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In den Tiefen des Kivu-Sees im ostafrikanischen Graben lagern rund 60 Milliarden Kubikmeter Methan (CH4) und 285 Milliarden Kubikmeter Kohlendioxid (CO2). Das ist weltweit einzigartig und weckt auch kommerzielles Interesse. Einerseits ist die Methan-Konzentration so hoch, dass sich daraus über Jahrzehnte mehrere hundert Megawatt Strom produzieren lassen. Andererseits bedroht das Gasvorkommen die rund 2 Millionen Menschen, die rund um den See leben. Ein Vulkanausbruch in den Tiefen des Sees könnte zu einer plötzlichen Durchmischung des gesamten Sees führen. Das Gas könnte dann schlagartig austreten und Menschen und Tiere ersticken.
Das Wasserforschungsinstitut Eawag und andere Institutionen beobachten und erforschen daher seit vielen Jahren, wie sich die Gaskonzentrationen im See entwickeln. Messungen im Jahr 2004, an denen die Eawag beteiligt war, wiesen darauf hin, dass die CH4-Konzentrationen im See weiter ansteigen. Die Forschung ging deswegen bisher davon aus, dass der Kivu-See gegen Ende des 21. Jahrhunderts eine Gas-Sättigung erreichen könnte und die Gefahr einer spontanen Ausgasung stetig zunimmt.
Methan-Konzentrationen im See stabiler als bisher angenommen
Die neusten Messungen zeigen jedoch, dass die Methan-Konzentration im See seit den 1970er-Jahren relativ stabil ist oder nur sehr langsam ansteigt. Der See scheint sich fast in einem Gleichgewicht zu befinden. Auch ist der See noch weit von einer CH4-Sättigung entfernt, bei der es zu einer spontanen Ausgasung kommen kann. Die Gefahr eines verheerenden Gasausbruchs steigt also zurzeit nicht weiter an. Völlig gebannt ist die Gefahr jedoch nicht. Ein unterirdischer Vulkanausbruch könnte auch bei Konzentrationen weit unterhalb der Sättigung das Gas plötzlich freisetzen.
Weniger erfreulich sind die neuen Erkenntnisse für die langfristige Nutzung des Kivu-Sees als Energiequelle. Die beiden angrenzenden Staaten, Ruanda und die Demokratische Republik Kongo, hofften bisher, dass sich das aus dem See entnommene Gas rasch erneuert. So könnten sie kontinuierlich über einen langen Zeitraum hinweg Energie aus dem See gewinnen. Die neuen Messungen bedeuten aber, dass die Energiequelle sich nur langsam regeneriert. Ist erstmal das aktuell im See vorhandene Gas aufgebraucht, kann langfristig deutlich weniger Energie als bisher erwartet genutzt werden.
Messkampagne liefert zuverlässige Daten
Die neuen Erkenntnisse stammen von einer Messkampagne, die die Eawag im März 2018 gemeinsam mit dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung, der Universität Grenoble Alpes und dem Lake Kivu Monitoring Programme, Ruanda, durchgeführt hat. Die Forschungsgruppen setzten dabei unterschiedliche Messtechniken ein. Die Forschenden der Eawag pumpten kontinuierlich das Wasser-Gas-Gemisch aus dem See nach oben, trennten es in eine Gas- und eine Wasserphase und bestimmten die Gaskonzentration mit dem Mini-Ruedi, einem an der Eawag entwickelten mobilen Massenspektrometer. Die Forschenden des Helmholz-Zentrums füllten ihre Probebehälter direkt im See und untersuchten das Gas mithilfe der Gaschromatographie, und die Gruppe der Universität Grenoble Alpes erfasste das Methan direkt im See mittels Laser-Spektrometrie. So konnten die Forschenden drei unabhängige Datensätze erheben und miteinander vergleichen. Da die Datensätze grösstenteils innerhalb der Fehlergrenzen übereinstimmen, beurteilen die Forschenden sie als zuverlässig. Die Ergebnisse haben die Forschenden kürzlich in der Zeitschrift PLOS One publiziert.