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Hydraulic Fracturing

Eine Gefahr für das Grundwasser?

Veranstaltung: IngenieurhydrologieDozent: Prof. Dr. rer. nat. Manfred Koch19.09.2012

Lena Kunigk

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Gliederung• Was bedeutet Hydraulic Fracturing?• Wo ist Erdgas gespeichert?• Wie funktioniert Hydraulic Fracturing?• Risiken für Mensch und Umwelt• kontaminiertes Grund- und Trinkwasser

in Deutschland• Fazit • Quellen

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Was bedeutet Hydraulic Fracturing?

• Hydraulic Fracturing wird auch Fracking genannt

• Verfahren der Bohrtechnik• Erzeugung von Rissen im Untergrund,

durch hydraulischen Druck und Chemikalien, um Gas zu fördern

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Wo ist Erdgas gespeichert?

Erdgas aus konventionellen Lagerstätten:

• Erdgas kommt im Gestein in freier Gasphase vor

• Gewinnung mit klassischen Fördermethoden

• Erdgas strömt frei einer Förderbohrung zu

Erdgas aus unkonventionellen Lagerstätten:

• Erdgas kommt im Gestein nicht in freier Gasphase vor

• Speichergestein ist nicht ausreichend durchlässig

• Kohleflözgas, Schiefergestein und Schieferton, dichte Sand- oder Kalksteinhorizonten

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Wie funktioniert Fracking?

• Gas ist im Schiefergestein gebunden• Lagerstätten in einer Tiefe von 1000 m und

tiefer• Untergrund muss aufgebrochen werden um

Gas zu lösen• mittels Horizontalbohrtechnik werden

mehrere Bohrungen von einem Sondenplatz durchgeführt

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Von jedem Sondenplatz aus können mehrere Bohrungen mit unterschiedlicher horizontaler Ablenkung niedergebracht werden um die gasführende Lagerstätte bestmöglich zu erschließen (BNK Petroleum Inc., 2011)

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Wie funktioniert Fracking?

• das einzementierte Steigrohr wird im Bereich der Lagerstätte mit Löchern perforiert

• durch diese Löcher wird unter hohem Druck ein Gemisch aus Wasser, Quarzsand und chemischen Additiven in das Gestein gepresst

• durch den hohen hydraulischen Druck werden Risse im Gestein erzeugt

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Schematische Darstellung einer horizontal abgelenkten Bohrung in einen Schiefergashorizont (US EPA Hydraulic Fracturing Research Study, 2010)

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Wie funktioniert Fracking?

• eingepresstes Frack-Fluid wird zurückgepumpt• Quarzsand hält als Stützmittel die künstlich

erzeugten Risse offen• ein Teil des Frack-Fluids verbleibt in der

Lagerstätte• Gas und Lagerstättenwasser strömen dem

Bohrloch zu und können gefördert werden

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Risiken für Mensch und Umwelt

• Lärm-und Luftemissionen• hoher Flächenverbrauch• hoher Wasserverbrauch → pro Bohrung werden 7500-15000 m³ Wasser benötigt

→ zum Vergleich: ein Hallenschwimmbecken [25m/10m/4m] fasst 1000 m³

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Risiken für Mensch und Umwelt

• Chemikalienkonzentration des Fracking-Fluids liegt bei 0,5-2 Volumenprozent

• z.B.: die US-EPA [United States Environmental Protection Agency]

nennt einen Bedarf an chemischen Additiven von 55-230t bei einem Wasserbedarf von 11500 m³ pro Bohrung

• viele dieser Chemikalien gelten als wassergefährdend und/oder als toxisch für die menschliche Gesundheit

13Einsatzzwecke der in Frack-Fluiden eingesetzten Additive(nach UBA 2011a, Tyndall Centre 2011, NYSDEC 2011, US DOE 2009).

