Sauerstoff aus der Tiefsee

Quelle

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Der Haupttext der Studie ist gerade mal zwei Seiten lang - aber er widerspricht einer jahrzehntealten Grundannahme. Und er könnte ein neues Licht auf den Tiefseebergbau werfen, der allmählich in greifbare Nähe rückt: Auf dem Grund des Pazifik hat ein internationales Forschungsteam mit deutscher Beteiligung in rund 4.000 Metern Tiefe eine bislang völlig unbekannte Quelle von Sauerstoff entdeckt und auch den mutmaßlichen Mechanismus dahinter entschlüsselt.
Kartoffeln auf dem Meeresboden

"Das ist eine sensationelle Beobachtung", sagt der Tiefseeforscher Felix Janßen vom Alfred-Wegener-Institut (AWI), der nicht an der im Fachjournal "Nature Geoscience" veröffentlichten Studie beteiligt war. "Das würde alles auf den Kopf stellen, was wir bisher als gegeben angenommen haben."

In der Studie hatte das Forschungsteam um Andrew Sweetman von der Scottish Association for Marine Science (SAMS) die möglichen Auswirkungen von Tiefseebergbau untersucht und dabei Messungen in der sogenannten Clarion-Clipperton-Zone (CCZ) vorgenommen. Dieses Areal zwischen Mexiko und Hawaii erstreckt sich über mehrere Tausend Kilometer entlang des 10. Grads nördlicher Breite und birgt in der Tiefe wertvolle Rohstoffe - darunter Nickel, Kobalt, Lithium und Kupfer. Solche wertvollen Rohstoffe werden etwa für die Herstellung von Batterien und Handys genutzt. Besonders bekannt sind Manganknollen, die hier massenhaft wachsen und wie Kartoffeln auf dem schlammigen Meeresboden liegen.
Umwelt
Studie: Bis zu elf Millionen Tonnen Plastikmüll auf dem Meeresgrund
05. April 2024
Staunen über ungewöhnliche Sauerstoff-Werte

Dort fand das Forschungsteam in kleinen Kammern, die auf den Meeresgrund abgelassen wurden, ungewöhnliche Sauerstoff-Werte. Lagen die Konzentrationen ansonsten bei 180 Mikromol (μmol) pro Liter Wasser, so stiegen sie in den Messkammern auf bis zu 800 Mikromol.

Das sorgte anfangs für ungläubiges Staunen. "Als wir diese Daten erhielten, dachten wir zunächst, die Sensoren wären fehlerhaft. Jede Studie in der Tiefsee hatte ergeben, dass Sauerstoff dort verbraucht wird, nicht gebildet", erzählt Sweetman. "Wir kalibrierten die Sensoren neu, aber die merkwürdigen Sauerstoff-Werte blieben im Lauf von zehn Jahren bestehen."

Als andere Verfahren die verblüffenden Resultate bestätigten, schaltete das Team den Chemiker Franz Geiger von der Northwestern University im US-Staat Illinois ein. Der gebürtige Berliner hatte 2019 im Fachblatt "PNAS" berichtet, dass Rost in Verbindung mit Salzwasser Elektrizität erzeugen kann. Ein ähnlicher Prozess, so die Vermutung, könnte an der Sauerstoff-Produktion beteiligt sein.
"Geobatterien" in der Tiefsee

Bekannt war, dass eine Spannung von 1,5 Volt ausreicht für die sogenannte Meerwasser-Elektrolyse - also die Aufspaltung des Wassers in Wasserstoff und Sauerstoff. In Geigers Labor untersuchte das Team nun vom Meeresboden gesammelte Manganknollen. In Verbindung mit Meerwasser maßen die Forschenden schon an einzelnen Knollen eine Spannung von bis zu 0,95 Volt. Und mehrere Knollen zusammen könnten mehr Spannung erzeugen als für die Elektrolyse erforderlich. "Es scheint, dass wir eine natürliche "Geobatterie" entdeckt haben", sagt Geiger.

"Die Messungen sind sehr belastbar", sagt Ko-Autor Sebastian Fuchs von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) in Hannover. Man habe verschiedene Verfahren genutzt und die Sauerstoff-Bildung sowohl am Meeresboden als auch im Labor nachgewiesen. Doch noch seien Fragen offen: So könnte etwa das Ablassen und Aufsetzen der Instrumente auf den Meeresboden die Resultate beeinflusst haben - zudem verharrte die Sauerstoffmenge nach der anfangs deutlichen Steigerung auf einem Niveau. "Wir kennen bislang weder das genaue Ausmaß noch den Zeitraum der Sauerstoff-Produktion", sagt Fuchs. Dafür sei weitere Forschung nötig.

