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Seismisches Risiko wird die Rentabilität der geologischen Kohlenstoffspeicherung nicht bedrohen

Juni 20, 2012

Die in dieser Woche erhobenen Vorwürfe gegen CO2-abscheidung und Speicherung (CCS) als wirksames Mittel zur Abschwächung des globalen Klimawandels stammen nicht aus einer natürlichen geologischen Quelle, sondern ausschließlich aus einem Meinungsartikel, der diese Woche in den Proceedings of the National Academy of Science (PNAS) Perspectives veröffentlicht wurde. Trotz der Argumente von zwei Geophysikern aus Stanford gibt es jedoch zahlreiche wissenschaftliche Gegenbeweise dafür, dass CO2 aus fossilen Kraftwerken in den USA abgeschieden und sicher gelagert werden kann. Der Meinungsbeitrag weist zwar zu Recht auf die Bedeutung einer strengen Standortauswahl und Standortcharakterisierung für die kommerzielle Speicherung hin, doch die Analyse der allgemeinen Machbarkeit der Speicherung kommerzieller CO2-Mengen greift zu kurz. Hier ist der Grund dafür:

In Analogie zu den in jüngster Zeit aufgetretenen Erdbeben infolge von Soleinjektionen versuchen die Autoren, die Durchführbarkeit einer groß angelegten geologischen Speicherung von Kohlendioxid aus industriellen Quellen in Frage zu stellen, indem sie auf die Rolle des CO2-Druckaufbaus in den aufnehmenden Formationen hinweisen, der Erdbeben und daraus resultierende Brüche und Verwerfungen auslösen kann. Ihre Besorgnis gilt nicht den Auswirkungen von Erschütterungen oder großflächigen Erdbeben, die das CO2 ausströmen lassen würden, sondern der Möglichkeit, dass die induzierte Seismizität mit kleinräumigen Brüchen einhergehen könnte, die nach oben wandern und die Integrität einer darüber liegenden geologischen Versiegelung beeinträchtigen könnten.

Was der Artikel nicht sagt, ist, dass eine spröde Verwerfung oder Bruchzone, um die Oberfläche zu erreichen, Tausende von Metern an Gesteins- und Schieferschichten durchqueren müsste, die dabei sehr wohl die sich nach oben ausbreitende Spannung wie eine plastische Substanz aufnehmen könnten, die sich wie Toffee biegt, anstatt zu brechen. Die Studie geht auch nicht auf die Geschwindigkeit ein, mit der das durch die Frakturierung in kleinem Maßstab freigesetzte CO2 im Laufe der Zeit migrieren könnte, und ob diese Mengen in den für die Bekämpfung der globalen Erwärmung erforderlichen Zeiträumen von Bedeutung wären. Laut Ruben Juanes, Geowissenschaftler am MIT, gibt es außerdem keine Modelle oder Daten, die die Seismizität von CO2-Injektionen in großem Maßstab vorhersagen können. Außerdem ist die Technologie der CO2-Injektion nicht neu. Seit den späten 1970er Jahren wurden in den USA etwa 1 Milliarde Tonnen CO2 im Rahmen der verbesserten Ölgewinnung (EOR) sicher verpresst (und gelagert), ohne dass es zu seismischen Zwischenfällen gekommen wäre. Laut dem NAS-Bericht vom 15. Juni (Induced Seismicity Potential in Energy Technologies) wurden auch nirgendwo Erdbeben aufgrund von CO2-Injektionen in Salzwasser gemeldet.

In dem Meinungsbeitrag malen die Autoren mit einem breiten Pinsel ein Szenario begrenzter Speicherkapazitäten für das in den Kraftwerken des Mittleren Westens im Illinois Basin - dem Zentrum der Kohleverstromung in den USA - erzeugte CO2. In ihrer vorschnellen Beurteilung übersehen die Autoren zahlreiche Speicherstrategien, die die lokale und regionale Speicherung im Mittleren Westen ergänzen würden:

  • Ihre Behauptung stützt sich auf das nicht repräsentative Beispiel des Mountaineer-CCS-Pilotprojekts von AEP in West Virginia in Verbindung mit einer Computermodellierung des Illinois-Beckens, die 2009 vom Lawrence Berkeley National Laboratory zu einem anderen Zweck als der Vorhersage der Seismizität durchgeführt wurde. Die geringe Injektivität des Mountaineer-Projekts ist nicht repräsentativ für die Geologie der Mt. Simon-Formation im gesamten Illinois-Bassin. Ein besseres Beispiel ist der anhaltende Erfolg des ADM-Projekts, das derzeit in Decatur, Illinois, durchgeführt wird.
  • Ein Verständnis der dreidimensionalen Geologie des Untergrunds ist von entscheidender Bedeutung. Im Illinois-Becken gibt es weitere Formationen, die das Potenzial haben, gleichzeitig CO2 zu speichern. Das University of Texas Bureau of Economic Geology Gulf Coast Carbon Center hat die Stapelspeicherung in Kombination mit EOR in Soleformationen unterhalb von Förderzonen in Mississippi untersucht. Dichte Formationen mit geringer Durchlässigkeit und mehrfachen Abdichtungen über der Mount-Simon-Formation bieten eine zusätzliche Sicherheitsschicht.
  • Kohlendioxid kann und wird über Pipelines an die Golfküste und ins texanische Permian Basin zur verbesserten Ölgewinnung geleitet werden. Es gibt Pläne für eine weitere CO2-Pipeline, die die bestehende "Green Pipeline" von Denbury Resources bis in den Süden von Illinois verlängern soll, um die anthropogenen CO2-Quellen anzuzapfen. Eine NETL-Studie aus dem Jahr 2011 legt nahe, dass die EOR der nächsten Generation in erschöpften US-Ölfeldern zusätzliche 20 Milliarden Tonnen CO2 aufnehmen kann.
  • Pipelines könnten auch CO2 zu anderen Formationen an der Golf-, Atlantik- und Pazifikküste transportieren, wo es laut DOE eine geschätzte Speicherkapazität von 500 Milliarden bis 7,5 Billionen Tonnen gibt.
  • Die Forschungsgruppe Battelle hat den Ausbau von CO2-Pipelines für verschiedene internationale Klimaschutzszenarien untersucht und kommt zu dem Schluss, dass das Tempo angemessen wäre. ARI, ein Beratungsunternehmen für Energieressourcen, schätzt, dass drei 800-Meilen-Pipelines das CO2 aus Kraftwerken im Mittleren Westen 30 Jahre lang aufnehmen könnten.
  • Durch die Förderung von Salzwasser und die Reinjektion in andere Formationen kann der Druck in der Formation abgebaut werden, der möglicherweise zu einem Versagen des Gesteins führen könnte.

Alles in allem deutet alles darauf hin, dass die CCS-Technologie realisierbar ist und dass eine Kombination von Speicheroptionen Kapazitäten für große Mengen an abgeschiedenem CO2 bieten wird. Ob das gesamte von der Industrie in den USA und weltweit emittierte Kohlendioxid aufgefangen und gespeichert werden kann, bleibt abzuwarten, aber CCS ist machbar und spielt eine wesentliche und wichtige Rolle bei der Reduzierung von Treibhausgasen. Nach zahlreichen CO2-Injektionen in kleinem Maßstab und vier Jahrzehnten EOR ist es nun an der Zeit, in das Verständnis der geologischen Speicherung in großem Maßstab zu investieren, anstatt sie aufzugeben.

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