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Exploration

Schiefergas mit Hilfe von CCS

Die US-Regierung plant CO<sub>2</sub>-Speicher im Tongestein. Der Klimakiller könnte Erdgas aus dem Schiefer drücken.

Schiefergas mit Hilfe von CCS Schiefergas mit Hilfe von CCS
energlobe.de, Denny Rosenthal

Schiefer bietet riesige Potentiale zur Speicherung von Kohlendioxid aus Kraftwerken. Das CO2 drückt Erdgas aus dem Gestein, der neue Rohstoff könnte schmutzigere Kohle in der Stromerzeugung ersetzen. Diese Kombination aus Verpressung und Gasförderung ist die einzige Möglichkeit der USA und Chinas, ihre Emissionen deutlich zu senken.

Ein leichtes, flüchtiges Treibhausgas entwickelt in konzentrierter Form gewaltige Kräfte: Tonnen von Kohlendioxid aus der Filteranlage eines Kohlekraftwerks werden verdichtet, verflüssigt und von Pumpen durch eine Metallröhre drei Kilometer tief in den Boden gepresst. Die Druckwelle breitet sich im Untergrund weitflächig aus und dringt bis in die kleinsten Poren. Schiefer, ein harter, schwarzer oder brauner Ton, bricht auf und gibt einen Schatz frei, der darin seit Urzeiten lagert: Erdgas. Der Rohstoff wird aufgefangen und zur Stromerzeugung genutzt, das CO2 nimmt dessen Platz ein: Es wird vom Schiefer aufgesaugt. Was noch futuristisch klingt, weckt bei Politik und Wirtschaft in den USA große Hoffnungen.  

Tauschverhältnis von fünf zu eins

Die CO2-Verpressung verspricht eine deutliche Steigerung der Gasausbeute; Fachleute nennen das Enhanced Gas Recovery. Fünf Moleküle Kohlendioxid verdrängen ein Erdgas-Molekül. Das haben die ersten Forschungsarbeiten auf diesem Gebiet ergeben, die der Geologe Brendan Nuttall vom Kentucky Geological Survey im Auftrag der US-Regierung 2005 durchgeführt hat. Einerseits würde auf diese Weise mehr Gas gefördert, bei dessen Verbrennung nur halb so viel CO2 entsteht wie bei der von Kohle. Gleichzeitig könnten Emissionen theoretisch im Schiefer gebunden werden. Wieviel, ist aber noch nicht abschließend geklärt. 

Marcellus Feld fasst 168 Milliarden Tonnen CO2

Allein in dem größten zusammenhängenden Schiefervorkommen der USA, dem Marcellus Feld, welches sich über vier Bundesstaaten an der Ostküste erstreckt, könnten im besten Fall 168 Milliarden Tonnen Kohlendioxid gespeichert werden. Das geht aus einer Studie des National Energy Laboratory hervor, einer Forschungseinrichtung des US-Energieministeriums. Zum Vergleich: Die US-Energiewirtschaft stößt jährlich etwa sechs Milliarden Tonnen aus. Die sogenannte Devonian Schieferschicht in Kentucky hat laut Studie eine Kapazität von etwa 28 Milliarden Tonnen. Ähnlich groß wird das Speichervolumen des „Barnett Shale“ von Experten geschätzt. Weitere Vorkommen werden noch untersucht.

Energieministerium testet „CO2-Fracs“

Bislang wird zum Aufbrechen des Schiefers, beim sogenannten Hydraulic Fracturing, überwiegend Wasser verwendet, und zwar in rauen Mengen. Ökoaktivisten in den USA laufen Sturm dagegen. „CO2-Fracs“ bieten demgegenüber technische Vorteile und senken den Wasserverbrauch. Deshalb werden sie im Rahmen eines Forschungsprogrammes der Regierung seit 2003 getestet. „Das Energieministerium hat im Osten Kentuckys und anderswo Fracs durchgeführt, bei denen Kohlendioxid anstelle von Wasser verwendet wurde“, erläutert Geologe Nuttall im Gespräch mit energlobe.de. Großtechnisch sei das Verfahren aber noch nicht zum Einsatz gekommen. „Die Kosten und die Verfügbarkeit von CO2 hätten dies verhindert. Außerdem müssen weitere technische Probleme gelöst werden. Unter anderem gilt es zu verhindern, dass sich beide Gase vermischen und aufwendig getrennt werden müssen.

Saline Aquifere scheiden als Speicher aus

Voraussetzung für die ehrgeizigen Pläne ist die Markteinführung der CCS-Technik zur Abscheidung und unterirdischen Speicherung von CO2. In den USA laufen erste CCS-Kraftwerke zu Testzwecken bereits auf Hochtouren. Enhanced Gas Recovery ist nach Ansicht des Geologen Mark Zoback von der Stanford University „die einzige Möglichkeit für die USA und China, ihre Emissionen signifikant zu senken“. Eine reine Speicherung in ausgefördertem Schiefer scheidet mehr oder weniger aus. Schließlich würde das Kohlendioxid durch die vielen Risse, die bei der Produktion entstanden sind, aus dem Gestein entweichen. Eine weitere Option, die Speicherung des Treibhausgases in salinen Aquiferen – also salzwasserführenden Gesteinsschichten – scheidet laut Zoback aus.  Interessant ist die Begründung: Dies hätte eine wesentlich höhere seismische Aktivität, sprich Erdstöße, zur Folge.

Bleibt das Kohlendioxid im Boden?

Entscheidend wird sein, ob und wie schnell das Kohlendioxid tatsächlich vom Schiefer absorbiert wird und somit im Boden bleibt. Laut der Studie des Energieministeriums muss dies näher erforscht werden. Der österreichische Geo-Ingenieur Gerhard Thonhauser, der ein internationales Forschungsprogramm zu umweltfreundlichen Bohrmethoden leitet, ist äußerst skeptisch. Er glaubt, dass das Kohlendioxid zusammen mit dem Erdgas wieder ans Tageslicht gefördert wird. Kohlendioxid aus CCS-Anlagen könnte auch in anderen Bereichen zum Einsatz kommen, etwa in der finanziell lukrativeren Ölförderung. Um den Wertstoff CO2 ist längst ein Wettlauf im Gange.

Weitere Informationen:

Wie die Schiefergasförderung mit Hilfe von CO2 aus CCS-Kraftwerken funktioniert, erklärt der Geophysiker Mark Zoback von der Stanford University in einem kurzen Videoclip auf You Tube.

Die Studie "Impact of the Marcellus Shale Gas Play on Current and Future CCS Activities" des National Energy Technology Laboratory, US Energy Department, vom August 2010

"Analysis of Devonian Black Shales in Kentucky for Potential Carbon Dioxide Sequestration and Enhanced Natural Gas Production" Final Report von Brendan Nuttall vom Kentucky Geologic Survey von 2005

»DIE KRISE DER IDEE VON EINER WELTORDNUNG

(IST) DAS ULTIMATIVE INTERNATIONALE

PROBLEM VON HEUTE«

Henry Kissinger,„World Order”, August 2014