Der globale Ozean ist die wichtigste natürliche Senke für Kohlenstoff, Nährstoffe und andere biologisch aktive Substanzen. Daher wird der größte Teil des anthropogenen CO2 letztlich aus der Atmosphäre entfernt und in die Ozeane geleitet, wo es als gelöster anorganischer Kohlenstoff im Meerwasser und als partikulärer organischer und anorganischer Kohlenstoff in den Meeressedimenten gespeichert wird. Die Geschwindigkeit der CO2-Aufnahme aus der Atmosphäre wird durch die Effizienz der physikalischen und biologischen Pumpen bestimmt, die CO2 in das Tiefenwasser der Ozeane und Schelfmeere befördern. Die Ozeane werden auch bewusst genutzt, um CO2 aus industriellen Quellen abgetrennt, zu entsorgen. So wird aus Erdgas abgetrenntes CO2 seit mehr als einem Jahrzehnt im industriellen Maßstab in geologischen Formationen unter dem Meeresboden gelagert, und in naher Zukunft wird eine große Zahl neuer Lagerstätten unter dem Meeresboden eröffnet, um CO2 aus Kohlekraftwerken und anderen industriellen Quellen aufzunehmen. Der Austritt von CO2, verdrängtem Formationswasser und Methan aus dem Speicherkomplex in die darüber liegende Wassersäule ist ein zu untersuchendes Risiko, das mit diesen Speichervorgängen verbunden ist.
Vor diesem Hintergrund entwickelte die Abteilung Benthische Biogeochemie der Forschungseinheit Marine Geosysteme neue Überwachungstechniken zur Überwachung von Speicherstätten unter dem Meeresboden und wendet diese an. Dazu gehören verbesserte chemische Sensoren zum Nachweis von gelöstem CO2 und Methan in der Wassersäule, ein Membraneinlass-Massenspektrometer zur Quantifizierung der Konzentrationen gelöster Gase, hydroakustische Techniken zum Nachweis von Gasblasen in der Wassersäule, Lander-Systeme für In-situ-Flussmessungen am Meeresboden und zahlreiche weitere seegängige Instrumente. Darüber hinaus untersucht die Arbeitsgruppe Benthische Biogeochemie das Transportverhalten von gasförmigem und gelöstem CO2 in Sedimenten und der Wassersäule, die Löslichkeit von CO2 im Porenwasser von Sedimenten, die Bildung von CO2-Hydraten und die geochemischen Reaktionen zwischen CO2 und Sedimenten. Diese Studien werden nicht nur an Speicherstätten, sondern auch an CO2-Austrittsstellen und anderen natürlichen Analoga durchgeführt. Die Feldstudien werden durch experimentelle Studien im Hochdrucklabor und durch numerische Transport-Reaktions-Modelle ergänzt.
Die Durchführbarkeit, die Umweltrisiken, die Kosten und die rechtlichen Anforderungen im Zusammenhang mit der Speicherung von CO2 unter dem Meeresboden in salinen Aquiferen und erschöpften Öl- und Gasreservoirs wurden und werden im Rahmen von EU-Projekten (ECO2 - http://www.eco2-project.eu/; STEMM CCS - https://stemm-ccs.eu/ ) sowie nationalen Projekten (GEOSTOR - https://geostor.cdrmare.de/ ) eingehend untersucht.
