Energietechnik Offene Fragen beim Fracking

In Pennsylvania wird mit Fracking Erdgas gefördert. Foto: dpa
In Pennsylvania wird mit Fracking Erdgas gefördert. Foto: dpa

Die Bundesregierung will die Erdgasförderung mittels Fracking streng regeln, vor allem weil sie eine Kontamination des Grundwassers befürchtet. Bei einer Diskussion an der Uni Stuttgart tauschen sich Umweltbundesamt und ExxonMobil über die Risiken aus.

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Stuttgart - Zum Unwort wurde „Fracking“ im Jahr 2010. Damals zeigte der Dokumentarfilm „Gasland“ die unrühmlichen amerikanischen Methoden und Umweltfrevel, aus dem Schiefergestein tief im Untergrund unter Texas oder Oklahoma neue Erdgasressourcen zu erschließen. Die Bilder von flammenden Wasserhähnen, aus denen Methan strömt und sich entzündet, gruben sich ins Gedächtnis ein – auch wenn diese Szenen vermutlich nicht mit den Gasbohrungen in direkter Verbindung standen. Auch hierzulande wird „gefrackt“. Die Menschen bekamen Angst.

„Das Fracking hat das Umweltbundesamt vor vier Jahren eiskalt erwischt“, sagt Bernd Kirschbaum, Geowissenschaftler beim UBA. Man war auf die Problematik nicht vorbereitet, potenzielle Gefahren waren nicht erkannt. Auch Industrievertreter zeigten sich überrascht: Fracking gehörte seit Langem zu den Standardprozeduren beim Erschließen von Erdgas. Deutsche Erdgasproduzenten wie Exxon Mobil und Wintershall hatten darin viel Erfahrung. Politiker zeigten sich bei der Inbetriebnahme neuer Bohrungen. Jetzt blieben die Politiker weg, beschreibt Harald Kassner, Chemiker bei Exxon Mobil, den Stimmungswandel. Kassner und Kirschbaum erläuterten dieser Tage am Kompetenzzentrum Umwelttechnik an der Universität Stuttgart den Stand der Diskussion.

Da Erdgas und auch Erdöl leichter als Wasser sind, steigen die Substanzen im porösen Muttergestein nach oben, bis sie sich unter einer undurchlässigen Schicht etwa aus Ton oder Salz sammeln. Dieses Reservoir lässt sich anbohren. Meist strömt der Rohstoff, der unter Druck steht, von selbst nach oben. Wenn die Erdgasquelle mit der Zeit zu versiegen droht, haben die Ingenieure die Option, das Reservoir weiter zu stimulieren: durch das Fracking. Sie pressen mit einem Druck von bis zu 800 bar eine Mischung aus Wasser, Sand und chemischen Zusätzen in den Untergrund. Dort, bei Tiefen von 5000 Metern, erzeugt der Druck Risse im Gestein. Die Sandpartikel setzen sich in den Rissen fest und halten diese offen. Somit kann das Gas leicht zur Bohrung strömen.

Der Chemiecocktail beim Fracking wird untersucht

Der Chemiecocktail in der Fracking-Flüssigkeit hat die Aufgabe, das Wasser-Sand-Gemisch überhaupt fließfähig zu machen, die Reibung beim Transport durch die Rohre zu verringern, die Korrosion des Stahlrohrs zu verhindern und das Wachsen von eingeschleppten Bakterien zu unterbinden. Ein bis zwei Stunden dauert das Fracking. Die Maßnahme kann die Wirtschaftlichkeit eines Bohrlochs um Jahre bis Jahrzehnte verlängern. Die Kritikpunkte: die Chemie ist giftig und der Wasserbedarf mit weit mehr als 2000 Kubikmetern pro Frack riesig. Eine Gefahr für das Grundwasser schließen die Fachleute bei Bohrtiefen von vielen Kilometern aus. Rund 300 Fracks gab es in Deutschland seit den 50er Jahren – ohne bekannt gewordene Unfälle oder größere Probleme.

Mit dem Fortschritt der Bohrtechnik und steigenden Energiepreisen nahmen die Ingenieure auch die sogenannten unkonventionellen Erdgasquellen ins Visier: Hier verbleibt der Rohstoff im Erdgas produzierenden Muttergestein, da es wegen der geringen Gesteinsporosität nicht aufsteigen kann. Die geringe Durchlässigkeit des Gesteins macht auch die Gewinnung unmöglich – es sein denn, man frackt. Die Schiefergasschichten liegen in Deutschland höher: Die Ingenieure teufen eine Bohrung auf etwa 1000 bis 2000 Meter ab und durchstoßen dann horizontal über mehrere Kilometer eine Schiefergasschicht. „Dort werden durch Fracken Risse von drei Millimetern Durchmesser und hundert bis hundertfünfzig Metern Länge erzeugt“, erklärt Bernd Kirschbaum vom Umweltbundesamt (siehe dazu die Infografik zur Förderung von unkonventionellem Erdgas). So zumindest die Theorie. Denn nach einigen Pilotbohrungen und Protesten in der Bevölkerung herrscht in Deutschland gewissermaßen ein Quasi-Moratorium gegen das Fracking, das die Bundesregierung nun offiziell bis 2021 etablieren möchte.

