Erde Brennendes Eis - die letzte Energiereserve

Das Meer ist eine Schatzkiste. An der Nordwestküste der Vereinigten Staaten genügen ein paar Schritte den Hügel hinauf, um einen Blick darauf zu werfen: Das Meer vor Seattle ist smaragdfarben, durchzogen von grünen Inseln, und wenn es, wie in diesen Tagen, ausnahmsweise mal nicht regnet in der "Emerald city", ist die Sicht klar. Was dem Auge dennoch verborgen bleibt, ist ein unheimlicher Schatz weiter draußen, mehrere hundert Meter unter der Wasseroberfläche des Pazifiks: Dort, vor Vancouver Island - und an vielen anderen Stellen der Weltmeere, wo die Sockel der Kontinente in die Tiefsee abfallen - gibt es Unmengen von Methanhydrat.

Nie gehört? Das ist nicht verwunderlich, ist doch auch die Wissenschaft dem eisigen Stoff noch nicht lange auf der Spur. Von seiner Existenz weiß man zwar seit den siebziger Jahren, doch erst in den letzten fünf Jahren hat seine Erforschung echte Fortschritte gemacht. Grund für das wachsende Interesse ist das Potential der Gashydrate, eines Tages die immer knapper werdenden fossilen Brennstoffe zu ersetzen. Doch Methanhydrat scheint auch ein ziemlich unberechenbares Zeug zu sein. Zumindest bisher.

Auf dem Meeting der American Association for the Advancement of Science (AAAS, sprich Triple-A-S) will man der Sache nun genauer auf den Grund gehen. Der wohl größte und populärste Wissenschaftskongreß der Welt findet in diesem Jahr in Seattle statt und hat - wieder einmal - mehr als 6.000 Wissenschaftler und über eintausend Journalisten aus allen Winkeln des Planeten angelockt. Neben aktuellen Klon-Hype und Formeln zur Berechnung des Eheglücks stehen vor allem auch die Gefährdung und nachhaltige Nutzung der Ozeane auf dem Programm. Forscher und die AAAS als Herausgeber des Wissenschaftsmagazins Science versuchen deutlich zu machen, wie es um die große Schatzkiste Ozean bestellt ist: schlechter denn je nämlich.

Retter der Weltmeere

Anlaß für die große Besorgnis ist unter anderem ein Papier der Pew Oceans Commission, einer unabhängigen Organisation von Wissenschaftlern, Politikern, Umweltschützern und Fischern, die sich für einen verantwortungsvollen Umgang mit den ozeanischen Ressourcen einsetzen. Ihr düsterer Bericht über den Zustand der Meere erschien im Juni, ein Papier der amerikanischen Regierung soll den Ergebnissen jetzt neues Gewicht verleihen. "Die augenblickliche Situation wird dominiert von Plünderung", faßt Jane Lubchenko, Meeresbiologin der Oregon State University, den Befund zusammen. Die Ozeane, so lautet eine der wichtigsten Botschaften, dürften nicht weiter ohne Verstand ausgebeutet werden, statt dessen müsse man verantwortungsvoll mit seinen Ressourcen umgehen. Keineswegs geht es dabei allein um Fangfischreserven und gefährdete Seeschildkröten. Der Aufruf zum respektvollen Umgang bezieht sich auch auf die Klimaveränderung. Der Energiehunger des Menschen - daran zweifelt heute kaum noch jemand - ist dabei, die Erde in ein Treibhaus zu verwandeln, und in diesem Treibhaus steigt nun auch die Temperatur der Weltmeere. Deren Ökosysteme verkraften diese Erwärmung nicht, es muß dringend etwas unternommen werden. Aber was?

Nachdem die Umweltgipfel von Rio und Kyoto mehr oder weniger wirkungslos geblieben sind, soll uns ausgerechnet das Meer selbst aus der Patsche helfen. Denn ganz oben auf der Liste rettender Ideen steht das besagte Methanhydrat als Quelle sauberer Energie.

