Die Gewinnung von Erdgas aus Schiefer kann laut Forscher sicher erfolgen

Die Gewinnung von Erdgas aus Schiefer kann laut Forscher sicher erfolgen
Anonim

Von Louis Bergeron, Stanford University

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Erdgas liefert derzeit mehr als ein Viertel der in den Vereinigten Staaten verbrauchten Energie, und dieser Anteil wird wahrscheinlich weiter zunehmen. Neue Technologien machen es einfacher und wirtschaftlicher, Erdgas dort zu fördern, wo es in unterirdischen Schieferformationen liegt. Da Gas jedoch eine größere Rolle bei der Deckung unseres Energiebedarfs spielt, sind die Sicherheits- und Umweltbedenken hinsichtlich des Extraktionsprozesses gestiegen.

Anfang dieses Jahres wies Präsident Obama den Energieminister Steven Chu an, ein Panel zusammenzustellen, das sich mit den Sicherheits- und Umweltaspekten der Schiefergasproduktion befasst. Mark Zoback, Professor für Geophysik an der Stanford University, wurde gebeten, an diesem Panel teilzunehmen, das kürzlich seinen ersten Bericht veröffentlichte. Er sprach mit Stanford Report über Schiefergas als Energiequelle und die Empfehlungen im Bericht.

Warum ist Erdgas aus Schiefer in den USA zu einer so wichtigen Energiequelle geworden?

Grundsätzlich ist es auf mehrere technologische Durchbrüche zurückzuführen. Wir kennen diese organisch reichen Schieferformationen seit 100 Jahren, aber es war im Grunde unmöglich, das Erdgas aus diesen extrem undurchlässigen Gesteinen zu gewinnen.

In den letzten fünf bis zehn Jahren hat sich jedoch gezeigt, dass durch gezieltes hydraulisches Aufbrechen eines horizontal in den Schiefer gebohrten Bohrlochs die Durchlässigkeit des Schiefers für die Erzeugung kommerzieller Gasmengen verbessert werden kann.

Nach Angaben der Energy Information Agency sind die Erdgasvorkommen sowohl in den USA als auch auf der ganzen Welt enorm. Nach einigen Schätzungen reicht bei den derzeitigen Verbrauchsraten das Erdgas für 100 Jahre.

Ist die Verbrennung von Erdgas in Bezug auf die globale Erwärmung besser als die Verbrennung von Kohle oder Öl?

Das Verbrennen von Kohle liefert derzeit rund 50 Prozent des in den USA verbrauchten Stroms und verursacht rund 40 Prozent aller Kohlendioxidemissionen in den USA sowie eine Reihe anderer Schadstoffe. Durch die Stromerzeugung mit Erdgas werden die CO2-Emissionen um etwa die Hälfte reduziert. In einer neuen Studie, die ich mit Prof. Steve Gorelick durchgeführt habe, behaupten wir, dass es in den USA mehr als genug Schiefergas gibt, um Kohle für die Stromerzeugung in den nächsten 20 bis 30 Jahren vollständig zu ersetzen. Länder wie China, Indien und Australien verbrauchen ebenfalls große Mengen Kohle zur Stromerzeugung, und die Umstellung auf Erdgas würde ihre Emissionen drastisch senken.

Erdgas ist auch ein sauberer Kraftstoff für Pkw und Lkw als Benzin oder Dieselkraftstoff. Schätzungen zufolge würde die Umstellung auf Erdgas die Kohlendioxidemissionen von benzin- und dieselbetriebenen Fahrzeugen um etwa 25 Prozent senken. Die Verwendung von inländischem Erdgas für den Transport könnte unsere Abhängigkeit von importiertem Öl erheblich verringern.

Erdgas ist auch ein idealer Ersatz für erneuerbare Energiequellen wie Sonne und Wind, da Gaskraftwerke schnell anlaufen und viel effizienter und sauberer sind als Kohlekraftwerke.

