Schiefergas

Schiefergas ist natürlich vorkommendes Erdgas, das in Tonsteinen entsteht und gespeichert wird. Schiefergas gilt als unkonventionelle Erdgasquelle. Die im Gestein gespeicherte Menge an Gas und der mögliche Profit durch die Förderung sind jedoch üblicherweise geringer als in konventionellen Lagerstätten, sogenannten Erdgasfallen. Die Gewinnung von Schiefergas ist technologisch anspruchsvoll, aber durch steigende Gaspreise zunehmend rentabel.

Herkunft des Begriffs

Der Begriff Schiefergas rührt von der umgangssprachlichen Verwendung des Begriffes Schiefer für Tonsteine her. Der Begriff Schiefer wird in der geologischen Fachsprache aber nicht mehr für feinkörnige, gut spaltbare Sedimentgesteine sondern nur noch als Sammelbegriff für metamorphe Gesteine verwendet. Letztere enthalten meist kein Gas mehr. Dennoch hat sich der Begriff Schiefergas auch in der Fachsprache durchgesetzt. Als weiterer Grund kann die wörtliche Übersetzung aus dem Englischen (Schiefergas = shale gas) angenommen werden.

Entstehung

Die mit den Tonen abgelagerte organische Substanz wird vor allem durch mikrobielle Prozesse zunehmend abgebaut. Vor allem nach der Aufzehrung des Sauerstoffs kommt es unter anaeroben Bedingungen zur Bildung von Methan. Aufgrund der geringen Korngröße des Materials und des hohen Adsorbtionsvermögens von Tonen und der verbliebenen organischen Substanz entweicht das Gas nicht in benachbarte Gesteine sondern verbleibt im Schichtverband. Schiefergas wird zu Erdgasvorkommen gezählt, die nicht durch Prospektion geologisch untersucht werden müssen, denn das Vorhandensein von Gas in einer Tonsteinschicht mit organischem Material ist wahrscheinlich.

Vorkommen

Tonsteinformationen mit wirtschaftlichen Mengen von Gas haben einige gemeinsame Eigenschaften. Sie sind reich an organischem Material (0,5 bis 25%),^[1] und meist alte ölhaltige Gesteine, in denen Hitze und Druck Öl in Gas umgewandelt haben. Des Weiteren sind solche Schichten brüchig und starr genug, um entstehende Risse nicht wieder zu verschließen. An manchen Stellen sind Tonsteinschichten mit starker natürlicher Gammastrahlung besonders ergiebig, da diese auch mit hohem organischem Kohlenstoffgehalt einhergeht.

Das entstandene Gas wird teilweise in den natürlichen Frakturen oder porösen Stellen gehalten, teilweise adsorbiert es an das organische Material. Bei der Förderung wird das in den Rissen gespeicherte Gas direkt freigesetzt, während das adsorbierte Gas erst verzögert durch den abfallenden Druck nach der Bohrung desorbiert.

Abbau

Tonstein hat eine geringe Matrix-Permeabilität und der Abbau kommerzieller Mengen von Schiefergas benötigt Risse, die diese Durchlässigkeit gewährleisten. Schiefergas wird bereits lange Zeit in Formationen mit vielen natürlichen Rissen abgebaut.^[2] Durch Richtbohren entstehen horizontale Bohrlöcher, mittels derer die Austrittsfläche für das im Schiefergestein eingelagerte Erdgas erhöht wird. Mittels einer unter hohem Druck eingepressten Flüssigkeit entstehen rund um den Bohrstrang gasdurchlässige Strukturen - Verfahren der hydraulischen Rissbildung, engl. hydraulic fracturing-.^[3]

Umwelt

Beim Verfahren der hydraulischen Rissbildung werden in die Bohrung neben großen Mengen Wasser und Sand (Größenordnung 10 Mio. Liter pro Bohrung) auch 3 bis 12 verschiedene Chemikalien (in Summe 0,5 bis 2 % Volumenanteil) in die Bohrung eingepresst (u. a. Biozide).^[4] Deshalb gibt es Umweltschutzbedenken.^[5] Die dabei eingesetzten Chemikalien (sogenannte „Frac-Hilfsstoffe“) enthalten krebserregende Verbindungen wie Benzol oder Ethylbenzol.