Es ist die Zeit der Gutachten. Wie schädlich sind die Chemikalien? Gefährden sie das Grundwasser? Können durch das Fracking Erdbeben entstehen? Das Umweltbundesamt, die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe sowie der Sachverständigenrat für Umweltfragen haben Stellung bezogen. Alle eint, dass niemand sich für ein grundsätzliches Verbot ausgesprochen hat, fasst Kirschbaum zusammen. Vielmehr verweisen sie auf Wissenslücken und mahnen ein bedachtes Vorgehen unter Einschluss der Öffentlichkeit bei jeder potenziellen Bohrung an. Nur der Sachverständigenrat wirft die Frage auf, ob das Heben des Schieferschatzes für die Energiewende sinnvoll sei.

Wie mit dem dreckigen Rückfluss umgegangen wird

Die Zwischenzeit haben Wissenschaft und Industrie für neue Erkenntnisse und Techniken genutzt. Harald Kassner von Exxon Mobil verweist etwa darauf, dass anstelle von früher 30 und mehr Chemikalien die Substanzmenge auf zwei reduziert werden konnte: einen Stabilisator für das Wasser-Partikel-Gemisch und einen Reibungsminderer. Letzterer sei zwar hautreizend, doch giftig, umwelt- oder wassergefährdend sei keine der Substanzen mehr. Der Industrievertreter verweist auch auf die hohen Standards hiesiger Bohrtechnik. Während es in den USA nicht ungewöhnlich sei, auf einem Schotterplatz zu bohren, sind hiesige Bohrgelände – von den Ausmaßen eines Sportplatzes – 15 Zentimeter dick mit Beton versiegelt, erläutert Kassner. Leckagen, so sie denn vorkommen, sowie Regenwasser würden in speziellen Gruben gesammelt und fachgerecht entsorgt.

Kassner erläutert auch, dass die Bohrungen aus mehreren Rohren bestünden und die Zwischenräume betoniert seien, um alles nach außen abzudichten. Damit sollen die Grundwasser führenden Schichten geschützt werden – vor dem geförderten Methan sowie der Frack-Flüssigkeit und dem sogenannten Flowback (Rückfluss). Damit sind jene natürlich vorkommenden Substanzen gemeint, die durch die Frack-Behandlung aus dem Untergrund herausgewaschen werden: Krebs erregende Kohlenwasserstoffe wie Benzol, Schwermetalle und radioaktive Stoffe.

Der Flowback wird über Tage gereinigt und entsorgt. Die großen Flüssigkeitsmengen machen aber Probleme. Sie werden entweder in stillgelegte Bohrungen zurück- gepumpt oder in die kommunale Abwasserreinigung gegeben. Es gibt aber auch Ansätze, das Frack-Fluid für den nächsten Einsatz zu recyceln, berichtet der Chemiker Johann Plank, der sich an der Technischen Universität München mit den Substanzen in der Frack-Flüssigkeit beschäftigt. Recyceln macht auch Sinn, da ein Bohrloch oft mehrmals durch Fracking stimuliert wird.

Zurückpressen von Wasser löst womöglich Erdbeben aus

Zudem mehren sich auch die Anzeichen, dass das Zurückpressen der Flüssigkeit genauso wie das Fracking selbst Mikroerdbeben auslösen kann. So berichtet ein US-amerikanisches Forscherteam in der Fachzeitschrift „Science“, dass das kleine Städtchen Jones in Oklahoma seit dem Jahr 2008 von 2547 Beben heimgesucht wurde. Nun gibt es im Umkreis von 20 Kilometern um Jones zwar keine nennenswerten Entsorgungsbohrlöcher, die Forscher um Katie Keranen von der Cornell University in New York konnten jedoch zeigen, dass vier Entsorgungslöcher, in die monatlich 477 000 Kubikmeter Frack-Fluid gepumpt wurden, seismisch aktiv waren. Sie empfehlen daher, in der Nähe von geologischen Bruchlinien vorsichtig zu sein.

Von den Größenordnungen der US-Erdgasproduktion sind europäische Produzenten weit entfernt. Dennoch fordern die Fachleute, den Untergrund vor jeder Bohrung seismisch und hydrogeologisch genauestens zu untersuchen. Gebiete mit Spannungen im Gestein, das dann zu Beben neigen kann, sowie eine riskante Nähe zu Grundwasserleitern oder Wasserschutzgebieten sollten gemieden werden.

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