Satelliten helfen bei der Bekämpfung von Methanlecks

Satelliten entwickeln sich zu einem leistungsstarken neuen Instrument im Kampf gegen Methanemissionen. Methan ist zwar in der Atmosphäre viel kurzlebiger als Kohlendioxid, aber es speichert Wärme wesentlich stärker, weshalb eine rasche Reduzierung dieser Emissionen unerlässlich ist, um die Erderwärmung kurzfristig zu verlangsamen. Die gleiche Satellitentechnologie, die die Methanüberwachung im Öl- und Gassektor revolutioniert hat, wird nun auf eine weitere wichtige Quelle angewendet – Deponien.

Bild:ESA/Planetary Visions

Da Methan über einen Zeitraum von 100 Jahren 28-mal stärker Wärme speichert als Kohlendioxid und über einen Zeitraum von 20 Jahren sogar 80-mal stärker, stehen Verpflichtungen zur Emissionsreduzierung ganz oben auf der internationalen Agenda, darunter die Global Methane Pledge, die eine Reduzierung um 30 Prozent bis 2030 zum Ziel hat.

Deponien sind potenzielle Quellen, die über 10 Prozent der vom Menschen verursachten Methanemissionen ausmachen.

Kartierung von Methan über einer Deponie

Um zu testen, wie die weltraumgestützte Erkennung dabei helfen kann, Lecks zu finden und anschließend zu beurteilen, ob Reparaturen erfolgreich waren, hat sich die Europäische Weltraumorganisation mit führenden Wissenschaftlern und den Betreibern der Deponie Las Dehesas (Stadtverwaltung Madrid und deren Betreibergesellschaft Urbaser) zu einer Fallstudie in Spanien zusammengetan und damit einen neuen Maßstab für die Methanverfolgung im Abfallsektor gesetzt.

Seit Frühjahr 2025 werden mithilfe von Bodenuntersuchungen, mit Sensoren ausgestatteten Flugzeugen und Satelliten gleichzeitige Messungen der Methanemissionen durchgeführt, um eine Deponie 18 Kilometer südöstlich von Madrid zu bewerten.

Das Forschungsteam unter der Leitung von Harjinder Sembhi von der Universität Leicester führte im Rahmen der laufenden Arbeiten innerhalb und neben dem MEDUSA-Projekt der ESA-Klimaschutzinitiative eine hochauflösende Bewertung der Deponie Las Dehesas und ihrer Umgebung durch.

Daten aus der Sentinel-5P-Mission der ESA liefern einen umfassenden Überblick über Methan in ganzen Regionen, und hochauflösende Instrumente wie die von GHGSat – einem kanadischen Anbieter von Emissionstechnologie, der Satelliten und Flugzeuge einsetzt – können diese Informationen nutzen, um die genauen Quellen zu lokalisieren.

Im Mai 2025 nahm der 25 × 25 Meter große Sensor von GHGSat, der Leckagen von nur etwa 100 Kilogramm pro Stunde erkennen kann, detaillierte Momentaufnahmen von Methanwolken über der Deponie in Madrid auf. Gleichzeitig flogen Forschungsflugzeuge, die mit ähnlichen Methan-Detektionsinstrumenten ausgestattet waren, tief über das Gelände und erstellten ultrafeine Karten mit einer Auflösung von 1 Meter, mit denen selbst winzige Lecks von nur 5 Kilogramm pro Stunde lokalisiert werden konnten.

Die Untersuchungen wurden dann im September und Oktober wiederholt, um die Auswirkungen der Reparaturarbeiten im Sommer zu bewerten, zu denen die Wartung von Gasauffangbrunnen und Pipelines sowie Anpassungen an der Art und Weise, wie die Oberfläche der Deponie bewirtschaftet wird, gehörten.

„Durch die Kombination der Häufigkeit hochauflösender Satellitenmessungen mit der gezielten Betrachtung hochauflösender Luftmessungen können wir ein beispielloses Verständnis dafür gewinnen, wie sich Methan aus Deponien verhält. Diese Erkenntnisse ermöglichen es den Betreibern, Lösungen effektiver zu entwickeln und letztendlich eine bedeutende Emissionsreduzierung zu erzielen“, sagte Dan Wicks, Geschäftsführer von GHGSat in Großbritannien.

„Wir hatten ein sehr klares Ziel: mithilfe von Satelliten- und Flugzeugmessungen Lecks zu erkennen und Sanierungsmaßnahmen vor Ort zu steuern“, erklärt Dr. Aben, der im Rahmen des MEDUSA-Projekts die Bewertung von Methandatenprodukten aus einer Vielzahl von Satelliten leitet.