Nicht gewährleistet werden kann die Abdichtung des Bohrlochs gegenüber den grundwasserführenden Schichten.^[6] Zwar erfolgt nach Durchstoßen der grundwasserführenden Schicht eine Fixierung des Bohrlochs mit eingepresstem Zementschlamm. Ob sich diese jedoch als dauerhaft erweist, ist zurzeit noch ungeklärt. Bei späterer Undichtigkeit des Mantels aus erhärtetem Zementgestein besteht die Möglichkeit, dass extrem salzhaltiges Wasser in das Grundwasser eindringt oder gesundheitsschädliche Frac-Hilfsstoffe in das Grundwasser übertreten.

Eine Untersuchung des US-Kongresses vom April 2011 summiert die 2005 bis 2009 eingesetzten Mengen an Frac-Hilfsstoffen, die karzinogene aromatische Verbindungen wie Benzol oder Ethylbenzol enthalten, auf über 43 Millionen Liter; eine unmittelbare Umweltbelastung ergibt sich durch von diesen Verbindungen unzureichend gereinigten Abwässer, die in den Vereinigten Staaten in Oberflächengewässer eingeleitet werden.

Literatur

• A. Hillmer: Mit Hochdruck Gas fördern In: Hamburger Abendblatt vom 14. Dezember 2010
• S. Titz: Schiefergas – die wiederentdeckte Reserve. In: Neue Zürcher Zeitung vom 6. Januar 2010
• M. Theurer: Auf der Suche nach dem Schiefergas. In: Frankfurter Allgemeine Zeitung vom 15. März 2010
• E. Pöltner: „Schiefergas ist ein Riesenthema“ In: Wirtschaftsblatt vom 20. März 2010

Weblinks

• Gasrausch – Wie hoch ist der Preis für die Ausbeute von Schiefergas?, Hitec vom 25. Juli 2011
• GASH (Gas Shales in Europe)
• epmag.com: Europe needs home-grown gas
• FTD: Bohren bis zum Mittelpunkt der Erde
• NZZ.ch Frankreich mobilisiert gegen Schiefergas-Abbau
• Welt.de Polen stößt auf große Erdgas-Vorkommen
• Aussicht auf Unabhängigkeit von Russland – Polen will seine Schiefergasvorkommen erschließen, Bericht des DLF, 14. Okt. 2010
• Unkonventionelles Erdgas, insbesondere Shale-Gas. Kurzstudie von Dr. Werner Zittel, Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH und EWG
• Schiefergas: Fakten, Hintergründe und News. Gastipp.de-Special
• Riskante Gasförderung - Feuer aus dem Wasserhahn

Einzelnachweise

1. ↑ US Department of Energy: Modern shale gas development in the United States. April 2009, S. 17.
2. ↑ Susanne Arndt, David Rotman und Wolfgang Stieler Spiegel.de vom 17. Oktober 2010, Die brachiale Suche nach Gas im Gestein[1]
3. ↑ zum technisch-physikalischen Vorgang s.: Dimitrios Kolymbas Tunnelbau und Tunnelmechanik, Eine systematische Einführung mit besonderer Berücksichtigung mechanischer Probleme Springer, Berlin 1998, S. 279, Tz. 36.5.1
4. ↑ US Department of Energy: Modern shale gas development in the United States. April 2009, S. 61-64.
5. ↑ Große Hoffnung Shale Gas: "Ein totaler Humbug"; Interview mit dem EWG-Energieexperten Dr. Werner Zittel, n-tv.de, 20. Mai 2010 [2]
6. ↑ A. Sickle: PA Politician Calls for Moratorium on Gas Drilling Permits In: www.dcburo.org vom 21. April 2010