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RESSOURCEN/141: Strahlengefahr durch Fracking? (SB)


Bei der Gasförderung gelangen radioaktive Partikel an die Erdoberfläche



Bei der Förderung von unkonventionellem Gas aus tiefer gelegenen Gesteinsschichten können radioaktive Partikel wie Uran oder Radium an die Oberfläche gelangen. Das hat eine Recherche in wissenschaftlichen Publikationen, behördlichen Dokumenten und der Tagespresse ergeben. Die Frage, ob von diesen Strahlenpartikeln eine akute Gesundheitsgefahr ausgeht, wird von den meisten, aber nicht allen Quellen verneint. Mit großer Mehrheit wird jedoch weiterer Forschungsbedarf angemahnt. Das läßt auf eine gewisse Unsicherheit der Experten schließen.

Bundesumweltminister Peter Altmaier (CDU) will die Förderung von unkonventionellem Gas, auch Schiefergas genannt, durch die Methode des Frackings in Deutschland gesetzlich stark einschränken. Im Deutschlandfunk betonte er, Fracking sei in Trinkwasserschutzgebieten "grundsätzlich verboten"; für alle anderen Regionen sollen "wesentlich strengere Voraussetzungen" im Planungsrecht aufgenommen werden. In den nächsten Wochen würden "gemeinsam mit den Koalitionsfraktionen daraus erste Konsequenzen" gezogen [1].

Altmaier sieht auf absehbare Zeit nicht, daß irgendwo in Deutschland Fracking zur Anwendung kommen kann. Sein Koalitionskollege Michael Kauch (FDP) dagegen spricht von "ideologischen Vorbehalten" gegenüber Fracking und möchte erreichen, daß es auch hierzulande angewandt wird. Auch er spricht zwar vom Schutz des Grundwassers als "oberste Priorität" [2], doch das reklamieren selbst die Fracking betreibenden und von der Gasförderung profitierenden Unternehmen.

Die Fracking-Methode zur Förderung von Schiefergas ist schon alt, sie wurde bereits Ende der vierziger Jahre des vorigen Jahrhunderts kommerziell eingesetzt. Im großen Maßstab kam sie aber erst zur Anwendung, nachdem Ingenieure ein Bohrverfahren entwickelt hatten, bei dem das Bohrgestänge sogar noch in mehreren tausend Metern Tiefe von vertikal zu horizontal umgelenkt werden konnte. Das ermöglichte es, eine Gesteinsschicht, in der das Gas eingelagert ist, zunächst senkrecht und dann, wenn sie erreicht wurde, von da an weiter quer anzubohren.

Bei dem Förderverfahren wird zunächst ein Gemisch aus etwa 94 Prozent Wasser, 5 Prozent Sand und weniger als ein Prozent Chemikalien unter hohem Druck in das Gestein gepreßt, so daß sich die natürlichen Klüfte weiten. Anschließend wird das Wasser wieder hinaufgepumpt, wobei das in der Regel nur zwischen 10 und 40 Prozent der Flüssigkeit betrifft, die zuvor ins Gestein gepreßt wurde. Sand und chemische Stabilisatoren verhindern, daß sich die Klüfte wieder schließen. Nun kann das Gas zusammenströmen und gefördert werden.

Trotz der technologisch innovativen Bohrmethode ist das Einzugsgebiet einer Bohrung bei der Schiefergasförderung gering. Das kann zur Folge haben, daß pro Quadratkilometer fünf bis sechs Bohrungen, über die Fläche verteilt, ausgebracht werden. Die betroffene Landschaft erfährt einen starken Eingriff: Bäume werden gerodet, Zufahrtswege befestigt, Bohrgestänge, Bohrgerät, Kompressor sowie Container für die Fracking-Flüssigkeit aufgestellt, Becken für das Abwasser eingerichtet und vieles mehr. Ein Bohrloch kann bis zu 18 Mal "gefrackt" werden, weil immer wieder Gas zusammenströmt.

Abgesehen von den völlig ungeklärten Folgen einer chemischen Verseuchung des Untergrunds durch die mehrere tausend verschiedenen Substanzen, die von den Unternehmen bei dieser Art der Gasförderung verwendet werden, und dem Problem des enormen Wasserverbrauchs wurde vor einigen Jahren bekannt, daß sich in dem hinaufgepumpten Abwasser, dem Flowback, radioaktive Elemente befinden können. Ähnliches ist von der konventionellen Öl- und Gasförderung sowie der Kohlegewinnung her bekannt.

