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Alt 14.01.2013, 17:20   #1   Druckbare Version zeigen
Godwael Männlich
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Fracking ohne Wasser - die umweltfreundliche Option? - Technik

Hinter der aktuellen Debatte um das Fracking steht die verlockende Aussicht auf sehr, sehr viel Gas, das auch unter Deutschland in undurchlässigen Gesteinen eingeschlossen ist, und das wir sehr gut gebrauchen könnten. Konservativ geschätzt[1] entspricht die förderbare Menge hierzulande mindestens dem Fünffachen der konventionellen Erdgasreserven.

Damit könnte man ganz Deutschland mindestens etwa ein Jahrzehnt lang mit Gas versorgen. In den USA hat der Boom Gas bereits so billig gemacht, dass es die Kohle verdrängt.[2] Dem gegenüber stehen Risiken für die Umwelt, die so schwerwiegend sind, dass nicht nur Umweltverbände und besorgte Bürger dagegen sind, sondern auch das Umweltministerium sich derzeit querstellt.

Nun hat sich das Wirtschaftsministerium extra von der BGR auflisten lassen, warum die Bedenken des BMU gegen Fracking und das damit geförderte unkonventionelle Gas unberechtigt sind. Und nicht nur das, die Argumente sind anscheinend sogar dermaßen überzeugend, dass die Öffentlichkeit sie bis auf Weiteres nicht vollständig zu sehen bekommen soll. Sicher ist sicher. Unumstritten sind allerdings zwei Aspekte: Erstens verbraucht Fracken enorm viel Wasser, und zweitens fällt dieses Wasser in verschmutzter Form wieder an und muss irgendwie sachgerecht entsorgt werden.

Propan statt Wasser

Seit einiger Zeit ist tatsächlich ein neues Verfahren im Gespräch, das wohl mit deutlich weniger Wasser auskommt. Es nennt sich Liquefied Petroleum Gas Fracturing, verwendet Propan statt Wasser als Druck aufbauendes Fluid und stammt aus Kanada, wo es schon praktisch eingesetzt wird. Der Name ist ein Bisschen irreführend, denn natürlich verwendet man nicht das Gas, sondern verflüssigt Propan unter Druck, bevor man es in die Bohrung pumpt.

Das Fracking selbst funktioniert ganz wie mit Wasser: Eine Bohrung führt in die Tiefe, dichte Gesteinsschicht, die das Gas enthält, und verläuft innerhalb der Formation etwa einen Kilometer weit horizontal. In diese Bohrung presst man die Flüssigkeit mit einem Druck von mehreren hundert Bar, so dass in der gashaltigen Gesteinsformation radiale Risse entstehen, die einige zehn bis etwas über hundert Meter lang sind. Durch diese Risse kann das Gas dann aus dem Gestein entweichen.



Das Prinzip der hydraulischen Rissbildung, zusammen mit potenziellen Umweltrisiken. Bild: Wikipedia/Mike Norton, CC BY-SA

Wie Wasser muss man natürlich auch Propan mit einer ganzen Reihe Zusatzstoffen versetzen, zuerst einmal Gelbildner, um die Viskosität zu erhöhen. Das Fracking-Fluid sorgt nicht nur für den hydraulischen Druck, sondern transportiert auch Sand oder anderes granulares Material, das die neu geöffneten Spalten im Gestein offen hält. Dazu muss es eine gewisse Viskosität haben, damit sich der Sand nicht absetzt. Da flüssiges Propan nur einen Bruchteil der Viskosität von Wasser hat, bestehen die Mischungen zu bis zu zehn Prozent aus einem Geliermittel, üblicherweise einem Phosphorsäureester. Außerdem enthält die Mischung noch andere Stoffe, z.B. Biozide, damit die Risse nicht mit Bakterien zuwachsen, und diverse andere, die dafür sorgen, dass die Risse im Gestein offen bleiben und möglichst viel des Gases im Gestein heraussickert.