„Die von uns erstellten Methankarten bieten eine Möglichkeit, sich an den Maßnahmen vor Ort zu beteiligen, diese zu steuern und Beobachtungen in konkrete Maßnahmen umzusetzen.“

Zusammenarbeit als Schlüssel zum Klimaschutz

Entscheidend für den Erfolg der Studie waren die Offenheit und die enge Zusammenarbeit zwischen dem Stadtrat von Madrid und den Betreibern der Deponie Las Dehesas im Technologiepark Valmendigómez sowie den Forschungspartnern, darunter die ESA, GHGSat, die Universität Leicester in Großbritannien, die niederländische Weltraumforschungsorganisation (SRON), das Internationale Methanemissionsobservatorium (IMEO) und die Dänische Technische Universität (DTU).

María José Delgado, Generaldirektorin des Technologieparks Valdemingómez, bekundet die Bereitschaft des Stadtrats von Madrid, an diesem innovativen Projekt mitzuarbeiten, das den Vergleich verschiedener Technologien zur Erkennung flüchtiger Biogasemissionen aus Deponien ermöglicht und damit die Umweltkontrolle bei der Deponiebewirtschaftung verbessert und zum Kampf gegen den Klimawandel beiträgt.

Die Weitergabe von Details zu den Aktivitäten vor Ort und die zeitliche Abstimmung der routinemäßigen Überwachung vor Ort mit Beobachtungen aus der Luft lieferten dem Wissenschaftsteam wichtige Kontextinformationen. Die schnelle Analyse und Kartierung durch die Forscher half wiederum dabei, Leckstellen und deren Dauerhaftigkeit zu identifizieren, um die Sanierungsmaßnahmen des Deponiebetreibers zu steuern.

Durch die Konzentration auf den Abfallsektor zielt die Fallstudie darauf ab, satellitengestützte Wege zur Reduzierung oder Vermeidung von Emissionen aufzuzeigen, ähnlich wie dies bereits erfolgreich bei Öl- und Gasanlagen geschehen ist. Im Gegensatz zu Industrieanlagen sind Emissionen aus Deponien jedoch schwieriger zu mindern, aber diese Übung zeigt, dass das Potenzial dafür vorhanden ist.

Dr. Sembhi von der Universität Leicester sagte: „In vielen Fällen konnte der Betreiber die Leckstellen überprüfen, während wir die Datenberichte verbreiteten, und Maßnahmen priorisieren.

„Die Deponiegasproduktion ist in der Regel diffus und wird durch dynamische und sich ändernde Aktivitäten vor Ort sowie durch den möglichen Einfluss der vorherrschenden Wetter- und Bodenbedingungen beeinflusst.

„Anhand dieser neuen Beobachtungen, Standortinformationen und lokalen meteorologischen Daten untersuchen wir die Faktoren, die das Auftreten und die Dauerhaftigkeit von Leckagen beeinflussen. Ein besseres Verständnis sollte dazu beitragen, die Emissionen besser zu quantifizieren und praktische Maßnahmen zur Reduzierung oder Vermeidung von Emissionen zu entwickeln.

Frühere satellitengestützte Untersuchungen der Methanemissionen aus Deponien haben nur eine geringe Korrelation mit den gemeldeten oder modellierten Emissionsschätzungen auf Anlagenebene ergeben, was auf große Unsicherheiten im aktuellen Verständnis hindeutet.

„Die Möglichkeit, mit dem Betreiber zusammenzuarbeiten, kann uns helfen, den Einsatz der Fernerkundung zu optimieren und die Überwachung zu verbessern. So können wir die Gründe für die Diskrepanz zwischen den satellitengestützten und den anlagenberechneten Methanemissionen ermitteln und zu einer tatsächlichen Emissionsreduzierung führen“, fügte Dr. Sembhi hinzu.

Timon Hummel, Missionsmanager für Atmosphärenmissionen bei der ESA, fügte hinzu: „Satelliten können Methanemissionen schneller und mit weitaus größerer Präzision als je zuvor erkennen und quantifizieren. Mit diesen neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen hat die Abfallwirtschaft das Potenzial, wirksame Maßnahmen vor Ort zu beschleunigen und reale Emissionsminderungen zu erzielen, um die sektoralen, nationalen und globalen Bemühungen zur Begrenzung der Erderwärmung auf 1,5 Grad Celsius im Einklang mit dem Pariser Abkommen zu unterstützen.“

Die Ergebnisse der Feldstudie werden voraussichtlich Anfang 2026 vorliegen, wobei die Bewertung der Wirksamkeit der Sanierungsmaßnahmen derzeit noch läuft.

Dr. Sembhi merkte an: „Die Erkennung ist nur die eine Seite der Medaille. Wir bewerten derzeit, wie robust und nachhaltig die Sanierungsmaßnahmen hinsichtlich der Beseitigung von Leckagen sind. Nach Abschluss dieser Arbeiten werden wir unser Wissen über die Überwachung und Quantifizierung von Emissionen im Abfallsektor erweitern und gleichzeitig die Grundlagen für eine satellitengestützte Überwachung von Methanemissionen aus Deponien schaffen, um Städte und Abfallentsorger bei der Reduzierung ihrer Emissionen zu unterstützen.“

Quelle (Englisch): https://www.esa.int/Applications/Observing_the_Earth/Space_for_our_climate/Satellites_help_tackle_landfill_methane_leaks