ETH Zürich untersucht geologische Prozesse, die Speicherpotenzial beeinflussen
Mit der blossen Reduktion des Treibhausgasausstosses lasse sich das 2010 an der UN-Klimakonferenz in Cancun festgeschriebene 2-Grad-Ziel nicht erreichen. Die zuletzt geforderte Variante von maximal 1,5 Grad Celsius Erderwärmung im Vergleich zur vorindustriellen Zeit schon gar nicht. Dies, so habe der Weltklimarat IPCC 2018 in einem Sonderbericht festgestellt, klappe nur, wenn zusätzlich CO2 aus der Atmosphäre entfernt und im Boden eingelagert wüwrde. Solch negative Emissionen ließen sich jedoch nur erreichen, wenn das abgeschiedene CO2 für Jahrhunderte sicher gespeichert werden könne. Dies werde derzeit von Forschern an der ETH Zürich untersucht.
Ob das funktioniere, hänge nicht zuletzt von der Beschaffenheit des Untergrunds ab. Denn das in den Boden gepumpte CO2 könne nicht nur durch bestehende Bohrungen wieder entweichen, sondern auch durch Störzonen im sogenannten Deckgestein. „Geeignete Deckgesteine sind möglichst undurchlässig und dichten das Reservoir mit dem CO2 zuverlässig ab. Wir interessieren uns nun aber dafür, wie gut ein Deckgestein mit Klüften, sogenannten Störzonen, in der Lage ist, das CO2 zurückzuhalten“, erklärt Stefan Wiemer, Direktor des Schweizerischen Erdbebendienstes, der das Projekt verantwortet. Die physikalischen und chemischen Prozesse, die beeinflussen, ob und wie das CO2 durch solche Störzonen entweichen könne, würden heute noch zu wenig verstanden. Ebenfalls unklar sei, welchen Einfluss CO2-Injektionen auf Verformungen des Gesteins und chemische Interaktionen haben, die Erdbeben auslösen könnten. Zudem sei erst wenig über die in der Schweiz vorherrschenden Bedingungen bekannt, was es schwierig macht zu beurteilen, ob die unterirdische CO2-Speicherung hierzulande überhaupt eine Option sein könnte.
Beeinträchtigen Felsklüfte die CO2-Speicherung?
Aus diesem Grund führten Wissenschaftler des Schweizerischen Erdbebendienstes an der ETH Zürich und des Schweizerischen Kompetenzzentrums für Energieforschung (SCCER-SoE) ein Experiment durch, für das sie eng mit dem Departement Maschinenbau und Verfahrenstechnik und dem Institut für Geophysik an der ETH Zürich sowie der Swisstopo und der EPFL zusammenarbeiteten. Sie untersuchten, wie gut geklüfteter Fels CO2 speichern könne, unter welchen Bedingungen induzierte Seismizität auftrete und wie ein solches Reservoir am besten überwacht werden solle. „Theoretisch hat die Schweiz das Potential, mehrere Gigatonnen CO2 im Untergrund zu speichern. Mit unserem Experiment tragen wir zu einem umfassenderen Verständnis der relevanten geologischen Prozesse bei, die das Speicherpotenzial beeinflussen. Zudem schaffen wir Grundlagen, um besser informierte Entscheide über mögliche CO2-Speicherungsprojekte in der Schweiz zu treffen“, so Stefan Wiemer.
In diesem Stollen im Felslabor des Mont Terri wird zurzeit erforscht, ob sich dieses als Endlager für Kohlendioxid eignet. – Foto © ETH Zürich
Das im jurassischen Mont-Terri-Felslabor durchgeführte Experiment sei Teil des Elegancy-Projekts, das von der EU-Kommission und dem Bundesamt für Energie finanziert werde. Die Wissenschaftler würden kleine Mengen von CO2-angereichertem Salzwasser in ein Bohrloch injizieren, das eine kleine Störzone durchstoße. Um herauszufinden, wie der zerklüftete Fels in dieser Störzone auf das CO2 reagiert, würden sie die Stabilität des Felses beobachten und untersuchen, wie Scherverschiebungen, Porendruck und Fliesswege zusammenhängen. Aktive und passive seismische Sensoren würden Veränderungen der seismischen Geschwindigkeiten nahe der Injektion überwachen und mögliche Mikroerdbeben erfassen.
Beitrag für eine verbesserte Standortcharakterisierung
Im Unterschied zu einem echten CO2-Speicherungsprojekt untersuche dieses Experiment potenzielle Lecks auf einer sehr kleinen Skala. Nichtsdestotrotz würden die gewonnenen Erkenntnisse dazu beitragen, die relevanten Prozesse besser zu verstehen, welche die Bewegungen von CO2 durch Störzonen beeinflussen. Damit leiste das Experiment auch einen Beitrag für eine verbesserte Standortcharakterisierung. Weltweit würden bereits eine Handvoll CO2-Speicherprojekte betrieben, wovon jedes bis zu drei Millionen Tonnen CO2 pro Jahr abgeschieden und gespeichert habe. Weitere seien in Planung. In der Schweiz sei aktuell kein CO2-Speicherprojekt geplant.
-> Quelle: ethz.ch/co2-speicher.html