Das betont auch der AWI-Experte Janßen: "Wir dürfen nicht anfangen, die nun gemessene Menge hochzuskalieren. Erst einmal muss sich zeigen, ob und wo der neue Prozess eine Rolle spielt." Eventuell könne es sich auch um lokale Phänomene handeln.
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Der Haupttext der Studie ist gerade mal zwei Seiten lang - aber er widerspricht einer jahrzehntealten Grundannahme. Und er könnte ein neues Licht auf den Tiefseebergbau werfen, der allmählich in greifbare Nähe rückt: Auf dem Grund des Pazifik hat ein internationales Forschungsteam mit deutscher Beteiligung in rund 4.000 Metern Tiefe eine bislang völlig unbekannte Quelle von Sauerstoff entdeckt und auch den mutmaßlichen Mechanismus dahinter entschlüsselt.
Kartoffeln auf dem Meeresboden

"Das ist eine sensationelle Beobachtung", sagt der Tiefseeforscher Felix Janßen vom Alfred-Wegener-Institut (AWI), der nicht an der im Fachjournal "Nature Geoscience" veröffentlichten Studie beteiligt war. "Das würde alles auf den Kopf stellen, was wir bisher als gegeben angenommen haben."

In der Studie hatte das Forschungsteam um Andrew Sweetman von der Scottish Association for Marine Science (SAMS) die möglichen Auswirkungen von Tiefseebergbau untersucht und dabei Messungen in der sogenannten Clarion-Clipperton-Zone (CCZ) vorgenommen. Dieses Areal zwischen Mexiko und Hawaii erstreckt sich über mehrere Tausend Kilometer entlang des 10. Grads nördlicher Breite und birgt in der Tiefe wertvolle Rohstoffe - darunter Nickel, Kobalt, Lithium und Kupfer. Solche wertvollen Rohstoffe werden etwa für die Herstellung von Batterien und Handys genutzt. Besonders bekannt sind Manganknollen, die hier massenhaft wachsen und wie Kartoffeln auf dem schlammigen Meeresboden liegen.
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Dort fand das Forschungsteam in kleinen Kammern, die auf den Meeresgrund abgelassen wurden, ungewöhnliche Sauerstoff-Werte. Lagen die Konzentrationen ansonsten bei 180 Mikromol (μmol) pro Liter Wasser, so stiegen sie in den Messkammern auf bis zu 800 Mikromol.

Das sorgte anfangs für ungläubiges Staunen. "Als wir diese Daten erhielten, dachten wir zunächst, die Sensoren wären fehlerhaft. Jede Studie in der Tiefsee hatte ergeben, dass Sauerstoff dort verbraucht wird, nicht gebildet", erzählt Sweetman. "Wir kalibrierten die Sensoren neu, aber die merkwürdigen Sauerstoff-Werte blieben im Lauf von zehn Jahren bestehen."

Als andere Verfahren die verblüffenden Resultate bestätigten, schaltete das Team den Chemiker Franz Geiger von der Northwestern University im US-Staat Illinois ein. Der gebürtige Berliner hatte 2019 im Fachblatt "PNAS" berichtet, dass Rost in Verbindung mit Salzwasser Elektrizität erzeugen kann. Ein ähnlicher Prozess, so die Vermutung, könnte an der Sauerstoff-Produktion beteiligt sein.
"Geobatterien" in der Tiefsee

Bekannt war, dass eine Spannung von 1,5 Volt ausreicht für die sogenannte Meerwasser-Elektrolyse - also die Aufspaltung des Wassers in Wasserstoff und Sauerstoff. In Geigers Labor untersuchte das Team nun vom Meeresboden gesammelte Manganknollen. In Verbindung mit Meerwasser maßen die Forschenden schon an einzelnen Knollen eine Spannung von bis zu 0,95 Volt. Und mehrere Knollen zusammen könnten mehr Spannung erzeugen als für die Elektrolyse erforderlich. "Es scheint, dass wir eine natürliche "Geobatterie" entdeckt haben", sagt Geiger.

"Die Messungen sind sehr belastbar", sagt Ko-Autor Sebastian Fuchs von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) in Hannover. Man habe verschiedene Verfahren genutzt und die Sauerstoff-Bildung sowohl am Meeresboden als auch im Labor nachgewiesen. Doch noch seien Fragen offen: So könnte etwa das Ablassen und Aufsetzen der Instrumente auf den Meeresboden die Resultate beeinflusst haben - zudem verharrte die Sauerstoffmenge nach der anfangs deutlichen Steigerung auf einem Niveau. "Wir kennen bislang weder das genaue Ausmaß noch den Zeitraum der Sauerstoff-Produktion", sagt Fuchs. Dafür sei weitere Forschung nötig.

Das betont auch der AWI-Experte Janßen: "Wir dürfen nicht anfangen, die nun gemessene Menge hochzuskalieren. Erst einmal muss sich zeigen, ob und wo der neue Prozess eine Rolle spielt." Eventuell könne es sich auch um lokale Phänomene handeln.