Wenn wir gerade von erneuerbaren Energien sprechen, wären wir nicht besser dran, unsere Anstrengungen auf erneuerbare Ressourcen wie Sonne, Wind und Wasser zu richten?

Absolut. Ich sehe Erdgas als Übergangskraftstoff in eine Energiezukunft, die weit weniger von fossilen Brennstoffen abhängig ist. Das globale Energiesystem ist jedoch so riesig, dass wir fossile Brennstoffe bis zur Mitte des Jahrhunderts weiter nutzen müssen, selbst wenn wir so schnell wie möglich die Entwicklung erneuerbarer Energiequellen wie Wind, Wasser und Sonne vorantreiben.

Denken Sie auch daran, dass im selben Zeitraum der Energiebedarf aufgrund des steigenden Lebensstandards in China, Indien und den übrigen Entwicklungsländern dramatisch ansteigen wird. Wir müssen die vielen Probleme im Zusammenhang mit Energie und Umwelt an vielen Fronten angehen - wir müssen Energie durch verbesserte Effizienz sparen; erneuerbare Energien besser nutzen; und neue saubere Energiequellen entwickeln.

Die verstärkte Nutzung von Schiefergasressourcen bietet mir die Möglichkeit, in den nächsten Jahrzehnten auf saubere und erneuerbare Quellen umzusteigen und gleichzeitig den gegenwärtigen und wachsenden globalen Energiebedarf zu decken. Unsere Studie befasste sich mit einigen Dingen, die getan werden könnten, um dies zu erreichen und gleichzeitig die Umweltauswirkungen der Schiefergasproduktion zu verringern.

Das hydraulische Aufbrechen oder "Fracken" von Gasschiefer hat Bedenken hinsichtlich möglicher Schäden für die Umwelt und die menschliche Gesundheit ausgelöst. Wie ernst sind diese Bedenken?

Es ist etwas ironisch, dass fast alle der gemeldeten Probleme im Zusammenhang mit der Schiefergasentwicklung auf das hydraulische Brechen zurückgeführt wurden, obwohl genau das Gegenteil der Fall ist. Die meisten Probleme, die mit Schiefergasbohrungen verbunden sind, sind auf eine schlechte Bohrlochkonstruktion zurückzuführen. Es ist von entscheidender Bedeutung, dass die Bohrlöcher ordnungsgemäß gebohrt und mit einem Stahlmantel ausgekleidet werden, der ordnungsgemäß zementiert ist. Die Ermittlung von Maßnahmen zur Verringerung der Umweltbelastung und zur Verbesserung der Sicherheit der Schiefergasproduktion ist jedoch genau das Thema, mit dem sich der Unterausschuss in unserem Bericht befasst hat.

Es gibt drei Hauptaspekte des hydraulischen Brechens, die Anlass zur Sorge geben: die Chemikalien in der Brechflüssigkeit; Angst vor der Wechselwirkung der Spaltflüssigkeit mit Trinkwasserleitern; und die Entsorgung der Spaltflüssigkeit, die aus dem Bohrloch kommt, nachdem sie mit den Schieferformationen in Kontakt gekommen ist.

Was ist also mit den Chemikalien in der Spaltflüssigkeit?

Hydraulic Fracturing Fluid ist hauptsächlich Wasser, dem geringe Mengen an Verdickungsmittel zugesetzt wurden - normalerweise Guar, dasselbe Verdickungsmittel, das bei der Herstellung von Eiscreme verwendet wird. Es gibt auch etwas Biozid, um Bakterien im Wasser abzutöten, sowie ein wenig Reibungsminderer.

Leider befreite ein Kongress die Gasunternehmen von der Pflicht, die Chemikalien in der Flüssigkeit preiszugeben. Ich sage unglücklich, weil es zu unnötigem Verdacht und Paranoia geführt hat. In unserem Bericht wird empfohlen, den Inhalt der Spaltflüssigkeit vollständig offenzulegen.