Fracking-Chemikalien im Grundwasser

Kritiker befürchten, dass diese Risse gegebenenfalls bis zu einem Grundwasserleiter durchdringen können und so die Fracking-Flüssigkeit ins Trinkwasser gelangt. Das gilt unter Experten als extrem unwahrscheinlich. Zum einen liegen die dichten, gashaltigen Schichten weit tiefer als die genutzten Grundwasserleiter, so dass beide durch hunderte bis tausende Meter Gestein getrennt sind. Die Risslänge beim Fracken wiederum ist durch die Energie begrenzt, die man mit der vorhandenen Technik in das Gestein einbringen kann - die nötigen kilometerlangen Klüfte könnte man mit hydraulischem Druck gar nicht erzeugen, selbst wenn man wollte.

Weniger klar ist, ob gegebenenfalls eine Verbindung zu natürlichen Kluftsystemen hergestellt werden kann, durch die dann Fluide ins Grundwasser sickern. Die BGR schreibt, das sei unmöglich, weil man dann gar keinen Druck fürs Fracking aufbauen könnte. Ich bin da nicht so wirklich überzeugt, zumal das Verhalten unterirdischer Störungszonen weit weniger gut verstanden ist, als wir das gerne hätten, cf. Erdbebenvorhersage.[3] In den USA gab es dafür in den letzten Jahren mehrere Fälle, in denen die EPA einen Zusammenhang zwischen Fracking und verschmutztem Grundwasser vermutete - allerdings gibt es inzwischen erhebliche Zweifel an den Methoden, auf denen diese Einschätzung basierte. Pauschal ausschließen würde ich die Möglichkeit jedenfalls nicht.

Das Propan-Verfahren hat auf jeden Fall den Vorteil, dass die Zusatzstoffe im Fracking-Fluid - und da gibt es einige - nicht mit eventuell durchsickernder Flüssigkeit zum Grundwasser migrieren können. Das hat einen ganz einfachen Grund: Das Propan wird durch hohen Druck verflüssigt, und wenn das Fracking erledigt ist, nimmt man den Druck einfach wieder weg, das Propan verdampft vollständig, die Fracking-Chemikalien bleiben im Bohrloch während das Gas an der Oberfläche wieder aufgefangen wird. Wenn es dann trotzdem zu einem kleinen Anteil durch Spalten aufsteigt, ist das weit weniger problematisch - Propan selbst ist ungiftig.

Weniger Wasser, weniger Dreck

Dass das Fracking-Fluid nach getaner Arbeit im Bohrloch komplett verdampft, erhöht auch die Ausbeute der Bohrung im Vergleich zur Wasser-Methode: Beim konventionellen Verfahren bleibt ein Teil der Flüssigkeit in der Formation und verstopft die mühsam geöffneten Risse wieder, was die Ausbeute reduziert. Zumal man das Propan ebenfalls auffangen und verkaufen kann.

Außerdem löst die Methode natürlich das eigentliche, unumstrittene ökologisches Problem des Frackings: Für die hydraulische Rissbildung benötigt man in einer durchschnittlichen Bohrung bis zu 35.000 Kubikmeter Wasser. Und die kommen nach dem Vorgang beladen mit Fracking-Chemikalien[4], gelösten Salzen und Schwermetallen und gelegentlich noch radioaktivem Siff wieder an die Oberfläche.

Und wo immer mit großen Mengen Flüssigkeit hantiert wird, gelangt gelegentlich auch was davon in die Umwelt - Beispiele sind aus den USA genug aktenkundig. Ganz zu schweigen von der Belastung für die Kläranlagen. Propan dagegen schleppt als Gas nur wenig gefährlichen Ballast mit an die Oberfläche und kann einfach aufgefangen und wiederverwendet werden. Nach diesem Bericht reduziert die Propan-Methode den Transportaufwand auch erheblich, es seien nur ein Viertel der LKW-Touren erforderlich, was die Umwelt entsprechend entlasten würde.

Kein Wundermittel

Also insgesamt mehr Effizienz, weniger Wasserverbrauch, weniger Schadstoffe - klingt auf jeden Fall schon ganz aussichtsreich. Allerdings hat die Sache noch ein paar Haken: Das Verfahren ist in Kanada schon ein paar mal ausprobiert worden und die Unternehmen zeigen sich beeindruckt von den Ergebnissen, aber natürlich rücken sie ihre Zahlen und Daten nicht raus - und so weiß man nicht so ganz genau, wie Propan in der Praxis abschneidet, was natürlich viele potenzielle Interessenten davon abhält, die Technik zu übernehmen. Die Industrie, das kommt hinzu, scheint auch insgesamt eher konservativ zu sein.