Diese sogenannten NORM-Partikel (NORM steht für naturally occurring radioactive material, z. dt.: natürlich auftretendes radioaktives Material) gelten bislang als nicht gesundheitsgefährdend. Allerdings kann es aufgrund technischer Umstände zur Akkumulation der Partikel kommen, man spricht in diesem Zusammenhang auch von TENORM-Partikeln. Die Buchstaben T und E stehen for "technologically enhanced", das heißt technologisch angereichert. TENORM gilt als potentiell gefährlicher als NORM, weil dabei die radioaktiven Elemente aufkonzentriert wurden. Laut der Strahlenschutzverordnung (Teil 3) müssen in Deutschland Schlämme und Ablagerungen aus der Erdöl- und Erdgasindustrie unter bestimmten Umständen behördlich überwacht werden. Das gilt jedoch nicht für den Flowback. [3]

Mittlerweile sind die Vereinigten Staaten der größte Erdgasförderer der Welt. Im Jahr 2009 wurde auf dem gesamten Staatsgebiet aus fast einer halben Million Bohrlöchern Gas gefördert. 90 Prozent von ihnen wurden "gefrackt". Welche Folgen eine unkontrollierte Aufkonzentration der NORM-Partikel hat und ob sich daraus nicht doch Risiken für Gesundheit und Umwelt ergeben, ist keineswegs abschließend geklärt. Das hat die US-Regierung allerdings jahrelang nicht weiter bekümmert. Das geostrategische Interesse, die Importabhängigkeit von Energieträgern zu verringern, beherrscht die Politik noch heute. Die Gasvorkommen der USA reichen bei heutigem Verbrauch schätzungsweise 100 Jahre. Die Gasreserven Deutschlands würden voraussichtlich dreizehn Jahre reichen.

Bei der Frage, ob durch Fracking Uran oder andere radioaktive Partikel an die Oberfläche gelangen, ist zunächst einmal zu klären, aus welchem Gestein das zu fördernde Gas stammt. Das Gestein des Marcellus Shale, das sich von den Bundesstaaten Tennessee bis nach New York erstreckt, weist eine besonders hohe Belastung mit NORM-Partikeln auf. In einer Präsentation zum Thema physikalische und chemische Verbindungen von Uran und Kohlenwasserstoffen im Marcellus Shale bei einem Treffen der Geological Society of America vom 20. bis 22. März 2011 wurde berichtet, daß dieses größte Fördergebiet für unkonventionelles Gas der USA "erheblich" mit Uran angereichert ist. Durch das Fracking könnten sich die chemischen Verhältnisse (unter anderem der pH-Wert) im Untergrund so ändern, daß Uran und andere Substanzen örtlich mobil werden. Die Messungen der Forscher ergaben eine deutlich voneinander abweichende Verteilung des Urans zwischen 10,2 ppm und 53.4 ppm (ppm - parts per million, z. dt.: Teilchen pro Millionen Teilchen). [4]

Welche Konsequenzen ergeben sich daraus? Der Befund besagt zunächst einmal, daß der Fracking-Rückfluß unterschiedlich stark mit radioaktiven Elementen belastet ist. Die tatsächlichen, aber niemals gemessenen Mengen könnten sogar noch größer sein. Da manche Klärwerke in den USA das Abwasser unzureichend aufbereitet hatten, bevor sie es in einen Fluß einleiteten, aus dem auch Trinkwasser gewonnen wurde, hätten die Behörden eine zu starke Belastung mit NORM-Partikeln nur bei einer kontinuierlichen Messung entdeckt.

Der Journalist Ian Urbina schrieb am 26. Februar 2011 für die "New York Times" [5], daß seine Zeitung Tausende interner Dokumente von der Umweltschutzbehörde (EPA - Environmental Protection Agency) erhalten und ausgewertet habe. Das Ergebnis, zusammengefaßt: Im Bundesstaat Pennsylvania, dem "Saudi-Arabien" der unkonventionellen Gasförderung der USA, waren zwischen den einzelnen Radioaktivitätsmessungen bei der Trinkwassergewinnung manchmal sechs bis acht Jahre vergangen! Bis zum Jahr 2006 sei das Wasser überhaupt nicht auf radioaktive Elemente hin untersucht worden, behauptete das Blatt. Die Dokumente belegten, daß der Grad der Radioaktivität im Brauchwasser teils Hunderte bis Tausende Male über dem Maximum dessen lag, was die Bundesbehörden als Grenzwert für Trinkwasser festgelegt hatten.

Im selben Bericht schrieb die "New York Times", daß laut einer vertraulichen Studie der Industrie aus dem Jahr 1990, die für das American Petroleum Institute erstellt worden war, selbst nach "konservativen Schätzungen" zum Radium in Brauchwasser, das vor der Küste von Louisiana im Golf von Mexiko verklappt wurde, für jene Menschen ein "potentiell signifikantes Risiko", an Krebs zu erkranken, bestand, die regelmäßig Fisch aus dieser Meeresregion verzehrten. Zwar wurden einige Details des "New York Times"-Berichts von Seiten der Behörden und der Wissenschaft kritisiert, doch kommt ihm das Verdienst zu, eine wichtige gesellschaftliche Debatte angestoßen zu haben. Inzwischen legt die Regierung den Fracking-Unternehmen Zügel an (die allerdings recht locker gehalten werden).