Hat das Aufbrechen der Hydraulik zu einer Kontamination des Trinkwassers geführt?

Es wurde befürchtet, dass in die Tiefe injizierte hydraulische Spaltflüssigkeit in die Trinkwassergrundwasserleiter gelangen könnte. Die Injektion erfolgt jedoch normalerweise in Tiefen von etwa 6.000 bis 7.000 Fuß, und Trinkwasser wird normalerweise aus flachen Grundwasserleitern gepumpt, die nicht mehr als ein bis zweihundert Fuß unter der Oberfläche liegen. Fracturing Fluids haben keine Wasserversorgung verunreinigt, und bei so großem Abstand zu einem Grundwasserleiter ist es sehr unwahrscheinlich, dass dies der Fall ist.

Es gibt jedoch Fälle, in denen Erdgas in der Trinkwasserversorgung gefunden wurde. Dies ist eines der Probleme, die durch einen schlechten Brunnenbau verursacht werden können. Wenn der Stahlschachtmantel nicht vollständig zementiert ist, kann Gas an der Außenseite des Mantels austreten und flache Grundwasserleiter kontaminieren. Tatsächlich besteht ein damit verbundenes Problem darin, dass es eine Reihe von mit Erdgas kontaminierten Grundwasserleitern gibt, die auf undichte Gehäuse sehr alter Bohrlöcher zurückzuführen sind, die 40 oder 50 Jahre vor den jüngsten Erdgasbohrungen liegen.

Was ist mit der Entsorgung des Wassers, das nach dem hydraulischen Aufbrechen aus dem Brunnen fließt?

Dies kann ein ernstes Problem sein. Wenn dieses Wasser aus dem Brunnen zurückkommt, hat es Chemikalien aufgenommen, die im Schiefer vorhanden sind und weder für die menschliche Gesundheit noch für die Umwelt gut sind. Das zurückkommende Wasser kann sehr salzig sein und Chemikalien wie Selen, Arsen und Eisen enthalten.

Dieses Wasser muss ordnungsgemäß entsorgt werden. Dies kann bedeuten, dass es in einen von der Environmental Protection Agency zugelassenen und genehmigten Speicherbrunnen injiziert wird, der die Leckage verhindert.

Alternativ kann es behandelt und wiederverwendet werden, was die bevorzugte Lösung ist. Das geschieht immer mehr im Nordosten der USA. Das Wasser fließt also direkt in den Schiefer zurück, aus dem es stammt.

Der Bericht des Unterausschusses enthielt eine Reihe von Empfehlungen. Was ist Ihrer Meinung nach für die Menschen am kritischsten, wenn es um die Entwicklung unserer Erdgasressourcen geht?

Unsere wichtigsten Empfehlungen betrafen mehr Transparenz und Verbreitung von Informationen über den Schiefergasbetrieb, einschließlich der vollständigen Offenlegung von Chemikalien und Additiven, die beim Bohren und beim hydraulischen Brechen verwendet werden. Wir empfehlen auch eine Reihe von Schritten, um die Luft- und Wasserqualität besser zu schützen. Wir fordern eine umfassendere und bessere Datenerfassung vor, während und nach dem Bohren, damit bei auftretenden Problemen die Ursachen ermittelt und Abhilfemaßnahmen leichter identifiziert werden können.

Es gab viele Missverständnisse und schlecht informierte Debatten über die Entwicklung von Schiefergas. Um unseren Bericht zu zitieren: Die Öffentlichkeit verdient die Gewissheit, dass die wirtschaftlichen, umweltbezogenen und energetischen Vorteile der Schiefergasentwicklung voll ausgeschöpft werden, ohne die öffentliche Gesundheit, den Umweltschutz und die Sicherheit zu beeinträchtigen. Wir hoffen, einen Schritt in diese Richtung gemacht zu haben.