Der Stoff ist schon als physikalische Erscheinung interessant: Aus der Tiefe des Meeres an die Oberfläche befördert, erinnert Methanhydrat an Schneematsch. Mit etwas Glück lassen sich größere Klumpen davon bergen, die, vom Dreck befreit, zuweilen strahlend weiß schimmern. Allerdings nur für kurze Zeit, so daß sein Anblick jenen vorbehalten ist, die vor Ort nach dem weißen Schatz suchen. An der frischen Luft, ohne die eisigen Temperaturen und den lastenden Druck der Tiefsee, beginnt sich das Material nämlich sogleich zu zersetzen: Es schäumt und brodelt und - hält man ein Streichholz dran - brennt wie der rumgetränkte Zuckerkegel einer Feuerzangenbowle - während sich darunter eine Wasserpfütze bildet.

Risikoreiches Angebot

Das eigentümliche Verhalten des Methanhydrats rührt von seiner kuriosen chemischen Struktur her: Es besteht aus dem kleinsten aller stabilen Kohlenwasserstoffe, CH4 - genannt Methan - und Wasser. Unter normalen Umständen fänden diese beiden nie zusammen. Erst ein Druck von 500 Metern Wassersäule und ausreichend tiefe Temperaturen formen, was wie Eis aussieht, chemisch korrekt aber Clathrat heißt - eine Käfigstruktur aus Wassermolekülen, welche die Moleküle des flüchtigen Gases gefangenhalten. Das muß nicht Methan sein, auch Kohlendioxyd oder Propan läßt sich so in Wasser einsperren. Am Boden des Meeres ist es aber nun mal Methan, das als fossiles Überbleibsel Millionen Jahre alter Biomasse aus dem Untergrund aufsteigt und vom eisigen Tiefseewasser festgehalten wird.

Weltweit, so schätzt man inzwischen, ist die Menge brennbaren Kohlenstoffs aus Methanhydrat etwa doppelt so groß wie die aller Vorräte an Erdöl, Erdgas und Kohle zusammen. Der Ozean macht dem Menschen hier ein außerordentlich verlockendes Angebot, wie es scheint, und zwar nicht nur, weil sein Vorrat so riesig ist. Das Gas verbrennt auch noch sauberer als alle herkömmlichen fossilen Energieträger.

Frederick Colwell von den National Engineering Laboratories in Idaho kann sich allerdings schon aus einem viel simpleren Grund für den flüchtigen Feststoff begeistern: "Methanhydrat ist deshalb so interessant, weil es völlig verschiedene Disziplinen zusammenbringt." Zum Beweis hat der Mikrobiologe in Seattle am Freitag nachmittag eine Handvoll Kollegen zusammengeholt, die aus Ökologie und Biologie über die Chemie und Geologie bis hin zur Technik vom Stand der Dinge in Sachen Methanhydrat berichten. Es gibt Neues über den schwierigen Stoff, der neben Verheißungen auch massive Risiken birgt.

Stolzes Unterwasserlabor

Doch zunächst räumt Peter Brewer mal mit einem populären Irrtum auf: "Wie wir hier sehen, ist Methanhydrat unter natürlichen Bedingungen gar nicht weiß wie Schnee, sondern fast durchsichtig." Zum Beweis zeigt der Senior Scientist vom Monterey Bay Aquarium Research Institute in Kalifornien ein Filmchen aus der Tiefsee, in dem eingefangene kleine Klumpen von Methanhydrat aufgeregt in einer wassergefüllten Box herumtanzen. Aufgenommen hat die Bilder Brewers ganzer Stolz, das Remotely Operated Vehicle - kurz ROV. Es ist ein ferngesteuertes Unterwasserlabor, unter anderem ausgestattet mit einem speziell angefertigten Kernmagnetresonanz-Spektrometer und einer hochauflösenden Kamera. Brewer hat das ROV mit seinen Kollegen entwickelt, um eine in seinen Augen eklatante Lücke zu schließen: Die Lücke zwischen Labor- und Feldversuch. "Wenn man das Hydrat aus der Tiefe an die Oberfläche holt, ändert es seine Eigenschaften", erklärt der Meereschemiker. Um das Clathrat im Naturzustand studieren zu können, mußte man das Labor samt technischer Ausrüstung eben ins Feld bringen.

