien enthalten beispielsweise Nickel oder Chrom, die beim Auflösen ins Wasser gelangen können.
- Schwebstoffe + Partikel ❯ Fein gemahlenes Material kann die Wassertrübung erhöhen und mit Organismen oder Sedimenten wechselwirken.
- Wechselwirkungen mit Sedimenten ❯ Am Meeresboden können Mineralien gelöst oder neu gebildet werden. Solche Prozesse können die natürliche Alkalinitätsproduktion verändern und damit beeinflussen, wie wirksam die zusätzliche CO₂-Entnahme tatsächlich ist.
Wie unterschiedlich diese Effekte ausfallen können, verdeutlicht eine am 6. Oktober 2026 veröffentlichte wissenschaftliche Perspektive in Nature Reviews Earth & Environment.
Die Autoren argumentieren, dass weniger die zusätzliche Menge an Hydrogencarbonat und Carbonat selbst im Mittelpunkt der Risikobewertung stehen sollte. Häufig sind die Begleiterscheinungen der jeweiligen Methode entscheidender. Dazu gehören auch indirekte Umweltwirkungen, die bereits vor der Einbringung ins Meer entstehen, beispielsweise durch Rohstoffgewinnung und energieintensive Verarbeitung.
Für die Forschung bedeutet das ❯ Nicht nur die chemische Wirksamkeit muss nachgewiesen werden, sondern auch die ökologische Verträglichkeit des gesamten Verfahrens.
Wie viel CO₂ lässt sich durch Ozean-Alkalinisierung tatsächlich entfernen?
Die chemischen Grundlagen der Technologie sind gut verstanden. Deutlich schwieriger ist der Nachweis, wie viel zusätzliches CO₂ durch ein konkretes Projekt langfristig aus der Atmosphäre entfernt wird.
Eine erhöhte Alkalinität schafft zunächst die Voraussetzung für eine zusätzliche Aufnahme. Ob und wann das Wasser tatsächlich mehr Kohlendioxid aufnimmt, hängt unter anderem vom Austausch mit der Atmosphäre und von Meeresströmungen ab.
Dieser Prozess benötigt Zeit. Je nach Bedingungen können Tage, Wochen, Monate oder noch längere Zeiträume vergehen, bis die zusätzliche CO₂-Aufnahme erfolgt.
Warum die CO₂-Bilanz so schwierig ist
Für eine belastbare Bewertung müssen drei Fragen beantwortet werden:
- Wie viel zusätzliches CO₂ wird aufgenommen? Die Messungen müssen zeigen, wie sich das Meerwasser ohne den Eingriff entwickelt hätte und welche zusätzliche Aufnahme tatsächlich auf das Verfahren zurückgeht.
- Welche Emissionen verursacht die Technologie selbst? Dazu gehören beispielsweise Energie für das Mahlen von Mineralien, Transporte, die Herstellung alkalischer Lösungen und der Betrieb technischer Anlagen.
- Wie dauerhaft bleibt der Kohlenstoff gespeichert? Chemische Reaktionen, Durchmischung und mögliche Wechselwirkungen mit Sedimenten müssen berücksichtigt werden.
Diese Anforderungen werden unter dem Begriff Monitoring, Reporting and Verification (MRV) zusammengefasst. Gemeint sind Messung, Dokumentation und unabhängige Überprüfung der CO₂-Entnahme.
Die zentrale Frage lautet deshalb nicht, wie viel alkalisches Material ins Meer gelangt, sondern wie viel zusätzliches atmosphärisches CO₂ nach Abzug aller verursachten Emissionen langfristig gebunden wird.
Erst auf dieser Grundlage lassen sich unterschiedliche Verfahren zuverlässig vergleichen und ihre tatsächlichen Klimawirkungen bewerten.
Erste Pilotanlagen | Wie weit ist die Technologie in Deutschland?
Dass verwandte Verfahren bereits praktisch erprobt werden, zeigt ein Pilotprojekt am Klärwerk Bülk in Kiel, das im September 2026 vorgestellt wurde.
Das Hamburger Unternehmen Planeteers will dort CO₂ aus der energetischen Nutzung von Biogas abscheiden und mithilfe eines technisch beschleunigten Verwitterungsprozesses mit Kalkgestein in gelöstes Hydrogencarbonat umwandeln. Das behandelte Wasser gelangt anschließend über den bestehenden Klärwerksauslauf in die Kieler Förde.
Die geplante Anlage soll bis zu 625 Tonnen CO₂ jährlich speichern. Das GEOMAR begleitet das Projekt wissenschaftlich und untersucht mögliche Auswirkungen auf die Meeresumwelt.
Anders als bei der klassischen Ozean-Alkalinisierung wird hier CO₂ aus einer konkreten Emissionsquelle gebunden, statt die zusätzliche Aufnahme aus der Atmosphäre anzuregen. Beide Ansätze nutzen jedoch die natürliche Carbonatchemie, um Kohlenstoff langfristig im Meerwasser zu speichern.
Neue internationale Regeln für die Ozean-Alkalinisierung
Auch auf internationaler Ebene gewinnt die Technologie an Bedeutung. Am 9. Oktober 2026 verabschiedeten die Vertragsparteien der London Convention und des London Protocol unter dem Dach der Internationalen Seeschifffahrtsorganisation IMO erstmals einen speziellen Bewertungsrahmen für Forschungsprojekte zur Ozean-Alkalinisierung.
Dieser sieht unter anderem eine wissenschaftliche Begründung, die Prüfung ökologischer Risiken, die Beteiligung betroffener Interessengruppen sowie eine transparente Überwachung der Versuche vor.
Wie die IMO in ihrer offiziellen Mitteilung erläutert, sollen die neuen Vorgaben Regierungen bei der Bewertung entsprechender Forschungsvorhaben unterstützen. Eine pauschale Genehmigung für großflächige Eingriffe ins Meer ist damit nicht verbunden.
Welche Zukunft hat die Ozean-Alkalinisierung?
Die Ozean-Alkalinisierung ist ein wissenschaftlich intensiv untersuchter Ansatz, um die natürliche CO₂-Aufnahme der Meere zu verstärken und Kohlenstoff langfristig zu speichern. Wie groß ihr tatsächlicher Beitrag zum Klimaschutz sein könnte, ist allerdings noch offen.
Die bisherigen Studien zeigen, dass Materialwahl, Dosierung und lokale Umweltbedingungen entscheidend sind. Für einen großflächigen Einsatz müssten zudem eine positive Netto-CO₂-Bilanz, die dauerhafte Speicherung und die ökologische Verträglichkeit nachgewiesen werden.
Das aktuelle GEOMAR-Experiment mit Betonabbruch könnte hierzu wichtige Erkenntnisse liefern. Es steht beispielhaft für eine Technologie, deren chemische Grundlagen gut verstanden sind, deren praktische Anwendung aber noch intensiv erforscht werden muss.