Studie zeigt neuen Weg, um Fracking sicherer zu machen

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Eine neue Studie der State University Arizona besagt, dass Abwasserinjektionen beim Fracking künstliche Erdbeben verursachen können, die Gefahr aber durch eine strenge Überwachung reduziert werden kann. Wenn Abwässer als Nebenprodukt in den Boden injiziert werden, verursacht dies bei einigen Öl- und Gasfördertechniken (dazu gehört auch Fracking) möglicherweise humaninduzierte Erdbeben, so der leitende Autor der neuen Studie der State University Arizona.

Die Studie, die zeigt, dass Gefahren reduziert werden können, hat das Potenzial, heutige Methoden der Öl- und Gasindustrie umzugestalten, erklärt der ASU Geophysiker Manoochehr Shirzaei, der die Ergebnisse “grundlegend” und “ganz neu” nennt. “Es ist ein heißes Eisen”, weil “Einspritzungen und Fracking in Bezug auf Jobs, Geld und Unabhängigkeit äußerst wichtig sind”, so Shirzaei, Dozent der Erd- und Weltraumforschung. Die Technik, um Erdöl aus Felsen mit einer Hochdruckmischung aus Wasser, Sand oder Kies und Chemikalien herauszuziehen, erzeugt viele Abwässer. Über Untergrundeinspritzungen dieser Abwässer ist es “zu einer Steigerung von Erdbeben in den Vereinigten Staaten gekommen“.

Ziel der Studie war es, die wissenschaftlichen Möglichkeiten und die Methoden der Abwassereinspritzung inner- und außerhalb der USA sicherer zu machen und somit die Zahl der auftretenden Erdbeben so stark zu verringern, wie es eben möglich ist. Die Studie, die in „Science“ veröffentlicht wurde, zeigt, wie Forscher einschätzen können, wie der Druck auf den Untergrund wirkt und so eine Chance darstellt, die Menge der Abwassereinspritzungen zu kontrollieren und die Zufuhr zu stoppen, bevor die Druckzunahme einen kritischen Wert erreicht. Der Druck kann so dann zum normalen Level zurückgeführt werden, so dass die Injizierungen gefahrlos fortgeführt werden können.

Shirzaei sagt, dass er bereits Pläne entwickelt hat, die Ergebnisse den führenden Industriefirmen in Texas und Colorado vorzustellen. Um die industrielle Unabhängigkeit der Studienergebnisse zu gewährleisten, wurde den Beteiligten der Öl- und Gasindustrie die Studie bislang nicht zur Kenntnis gegeben. Die Forschung könnte helfen, Beben wie die kürzlich im östlichen Texas vorgekommen sind, zu reduzieren. Das Gebiet im östlichen Texas hatte bislang keine seismische Geschichte. Im Mai 2012 hat ein 4.8 – Erdbeben Timpson erschüttert, das im Gebiet größte jemals beobachtete Beben. In den darauffolgenden 16 Monaten wurde das Gebiet noch von weiteren Beben heimgesucht. Die Anzahl der Beben zeigen eine bedeutende Steigerung im östlichen Texas sowie in Gebieten der Vereinigten Staaten, in denen beispiellose Massen des Abwassers in tiefe geologische Formationen gepumpt wurden.

Laut der offiziellen Pressemitteilung werden ungefähr 2 Milliarden Gallonen des Abwassers täglich in ca. 180.000 Bohrlöcher in den Vereinigten Staaten, überwiegend in Texas, Kalifornien, Oklahoma und Kansas, in den Untergrund injiziert. Für die Studie haben sich Shirzaei und Co-Autor William Ellsworth von der Universität Stanford, Kristy Tiampo von der Universität Colorado Boulder, Pablo González von der Universität Liverpools (das UK) und Michael Manga von der UC Berkeley auf vier Großserienbohrlöcher konzentriert, die verwendet werden, um Abwasser in der Nähe des Epizentrums von Timpson zu injizieren.

Beanspruchung und Porendruck unter den Borlöchern (Quelle: Science Veröffentlichung)

Die Forscher haben das Verfahren der Radarinterferometrie (InSAR), eine satellitenbasierte Abfragungstechnik verwendet, um die Oberflächenhebung des Bereiches in der Nähe der Bohrlöcher zu messen. “Die Überwachung der Oberflächendeformierung durch diese Abfragungstechniken ist eine proaktive Annäherung an die Handhabung der Gefahren, die mit der flüssigen Einspritzung einhergehen und kann in der Erdbebenvorhersage behilflich sein”, so Shirzaei in der jetzigen Veröffentlichung. “Unsere Studie berichtet über die ersten Beobachtungen der mit der Abwassereinspritzung vereinigten Oberflächenerhebung.” Die Forscher haben dann die Beanspruchung und den Porendruck unter den Bohrlöchern berechnet, die die Erhebung verursacht und abwechselnd die Erdbeben ausgelöst haben. Die Studie hat herausgefunden, dass die seismischen Aktivitäten zugenommen haben, selbst als die Wasserspritzenraten vermindert wurden, um den Druck zu senken. Sie stieg trotz allem überall an, auch in ehemaligen Bohrgebieten.

Durch die Zusammensetzung seismischer Daten, Daten historischer Wasserinjektionen und geologischen und hydrogeologischen Informationen mit dazugehörigen Oberflächendeformierungsbeobachtungen, haben die Forscher eine tatsächliche Verbindung zwischen den Abwasserinjektionen und der Erdbebentätigkeit in Texas hergestellt, die erklären kann, warum Injektionen an einigen Stellen Erdbeben verursachen und an anderen Stellen nicht. “Diese Forschungsergebnisse eröffnen neue Möglichkeiten für die Verfahrensweise von Abwasserinjektionsbohrlöchern auf eine Weise, die Erdbebengefahren reduzieren kann”, so Shirzaei in der aktuellen Studie.

 

🔸Veröffentlichung🔸

Surface uplift and time-dependent seismic hazard due to fluid injection in eastern Texas.

M. Shirzaei, W. L. Ellsworth, K. F. Tiampo, P. J. Gonzalez, M. Manga. Science, 2016; 353 (6306): 1416

DOI: 10.1126/science.aag0262

 

 

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Pia Gaupels

Pia Gaupels, 30, Bibliotheksinformationsstudium an der TH Köln von 2007-2010. Studiert seit 2014 an der Universität Münster Geowissenschaften. Der Schwerpunkt liegt auf Planetare Geologie und Geoinformationswissenschaften. Sie hat die Facebook-Seite GeoHorizon gegründet. Zudem hat sie ausgeprägte Fähigkeiten in der Bild- und Videobearbeitung.