Außerdem ist die Methode technisch anspruchsvoller (und damit teurer): Propan unter Druck zu halten und am Verdampfen zu hindern ist eben doch noch ne andere Geschichte als Wasser in ein Rohr zu pumpen. Nicht zuletzt ist Propan brennbar und bildet explosionsfähige Gemische, es hat auch schon Unfälle gegeben.

Oberirdischer Teil einer Schiefergasbohrung in den USA.


Vor allem aber löst Propan bestenfalls die Probleme des Fracking-Prozesses selbst. Der jedoch ist nur ein kleiner Teil der eigentlichen Gasbohrung, und Umweltrisiken tun sich auch an anderen Punkten auf. Für die Bohrung selbst braucht man nach wie vor eine wasserbasierte Bohrflüssigkeit, und natürlich besteht hier ein gewisses Risiko, dass Schadstoffe ins Grundwasser übertreten. Bei vielen Bohrungen fallen außerdem natürliche salzhaltige Laugen an, die man entsorgen muss, und auch am beträchtlichen Landverbrauch samt oberirdischer Umweltgefährdung ändert das Propanverfahren nichts.

Andererseits sind das einfach die Risiken dabei, wenn man tiefe Löcher in die Erde bohrt, und das tut man hierzulande ja nun schon seit geraumer Zeit, seitdem Geothermie en vogue ist, sogar in großem Stil. Die Welt, respektive das Grundwasser, ist dabei nicht untergegangen - und das, obwohl auch das Fracking in der tiefen Geothermie anscheinend bereits gelegentlich vorkommt, um die Gesteine durchlässiger zu machen. Die Bedenken des UBA über mögliche Umweltrisiken sind zwar durchaus berechtigt, aber die Propan-Methode zeigt, dass sich solche Probleme mit technischen Mitteln durchaus lösen lassen. Entscheidend wird sein, dass die Politik den Willen hat, entsprechende Regelungen durchzusetzen, auch wenn das die Förderung verteuert.

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[1] Unter der Annahme, dass sich zehn Prozent des vorhandenen Gases gewinnen lassen. In tatsächlich operierenden Bohrungen kann der Anteil des geförderten Gases anscheinend aber schon mal 30 bis 35 Prozent erreichen.

[2] Mit der unerwarteten Konsequenz, dass der Preis für Kohle aus den USA stark gefallen ist und die Energieversorger hierzulande deswegen wieder mehr Kohlekraftwerke bauen.

[3] In den USA ist auch nachgewiesen, dass Grundwasser in Fracking-Regionen weitaus mehr Methan enthält als anderswo, bis hin zu den Bildern von brennbarem Gas aus Wasserhähnen, mit denen ja der Propagandafilm Gasland so viel Aufmerksamkeit erregte. Es ist allerdings nicht ganz klar, was dabei Ursache und was Wirkung ist: Die Branche weist in Zusammenhang mit solchen Vorkommnissen darauf hin, dass vorhandenes Methan auch auf natürliche Weise aus tieferen Schichten ins Grundwasser migrieren kann. Was aber wiederum im Widerspruch zu der Aussage steht, eine Verbindung zwischen den gasführender Formation und Grundwasserleitern sei prinzipiell nahezu unmöglich.

[4] Die Industrie wird nicht müde, darauf hinzuweisen, dass diese Substanzen unter einem Volumenprozent ausmachen und die Fracking-Flüssigkeit deswegen "nicht mehr giftig, d.h. nicht kennzeichnungspflichtig gemäß Chemikalienrecht" sei (Zitat BGR-Broschüre). Ich kann mir nicht helfen, dass sind zwei unterschiedliche Dinge. Zumal einige Fracking-Fluide offenbar mit Benzol mindestens einen carcinogenen Stoff enthalten (andere Carcinogene entstehen wohl später aus bestimmten Zusatzstoffen), und für die gibt es nach allgemeiner Konvention keine Schwelle, unterhalb derer sie als harmlos gelten.



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Quelle: Fischblog - Wissenschaft für alle
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