Damit konnte Brewer nun einige offene Fragen beantworten. Zum Beispiel die nach der Reichweite des aus dem Hydrat entweichenden Methans. Wenn die Gasbläschen aus mehreren hundert Meter Tiefe Richtung Oberfläche blubbern, lösen sie sich zum Teil im Meerwasser auf - zu welchem Teil, war bisher unklar. Mit Hilfe der Kamera und einer speziellen "bubble box" konnte Brewer nun zeigen, daß die weitaus größere Menge Methan es trotz des langen Weges und der verschiedenen Wasserschichten bis ganz nach oben schafft - und in die Atmosphäre gelangt.

Das zerstörerische Potential ist da - es schläft nur

Dort entfaltet der Kohlenwasserstoff nun eine weniger erwünschte Wirkung. Unverbranntes Methan ist zwar ein kurzlebiges, aber dreißig mal potenteres Treibhausgas als Kollege Kohlendioxyd - und heizt unserem Planeten zusätzlich ein. Je nach Beschaffenheit der Methanhydratlager am Meeresgrund reicht dabei schon ein bißchen Herumstochern im Ozeanboden, um das Gas freizusetzen. Auch das ist auf den Aufnahmen zu sehen, die Brewers ROV gemacht hat.

Überhaupt sind die Methanhydratlager im Gegensatz zu Ölfeldern oder Kohleflözen nicht gerade strapazierfähig. "Gashydrate halten nicht ewig. Sie bilden sich in hundert, vielleicht tausend Jahren und befinden sich dabei in ständigem Auf- und Abbau." Berichtet die amerikanische Geologin Anne Trehu von der Oregon State University. Sie erforscht die Methanhydratvorräte vor der Westküste Nordamerikas seit Jahren und weiß: "Die Stabilität der hydratdurchsetzten Sedimente hängt ganz klar von Temperatur und Wassertiefe ab. Wenn sich der Ozean erwärmt oder der Meeresboden - zum Beispiel durch Erdbeben - hebt, werden die Lager schnell instabil." Mögliche Folge: Der Rand des Kontinentalschelfs rutscht ab und löst eine verheerende Flutwelle, einen Tsunami, aus. Viele Arbeiten der letzten Jahre weisen darauf hin, daß es in der Erdgeschichte immer wieder zu solchen Katastrophen kam, weil sich Gashydrate an den Rändern der Kontinentalschelfe auflösten. So gesehen schlummert in dem verheißungsvollen Stoff auch ein enormes zerstörerisches Potential - der Gedanke hat nicht nur den Romanautor Frank Schätzing inspiriert (siehe Verweis), sondern ist ein Grund mehr, den Anstieg der globalen Temperatur mit allen Mitteln zu bekämpfen.

Ungefährlichste Möglichkeit

Langfristig will man sich dadurch jedoch von der Nutzung des Methanhydrats nicht abbringen lassen. Es werden aber spezielle Techniken notwendig sein, um das Gas ohne Verluste aus der Tiefe zu holen. Doch wenn man es tut - warum dabei nicht gleich ein bißchen Kohlendioxyd versenken?

So etwa läßt sich die Idee von John Ripmeester vom Steacie Institute for Molecular Sciences umschreiben. Der kanadische Physikochemiker will das Hydrat unversehrt am Meeresboden belassen, statt es in toto zu bergen, und das Methan einfach gegen böses Kohlendioxyd austauschen. "Man wird das Treibhausgas los, und gleichzeitig zapft man die Energiequelle an", bringt Ripmeester die Vorteile auf den Punkt. Ein wenig phantastisch mutet diese Vision an, aber Ripmeester hat es in seinem Labor ausprobiert. "Nach etwa 22 Stunden ist die Hälfte der Methanmoleküle durch Kohlendioxyd ersetzt." Bleibt natürlich die Frage, wie man das befreite Methangas sicher einfängt, doch unter solch kontrollierten Bedingungen, wie der Kanadier sie beschreibt, hält er einen Austausch für durchaus denkbar. "Der nächste Schritt wäre, das Ganze auch am Meeresboden zu testen." Vielleicht mit Hilfe von Brewers mobilem Tiefseelabor?

Die Ergebnisse eines solchen Versuches kann man vielleicht auf einem der kommenden AAAS-Meetings betrachten. Sie sind hoffentlich vielversprechend, denn ungefährlichere Alternativen gibt es nicht mehr.