Amorphes Silikat und schwach geordnete Alumosilikate als bedeutende Faktoren für die CO2-Bindung während der Mineralverwitterung

• Antragsteller: Dr. Rainer Remus; Professor Dr. Jörg Schaller
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 576181788

Die Bedeutung von Mineralverwitterung für Nährstoffmobilisierung, pH-Wert-Erhöhung und CO2-Bindung steht seit einigen Jahren im Fokus der Forschung. Vereinfacht dargestellt ist die CO2-Bindung dabei abhängig von der Freisetzung von z.B. Ca- und Mg- Ionen welche zusammen mit dem CO2 in der Bodenlösung zur Bildung von Hydrogenkarbonat bzw. Karbonat führen. Die gleichzeitig freigesetzte Kieselsäure kann zu amorphen Silikaten auf der Oberfläche der Minerale präzipitieren. Wenn allerdings Aluminium ebenfalls in Lösung ist können auch schwach geordnete Alumosilikate auf der Oberfläche der Minerale präzipitieren. Sowohl für die amorphen Silikate als auch die schwach geordneten Alumosilikate auf der Oberfläche der Minerale wird vermutet, dass diese die CO2-Bindung während der Mineralverwitterung reduzieren. Wir haben ein Vorexperiment durchgeführt um den Einfluss von amorphen Silikat auf die CO2-Bindung während der Mineralverwitterung für fünf verschiedene Minerale (Kaolin, Montmorillonit, Olivin, Biotit und Vermiculit) zu testen. Dazu haben wir die Minerale mit bzw. ohne 3% amorphes Silikat für drei Monate inkubiert. Um die CO2-Aufnahme möglichst präzise Messen zu können haben wir 14C-markiertes CO2 genutzt. Nach den drei Monaten Inkubation haben wir eine signifikante (ANOVA) Erhöhung der CO2-Aufnahme durch amorphes Silikat gefunden. Der TuckeyHSD-Test hat eine signifikante Erhöhung der CO2-Aufnahme durch amorphes Silikat für Montmorillonit und Biotit bestätigt. Für Olivin gab es ebenfalls eine starke Erhöhung der CO2-Aufnahme durch amorphes Silikat. Allerdings war diese durch die große Standardabweichung nicht signifikant. Diese Ergebnisse der Erhöhung der CO2-Aufnahme durch amorphes Silikat wiedersprechen der bisherigen Literatur. Abhängig von der Elementzusammensetzung (Anteile von Silizium und Aluminium) bildet sich entweder eine Schicht von amorphen Silikat oder von schwach geordneten Alumosilikaten. In unserem Projekt wollen wir den Einfluss von amorphen Silikat und von schwach geordneten Alumosilikaten auf die CO2-Aufnahme von Mineralen und Böden von der Chronosequenz von Hawaii untersuchen. Die Böden von der Chronosequenz von Hawaii wurden gewählt da diese die gleiche Ausgangssituation hinsichtlich der Mineralzusammensetzung aufweisen aber durch das unterschiedliche Alte einen unterschiedlichen Anteil an amorphen Silikat und von schwach geordneten Alumosilikaten aufweisen. In dem vorgeschlagenen Projekt möchten wir den Einfluss von amorphen Silikat und von schwach geordneten Alumosilikaten auf die CO2-Aufnahme während der Verwitterung untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen