Da die Welt dekarbonisiert wird, könnte Schwefelsäure knapp werden

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Ein Übergang zu mehr alternativen Energiequellen und weg von der Produktion fossiler Brennstoffe ist insgesamt positiv für die Welt. Aber es gibt einen unerwarteten Nebeneffekt – eine mögliche weltweite Verknappung der Schwefelsäureversorgung.

Achtzig Prozent der weltweiten Schwefelsäure sind das Nebenprodukt der Produktion fossiler Brennstoffe. Die Reduzierung von Kohle, Öl und Erdgas bedeutet, dass weniger Schwefelsäure produziert wird. Das ist wichtig, da Schwefelsäure für die Herstellung von Düngemitteln sowie für umweltfreundliche Technologien wie Sonnenkollektoren und Batterien von entscheidender Bedeutung ist.

Ira spricht mit Mark Maslin, Professor für Erdsystemwissenschaften am University College London, über seine neuesten Forschungsergebnisse, die auf einen drohenden Schwefelmangel hinweisen.

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Mark Maslin ist Professor für Erdsystemwissenschaften am University College London in London, England.

IRA FLATOW: Dies ist Science Friday. Ich bin Ira Flatow. Die Dekarbonisierung ist ein Nettogewinn für die Welt, oder? Reduzieren Sie die Produktion fossiler Brennstoffe und reduzieren Sie den CO2-Ausstoß. Aber es gibt einen unerwarteten Nebeneffekt. Möglicherweise stehen wir vor einem weltweiten Mangel an Schwefelsäure – Sie wissen schon, dem ätzenden Stoff, der in Ihrer Autobatterie enthalten ist.

Es stellt sich heraus, dass 80 % der weltweiten Schwefelsäure das Nebenprodukt der Produktion fossiler Brennstoffe ist. Reduzieren Sie die Kohle-, Öl- und Erdgasproduktion und senken Sie unsere Schwefelversorgung. Schwefelsäure ist für die Herstellung umweltfreundlicher Technologien wie Solarpaneele und Batterien sowie für die Düngemittelproduktion von entscheidender Bedeutung. Mark Maslin, Professor für Erdsystemwissenschaften am University College London in London, England, gesellt sich jetzt zu mir, um mehr über dieses potenzielle Problem zu erklären. Willkommen zum Wissenschaftsfreitag.

MARK MASLIN: Es ist eine Freude dabei zu sein.

IRA FLATOW: Schön, dass Sie dabei sind. Lassen Sie uns zunächst darüber sprechen, warum Schwefel für die Weltwirtschaft so wichtig ist. Wofür wird es verwendet?

MARK MASLIN: Schwefel wird also verwendet, um Dinge tatsächlich aufzulösen. Und was wirklich wichtig ist, ist, dass es Gestein auflöst. Für die Düngemittelproduktion löst es also die Phosphatgesteine ​​auf und entfernt das Phosphat, denn wir wissen, dass wir sowohl Stickstoff als auch Phosphat benötigen, wenn wir das Land tatsächlich für die Landwirtschaft düngen wollen. Es ist also eine sehr, sehr schnelle Möglichkeit, die Steine ​​aufzulösen und herauszubekommen.

Aber es löst auch Gestein auf, um an die lebenswichtigen Metalle zu gelangen. Wir denken also an Lithium. Wir beschäftigen uns beispielsweise mit Nickel und dergleichen, die für die Herstellung leichter Batterien für unsere Elektroautos, aber auch für Solarpaneele unerlässlich sind. Und um Ihnen ein Beispiel zu geben: Diese Metalle sind sehr selten. Selbst wenn sie in einem reichhaltigen Flöz vorkommen, machen sie nur etwa 1 % des Gesteins aus. Was also passiert, ist, dass Sie diese Schwefelsäure verwenden, 99 % davon auflösen und diese wertvollen Metalle zurücklassen.

IRA FLATOW: Und bevor ich Ihre Forschung gelesen habe, wusste ich nicht wirklich, für wie viele Zwecke Schwefel verwendet wurde. Was hat Ihr Interesse daran geweckt?

MARK MASLIN: Ich schaue mir immer diese Systeme an, wie die Weltwirtschaft funktioniert und wie alles miteinander verbunden ist. So stoppt beispielsweise die Invasion der Ukraine den Getreideexport aus der Ukraine in den Rest der Welt, was wiederum zu einem Anstieg der Lebensmittelpreise in Afrika führt. Wir leben also in einer sehr vernetzten Welt.