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Risiken für Mensch und Umwelt

potentielle Kontaminationspfade:• undichte Rohrleitungen• Lagerung von Chemikalien und

Lagerstättenwasser• Verbindung verschiedener Grundwasserleiter

mit üblicherweise unterschiedlichem Chemismus

• Entsorgung von Frack-und Lagerstättenwasser

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Schematische Darstellung der potentiellen Risiken für das Grundwasser (gelb) (UBA, 2011)

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kontaminiertes Grund-und Trinkwasser in Deutschland

• 2007: im Erdgasfeld Söhlingen (Niedersachsen) von Exxon Mobil trat durch undichte Rohrleitungen Benzol und Quecksilber aus

→ an 9 Stellen kam es zu Kontaminierungen, deren Beseitigung bis 2011 andauerte → Verbot von Rohrleitungen aus dem Werkstoff PE 80 Polyethylen

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kontaminiertes Grund-und Trinkwasser in Deutschland

• August 2011: durch ein undichtes Ventil gelingt Lagerstättenwasser bei der Bohrstelle Völkersen Z1 von RWE Dea ins Erdreich

→ Untersuchungen ergaben Quecksilber- und Benzolwerte von über 3000 µg/l → mehr als 60000 Liter Wasser pro Tag mussten zur Reinigung abtransportiert werden → bis der zulässige Grenzwert von 5 µg/l erreicht ist, kann es zwischen 18 und 24 Monaten dauern

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kontaminiertes Grund-und Trinkwasser in Deutschland

• Oktober 2011: Kontaminierungen durch undichte Lagerstättenwasserleitungen von Exxon Mobil bei Hengstlage (Niedersachsen)

→ Kontaminierung des Bodens mit Schwermetallen und teils krebserregenden Kohlenwasserstoffen

• bis heute gibt es in Deutschland keine Informationspflicht der Betroffenen

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Fazit

• Hydraulic Fracturing birgt Risiken für Mensch und Umwelt

• Fracking ist eine Gefahr für das Grund-und Trinkwasser

→ Einführung einer Umweltverträglichkeitsprüfung notwendig → Verbot von Fracking in Trinkwasser- und Heilquellenschutzgebieten erforderlich

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Quellen• http://www.geo.de/GEO/natur/oekologie/71943.html• http://www.erdgassuche-in-deutschland.de/hydraulic_fracturing/index.html• http://www.bmu.de/binnengewaesser/grundwasser/doc/47484.php• http://www.umweltbundesamt.de/suchergebnisse.htm?

cx=005614723337003609205%3Ag1l3iw4aado&cof=FORID%3A11&ie=ISO-8859-1&q=Fracking&sa=%3E%3E&siteurl=http%3A%2F%2Fwww.umweltbundesamt.de%2F

• http://www.umweltbundesamt.de/wasser-und-gewaesserschutz/publikationen/stellungnahme_fracking.pdf

• http://www.umweltdaten.de/publikationen/fpdf-l/4346.pdf• http://www.gegen-gasbohren.de/vorfaelle-risiken-und-diskurs/kontaminiertes-

grund-undoder-trinkwasser/• http://www.umweltbundesamt.de/uba-info-presse/2012/pd12-

028_fracking_nur_mit_strengen_auflagen_zulassen_neues_gutachten_keine_erdgasbohrungen_in_trinkwasserschutzgebieten.htm

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Quellen• Vorfälle in den USA:http://www.unkonventionelle-gasfoerderung.de/2011/11/14/usa-fracking-chemikalien-und-thermogenes-methan-erneut-im-grundwasser-und-trinkwasser-nachgewiesen/http://www.unkonventionelle-gasfoerderung.de/2011/05/21/usa-11-millionen-dollar-strafe-fuer-chesapeake-energy/http://www.unkonventionelle-gasfoerderung.de/was-ist-unkonventionelle-gasforderung/schaeden-und-unfaelle-bei-der-unkonventionellen-gasfoerderung/

• Dokumentationen:http://www.zdf.de/ZDFmediathek/beitrag/video/1487400/ZDFzoom-Gefaehrliche-Gier#/beitrag/video/1487400/ZDFzoom-Gefaehrliche-Gierhttp://www.gegen-gasbohren.de/vorfaelle-risiken-und-diskurs/kontaminiertes-grund-undoder-trinkwasser/

• Hintergrundbild: www.unnaturalgas.org/image_gallery.htm