Daß überhaupt ein Bewußtsein für die Umwelt- und Gesundheitsgefahren der Gasförderung entstanden ist, geht auch auf das Engagement der Zivilgesellschaft zurück. Ohne "Druck von unten" wäre möglicherweise niemals bekannt geworden, um welche angeblich harmlosen chemischen Substanzen es sich in der Fracking-Flüssigkeit handelt, die in den Untergrund gepreßt wird. Auch daß die Unternehmen die Abwässer behandeln und zumindest teilweise unschädlich machen müssen, dürfte auf kontinuierliche Bemühungen der Zivilgesellschaft zurückzuführen sein. Der Dokumentarfilm "Gasland" (2010) von Josh Fox wiederum hat das Thema ebenfalls einer breiteren, internationalen Öffentlichkeit nahegebracht.

Obwohl den NORM-Partikeln in der Regel keine akute gesundheitsgefährdende Wirkung zugesprochen wird, sorgen sich Experten dennoch, daß die Arbeiter und Angestellten in der Gasförderung, die dauerhaft einer Belastung mit solchen radioaktiven Elementen ausgesetzt sind, ein höheres Erkrankungsrisiko tragen als der Durchschnittsbürger. Dieses Gefährdungspotential sei jahrelang weitgehend ignoriert worden, erklärte die Umweltwissenschaftlerin Gayle Nicoll im Oktober vergangenen Jahres auf der Internetseite Occupational Health Online [6]. Das werde unter anderem daran deutlich, daß in einem 23seitigen Abschlußbericht des Energieministers aus dem Jahr 2009 das Gefahrenpotential radioaktiver Isotope nur ein einziges Mal erwähnt werde.

Erst der Brief vom 21. Juli 2009 des Umweltmediziners Edward G. Horn an Bradley Field, Abteilungsleiter für mineralische Ressourcen bei der Umweltschutzbehörde New Yorks [7] und anschließende Ermittlungen der "New York Times" vom 27. Februar 2011 [8] haben das öffentliche Bewußtsein geweckt, daß die Förderung von Erdgas auch etwas mit Radioaktivität zu tun haben könnte.

NORM-Partikel kommen vermehrt da vor, wo sich im Gestein Kohlenwasserstoffe befinden. Geologen machen sich diesen Umstand zunutze, um Gaslagerstätten aufzuspüren. Die radioaktiven Partikel bestehen üblicherweise aus Uran, Thorium und Radium, ihren jeweiligen Zerfallsprodukten wie beispielsweise Radon sowie Blei-210. Die Elemente liegen gewöhnlich als Salze vor, wobei das Uransalz nicht wasserlöslich ist. Das Radiumsalz dagegen schon, was es besonders dafür prädestiniert, an die Oberfläche gespült zu werden, zum Beispiel durch die Bohrflüssigkeit. Das Bohrmaterial muß laufend abgeführt werden, wofür meist eine Flüssigkeit verwendet wird. Auch durch das Hinaufpumpen des Flowbacks im Anschluß an das Aufbrechen des Gesteins können NORM-Partikel nach oben wandern. Als drittes stellt die eigentliche Förderung, bei der neben Gas und Öl auch Bohr- und Frackingflüssigkeit an die Oberfläche gelangt, eine potentielle Quelle für radioaktive Partikel dar. Die Bohr-, Pump- und sonstigen Geräte zur Förderung und Bearbeitung des Erdgases sind unter anderem deshalb potentielle Quellen für Strahlenpartikel, weil an ihnen die Salze leicht anhaften.

Aus Umweltschutzgründen ist es sicherlich zu begrüßen, daß die Unternehmen ihre Abwässer erneut verwenden. Problematisch bleibt jedoch, daß genau das zu einer stärkeren Akkumulation der NORM-Partikel beiträgt. Da unter Umständen mehrmals am Tag die unbefestigten Zufahrtswege zu den Bohrstellen mit Wasser besprüht werden, um die Staubbelastung der Umgebung zu verringern, können die NORM-Partikel in die Umwelt gelangen und sowohl die Arbeiter als auch Anwohner einer erheblich höheren Exposition aussetzen, als sie beispielsweise durch die natürliche Strahlung gegeben ist.