Und wenn wir uns mit der Dekarbonisierung befassen, haben wir untersucht, wie sich dies auf viele verschiedene Mineralien und Metalle auswirken würde. Und plötzlich stellten wir fest, dass Schwefel vergessen worden war. Und der Grund, warum es in Vergessenheit geraten ist, liegt darin, dass es das fünfthäufigste Element auf dem Planeten Erde ist. Es gibt also eine riesige Menge davon, außer dass alles in Gestein eingeschlossen ist, während wir jetzt schönen Schwefel in seiner eigentlichen gelben, elementaren Form erhalten, indem wir ihn aus fossilen Brennstoffen gewinnen.

Und wir müssen das tun, weil die Gesetzgebung auf der ganzen Welt besagt, dass Unternehmen, die fossile Brennstoffe betreiben, ihr Gas, Öl und Kohle reinigen sollen, weil wir den Schwefel in den eigentlichen fossilen Brennstoffen nicht haben wollen, denn wenn er verbrannt wird, entsteht Schwefeldioxid. wodurch saurer Regen entsteht. Das ist schlecht. Also im Grunde genommen bitte loswerden.

IRA FLATOW: Werden sie es also los? Ich meine, sind wir in der Lage, Schwefel und diese Erze sicher und umweltfreundlich abzubauen?

MARK MASLIN: Das große Problem besteht darin, dass wir den Schwefelabbau vermeiden wollen, und der Grund, weshalb wir diesen Artikel unbedingt herausbringen wollten, denn die Art und Weise, wie man Schwefel tatsächlich abbaut, besteht darin, wirklich heißen, überkritischen Dampf zu pumpen – also im Grunde genommen unglaublich heißes Wasser – durch Gesteine, wodurch dann der eigentliche Schwefel aus diesen Sedimentgesteinen herausgelöst wird. Und was Sie tun, ist, dass Sie diese Schwefelsäure am anderen Ende herausholen. Und diese Schwefelsäure, die man dann sammelt und dann um die Welt weitergibt.

Das verursacht also zwei Probleme. Erstens lösen Sie beim Auflösen des Schwefels auch andere Schadstoffe wie Quecksilber und natürlich Arsen auf, die in das Wasser der Umgebung gelangen können. Das ist also wirklich schlimm. Zweitens muss man dann Schwefelsäure um die Welt transportieren, was tatsächlich gefährlich und schwierig ist, wohingegen der Transport des gelben Schwefelfeststoffs und die anschließende Herstellung der Schwefelsäure vor Ort dort, wo man sie braucht, viel sicherer und einfacher ist.

IRA FLATOW: Ist es also möglich, das gelbe Zeug stabiler um die Welt zu transportieren?

MARK MASLIN: Nein, denn die einzige Möglichkeit, tatsächlich festen Schwefel zu gewinnen, besteht entweder aus fossilen Brennstoffen oder man kann ihn tatsächlich aus Vulkanen abbauen. In Indonesien gibt es also viele Menschen, die es an den Seiten von Vulkanen abbauen, den gelben Stein buchstäblich abschlagen und ihn zum Einsturz bringen. Aber das ist ein sehr kleiner Maßstab. Ich meine, wir brauchen Millionen und Abermillionen Tonnen Schwefel. In unserem Papier schlagen wir also vor, wie wäre es mit einer Reduzierung des Bedarfs an Schwefelsäure, was dann den Bedarf an Schwefel verringert und hoffentlich die Ausweitung des Bergbaus in den nächsten Jahren stoppen wird.

IRA FLATOW: Ich verstehe. Wie kann man also den Bedarf an Schwefelsäure reduzieren?

MARK MASLIN: Nun, das Erste ist, wenn Sie an die Düngemittel denken, Phosphat. Warum neues Phosphat herstellen, wenn wir es recyceln könnten? Es gibt also viel Phosphat in unserem Abwasser. Es gibt also wirklich interessante Systeme, bei denen wir das Abwasser tatsächlich recyceln und das Phosphat herausbekommen könnten und eine Art Kreislaufwirtschaft haben, bei der wir Düngemittel herstellen, es auf das Land bringen, es in unser Abwasser gelangt, es dann zurückgewinnen und ausbringen es zurück auf das Land. Wir können also anfangen, über eine viel stärker kreislauforientierte Wirtschaft nachzudenken.

