Ein Tiefsee-In-situ-Sensor zur Messung von gelöstem CO₂ in Tiefen bis zu 6.000 Metern, entwickelt vom Forschungsteam um Geng Xuhui und Guan Yafeng am Dalian-Institut für Chemische Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, hat kürzlich erfolgreiche Seetests in den Kaltwasseraustrittszonen des Südchinesischen Meeres absolviert. Der Sensor erreichte eine maximale Tiefe von 4.377 Metern und konnte erstmals die Datenkonsistenz mit importierten Sensoren nachweisen. Dieser Durchbruch markiert Chinas Eintritt in die internationale Führungsposition im Bereich der Tiefsee-Kohlenstoffkreislaufüberwachung und leistet einen entscheidenden technologischen Beitrag zur globalen Erforschung der Kohlenstoffsenken in den Ozeanen.
Technologische Durchbrüche: Hohe Druckbeständigkeit, hohe Präzision, Echtzeitkalibrierung
Das Team bewältigte zentrale Herausforderungen wie ein 75-MPa-Hochdruck-Wasser-Gas-Trennmembranmodul, eine Ulbricht-Kugel-Sonde mit langem optischen Weg und eine Technologie zur Selbstnullung vor Ort. Dadurch kann der Sensor in extremen Tiefseeumgebungen stabil arbeiten und CO₂-Anomalien in Kaltwasseraustrittszonen präzise erfassen. Im Vergleich zu herkömmlichen Laboranalysen ermöglicht diese Technologie eine kontinuierliche Echtzeitüberwachung vor Ort und verbessert so die Aktualität und Genauigkeit der Daten deutlich.
Anwendungsszenarien: Von Tiefsee-Kaltwasseraustritten bis zur globalen CO2-Bilanzierung
- Forschung zum Kohlenstoffkreislauf im Ozean: Der Sensor kann auf AUVs (autonomen Unterwasserfahrzeugen), Gleitern und anderen Plattformen zur Langzeitüberwachung des CO₂-Flusses in der Tiefsee eingesetzt werden und trägt so zur Aufklärung der Kohlenstoffsenkenmechanismen im Ozean bei.
- Ressourcenerkundung und ökologischer Schutz: In besonderen Ökosystemen wie Kaltwasseraustritten und hydrothermalen Quellen liefert die kombinierte Überwachung von CO₂ und Methan Daten zur Unterstützung der Gashydratentwicklung und ökologischen Bewertung.
- Klimapolitik und internationale Zusammenarbeit: Die Daten können in globale Kohlenstoffbeobachtungsnetzwerke (z. B. die SOCAT-Datenbank der NOAA) integriert werden und bieten eine wissenschaftliche Grundlage für die Emissionsreduktionsziele des Pariser Abkommens.
Branchentrends: Marktwachstum und technologische Integration
Der globale Markt für Messgeräte zur Bestimmung von gelöstem CO₂ wird voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 4,3 % wachsen und bis 2033 ein Volumen von 927 Millionen US-Dollar erreichen. Gleichzeitig treiben KI-Algorithmen und die Integration des Internets der Dinge (IoT) intelligente Verbesserungen der Sensorik voran, wie zum Beispiel:
- Die optischen CO₂-Sensoren der Hamilton Company, die sich durch ein elektrolytfreies Design zur Reduzierung der Wartungskosten auszeichnen, werden bereits in der biopharmazeutischen Echtzeitüberwachung eingesetzt.
- Die DOC-Technologie (Direct Ocean Carbon Capture), die auf hochpräzisen CO₂-Messungen basiert, wird von Startups wie Captura (mit dem Ziel, jährlich 1.000 Tonnen Kohlenstoff zu entfernen) entwickelt und benötigt Echtzeit-Kohlenstoffdaten aus dem Meerwasser.
Zukunftsaussichten
Angesichts der stark steigenden Nachfrage nach Tiefseeforschung und klimaneutralen Technologien sind Chinas eigenständig entwickelte Sensoren prädestiniert, eine Schlüsselrolle in der Tiefseeforschung und der blauen Kohlenstoffwirtschaft zu spielen. Der nächste Schritt besteht in der Miniaturisierung und Kostensenkung der Sensoren für breitere kommerzielle Anwendungen.
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Veröffentlichungsdatum: 08.07.2025