Die Anreicherung von Treibhausgasen wie Kohlendioxid in der Atmosphäre gefährdet das Klima weltweit. Der Anstieg der globalen Temperaturen in den letzten Jahrzehnten oder die immer häufigeren Überflutungen sind vermutlich – zumindest teilweise – auf den Eintrag von Treibhausgasen zurück zu führen. Könnte die Einlagerung von CO2 in den Untergrund eine Möglichkeit sein, den Klimawandel aufzuhalten? Damit beschäftigen sich zurzeit Wissenschaftler in zehn Projekten des Forschungs- und Entwicklungsprogramms GEOTECHNOLOGIEN.
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Ende September 2005 trafen sich nun 80 Experten auf einem Statusmeeting um über eigene Forschungsarbeiten zu berichten oder über Ergebnisse und Probleme bei der CO2-Speicherung im Boden zu diskutieren.
Durch die weiterhin steigende Nachfrage nach Energie in den Entwicklungsländern, wird die Emission von Kohlendioxid in den kommenden Jahren stark ansteigen. Im Ausblick auf mögliche, dramatische Entwicklungen wurde 1997 die Reduzierung des Treibhausgas-Ausstoßes im Kyoto-Protokoll festgeschrieben. Deutschland verpflichtete sich hierbei zu einer Reduzierung der CO2-Emissionen um 20 Prozent zum Niveau von 1990. Um dieses ehrgeizige Ziel zu erreichen, wird zur Zeit an der Abspaltung von CO2 aus Verbrennungsgasen gearbeitet. Aber wohin mit dem CO2? Eine Lagerung des Gases ist schwierig und technisch aufwändig. Kommt CO2 mit Wasser in Kontakt, so bildet sich die stark ätzende Kohlensäure.
Untergrund als Endlager
Die Lagerung von Kohlendioxid in tiefen und porösen Gesteinsschichten ist eine der vielversprechensten Technologien für eine nachhaltige Reduktion der Emission von Treibhausgasen. Treibhausgase, die durch eine Einzelquelle, zum Beispiel durch die Förderung oder Verbrennung fossiler Energieträger, emittiert werden, könnten separiert und anschließend gespeichert werden. Tiefe, salzhaltige Wasserspeicher sowie leer geförderte Erdgas- und Erdölreservoirs sind hierfür potentielle Lagerstätten. Um diese Nutzen zu können, bedarf es jedoch intensiver Forschung. Die Kartierung und Charakterisierung geeignet erscheinender geologischer Formationen und ein besseres Verständnis des chemischen und physikalischen Verhaltens von CO2 über lange Lagerzeiträume ist hierfür existentiell.
Erste Erfahrungen mit der Lagerung von CO2 im Untergrund wurden schon von StatOil und weiteren Partnern am Gas-Feld Sleipner vor der Norwegischen Küste gemacht. Hier werden die bei der Erdgasförderung abgetrennten CO2-Anteile direkt wieder in das Erdgasreservoir zurück geleitet. In Deutschland wird zurzeit über ein ähnliches Projekt nachgedacht.
Deutschland besetzt bei der Forschung zu CO2-Lagerung im Untergrund eine globale Spitzenposition. Im Schwerpunktprogramm „Untersuchung, Nutzung und Schutz des Untergrundes“, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert wird, werden nun zehn Verbundprojekte koordiniert, die Hochschulinstitute, außeruniversitäre, wissenschaftliche Einrichtungen und Wirtschaftsunternehmen zusammen an der Aufgabe der CO2-Reduktion forschen lassen. Auf dem Statustreffen der beteiligten Forschungsgruppen Ende September trafen sich mehr als 80 Experten um über eigene Forschungsarbeiten zu berichten und Synergien zu initiieren, die die deutsche Forschung und das bisher entstandene Know-How in der Weltspitze etablieren sollen.
Kartierung des Reservoirs
Grundlegende Ziele der Forschergruppen sind die Entwicklung von zuverlässigen Beobachtungsmethoden des Gashaushaltes im tiefen Untergrund und die möglichst detailreiche Kartierung der Reservoirs. Für eine Langezeit-Lagerung von CO2 im Untergrund ist es wichtig zu wissen, wie das Reservoir aussieht. Nur so kann man die Speicherkapazität eines Reservoirs bestimmen. Zudem ist die geologische Zusammensetzung und Stabilität des Reservoirs ausschlaggebend, ob eine potentielle Lagerstätte auch ausreichend sicher ist.
Die Organisation und der Aufbau geeigneter Infrastrukturen steht ebenfalls im Fokus der Forschung. Die Abscheidung von CO2 noch während der Entstehung der Abgase, der Transport des Gases und die technischen Notwendigkeiten bei der Einpressung des Kohlendioxids in den Untergrund sind Aufgaben, bei denen sich eine intensive Kooperation von Forschung und Industrie zeigt.
Ein weiteres Verbundprojekt beschäftigt sich mit der Umwandlung von Kohlendioxid durch mikrobiologische Prozesse. Verschiedene Bakterientypen können CO2 in Methan (CH4) umwandeln. Zugegeben ist Methan ein deutlich aggressiveres Treibhausgas, aber CH4 läßt sich auch zur Energiegewinnung verwenden. Ziel ist es also ein Treibhausgas nutzbar zu machen. Leider dauert die Umwandlung von Kohlendioxid zu Methan sehr lange. Daher möchte man die Bakterien im unterirdischen Gasreservoir tätig werden lassen. Ob die Bakterien in dieser Umgebung überhaupt bestehen können und ob sie dort das eingebrachte CO2 verwenden ist Forschungsschwerpunkt dieses Projektes.
Der Technik- und Know-How-Tranfer zwischen Wissenschaft und Industrie zeigt bereits erste Früchte. Durch die aus den Geowissenschaften kommenden Anstöße werden bei den großen Energieträgern nun Pläne für Emissionsfrei Kraftwerke in Deutschland entwickelt. Eine der ersten Anlagen soll vom Energie-Riesen Vattenfall in naher Zukunft am Standort Schwarze Pumpe realisiert werden.
Aber die CO2-Lagerung im Untergrund ist nicht da Allheilmittel. Auch weiterhin sollten Wissenschaft und Industrie an der Entwicklung von Techniken und Methodiken arbeiten, die eine gänzliche Vermeidung der Produktion Treibhausgas möglich machen.
(Koordinierungsbüro GEOTECHNOLOGIEN, 05.10.2005 – DLO)