Auch wenn es um Metalle geht: Warum können wir Dinge nicht recyceln? Wir setzen uns dafür ein, dass alle unsere Produkte, seien es unsere Computer, unsere Telefone oder unsere elektrische Batterie in unserem Auto, vom ersten Tag an recycelbar sein sollten. Und deshalb können wir all das Lithium, das wir brauchen, all das Nickel und all diese anderen Metalle tatsächlich zu einem großen Teil recyceln, weil wir all das Material, das wir bereits abgebaut haben, zurückbekommen können, was den schädlichen Abbau verringert, aber auch bedeutet Wir brauchen nicht so viel Schwefelsäure.

IRA FLATOW: Und was ist mit all diesen neuen Batterien, von denen ich höre, die Schwefel anstelle einiger dieser Seltenerdelemente verwenden können?

MARK MASLIN: Nun, das ist wiederum eine Art Balanceakt. Bedeutet der Schwefel in den Batterien, dass Sie weniger Lithium benötigen, was bedeutet, dass Sie weniger Schwefelsäure benötigen? Denn wenn man darüber nachdenkt, verbraucht man für den Abbau von beispielsweise Kobalt etwa die 250-fache Menge Schwefelsäure wie das gewonnene Nickel. Wenn Sie also beispielsweise 10 Gramm Metall durch 10 Gramm Schwefel in Ihrer eigentlichen Batterie ersetzen können, werden Sie bei diesem Balanceakt natürlich gewinnen.

Aber wir müssen über neue Batterien nachdenken. Und hier kommt die neue Technologie ins Spiel. Können wir tatsächlich Batterien bauen, die weniger seltene Metalle verwenden, die einfacher zu recyceln sind, die tatsächlich eine viel höhere Speicherkapazität und auch eine längere Lebensdauer haben? Und die Technologie beschleunigt sich so schnell.

IRA FLATOW: Wenn wir keinen Weg finden und Ihren Rat nicht befolgen und viele dieser Dinge und Abfälle recyceln, wird es dann zu einer weltweiten Schwefelknappheit kommen?

MARK MASLIN: Es wird in Zukunft einen Mangel geben, wenn wir uns nicht jetzt tatsächlich darum kümmern. Und was passieren wird, ist, dass verschiedene Branchen in der Lage sein werden, den höheren Preis zu zahlen. Wenn Sie also darüber nachdenken, ist die Metallindustrie – eine Tonne Lithium ist viel teurer und profitabler als eine Tonne Dünger.

Wir gehen also davon aus, dass grüne Technologien möglicherweise die Düngemittelindustrie übertreffen würden. Und das bedeutet, dass Düngemittel teurer würden, die Lebensmittelproduktion teurer würde und daher natürlich auch die Lebensmittel, die wir in den Regalen kaufen, teurer wären. Wir versuchen also, ein Jahrzehnt im Voraus zu warnen und zu sagen: Schauen Sie, wir können diese Krise vor uns sehen. Warum nicht tatsächlich etwas dagegen tun?

IRA FLATOW: Glauben Sie, dass das passieren wird? Sind Sie diesbezüglich optimistisch?

MARK MASLIN: Nun, ich denke, wir beginnen, auf sehr unterschiedliche Weise zu denken. Ich denke, wir fangen an, systematisch über die Auswirkungen auf die Dekarbonisierung der Welt nachzudenken, wie wir tatsächlich ausreichend erneuerbaren Strom produzieren, wie wir ihn tatsächlich transportieren und wie wir ihn auf umweltfreundliche Weise speichern. Und auch hier denke ich, dass wir, da die Menschen jetzt ganzheitlicher und vernetzter denken, diese Ressourcenkrisen in den Mix einbeziehen und herausfinden können, wie wir sie tatsächlich abmildern können.

IRA FLATOW: Vielen Dank, Dr. Maslin, dass Sie sich heute die Zeit genommen haben, bei uns zu sein.

MARK MASLIN: Vergnügen.

IRA FLATOW: Mark Maslin, Professor für Erdsystemwissenschaften am University College London, natürlich in London, England.

Shoshannah Buxbaum ist Produzentin für Science Friday. Sie fühlt sich besonders zu Geschichten über Gesundheit, Psychologie und Umwelt hingezogen. Sie ist eine stolze gebürtige New Jerseyerin und teilt gerne ihre Meinung darüber mit, warum der Staat etwas mehr Liebe verdient.

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