Müssen bei der Gasförderung demnächst Dosimeter getragen werden? Vermutlich nicht, auch wenn es Bohrlöcher gibt, bei denen es sich als nützlich erweisen könnte. Nach vorläufigen Berechnungen Gayle Nicolls kann die Strahlenbelastung eines Arbeiters in der Gasförderung bei einem angenommenen Arbeitstag von acht Stunden höher sein als der Grenzwert, ab dem die US-Bundesbehörde zum Schutz der Arbeitssicherheit OSHA (Occupational Safety and Health Administration) ein Monitoring der Radioaktivität verlangt.

Nicoll räumt allerdings ein, daß der von ihr berechnete Wert vermutlich in der Praxis nie erreicht wird, weil sie beispielsweise angenommen hatte, daß sich der Arbeiter acht Stunden lang in einem Abstand von höchstens einem Meter zur Strahlenquelle aufhält. Auf der anderen Seite gab die Forscherin zu bedenken, daß es an einem Bohrloch verschiedene potentielle Strahlenquellen gibt, mit denen eine Person im Laufe ihres Arbeitstages in Berührung kommt, und sich so die Belastungszeit verlängern kann.

Ein erhöhtes Strahlenrisiko ergibt sich jedoch nicht allein aufgrund des Kontakts mit radioaktiven Partikeln (sogenannten Alphastrahlern) über die Haut oder durch Inkorporation, das heißt Aufnahme des gefährlichen Teilchens in den Körper, sondern auch durch Fernwirkung. Radon und Radium sind sowohl Alpha-, als auch Gammastrahler. Diese Strahlungsart wirkt über große Strecken.

In einer Stellungnahme vom 21. Juli 2009 des Büros für Strahlenschutz in der Umwelt im Gesundheitsministerium von New York zum Fracking heißt es, daß in drei Proben aus der sogenannten Produktionssole eine Alpha- und Beta-Aktivität von 14.530 - 123.000 Picocurie pro Liter (pCi/L) nachgewiesen wurde. Eine Isotopenanalyse habe in dieser Sole eine Radium-226-Konzentration von 2.472 - 16.030 pCi/L gezeigt. Sollten diese Werte repräsentativ für die Produktionssole aus den Erdgasbrunnen des Marcellus-Standorts sein, heißt es in dem Schreiben, könnten "die Handhabung und Entsorgung des Brauchwassers eine Sorge für die öffentliche Gesundheit sein". [9] Zum Vergleich: Abwasser darf in New York eine Radium-226-Konzentration von 60 pCi/L haben. Das ist weniger als ein Vierzigstel des oben angegebenen unteren Meßwerts.

Das bedeutet jetzt nicht, daß die New Yorker hochgradig durch NORM-Partikel bedroht werden. Wenn das belastete Abwasser in einen Fluß geleitet wird, dürfte es sich schnell verdünnen. Meßwerte unterhalb solcher und ähnlicher Einleitungen geben bislang keinen Anhaltspunkt für eine akute Gefährdung. Ein Unbehagen scheint aber bei vielen Experten zu bleiben. So schreiben die kanadischen Forscher Roger Saint-Fort, Mirtyll Alboiu und Patrick Hettiaratchi im Journal of Environmental Science and Health, Part A: Toxic/Hazardous Substances and Environmental Engineering, daß TENORM-Partikel, die durch anthropogene Prozesse in die Böden der Öl- und Gaseinrichtungen gelangen, "eine der größten Herausforderungen der heutigen Öl- und Gasindustrie Kanadas und der USA" darstellen. [10] Und Prof. L. M. Cathles von der Abteilung für Erd- und Atmosphärenforschung der Cornell Universität in Ithaka, New York, der sich näher mit dem Flowback aus der Gasförderung befaßt hat, fordert dessen laufende Überwachung. [11]

Bei der inzwischen auch in Deutschland aufkommenden gesellschaftlichen Debatte und dem Abwägen darüber, ob das Risiko von Beeinträchtigungen der Gesundheit und Schäden an der Umwelt durch das Fracking zu groß ist oder nicht, lautet ein Argument der Befürworter des Verfahrens, daß der gesellschaftliche Nutzen der Gasförderung unverzichtbar sei.

Bei dieser verkürzten Sicht wird schon gar nicht mehr danach gefragt, wofür das Gas angeblich unbedingt benötigt wird. Bei dieser Frage, nur etwas konsequenter verfolgt, geriete womöglich auch das wachstums- und profitorientierte Wirtschaftssystem, in dem die Menschen gesundheitlich ruinösen Produktionsverhältnissen unterworfen werden, auf den Prüfstand. Eigentlich sollte man annehmen, daß die Vergesellschaftung des Menschen dank der so ermöglichten Arbeitsteilung und verheißenen Freisetzung unermeßlicher Produktivkräfte enorme Vorteile gegenüber anderen Formen des gemeinschaftlichen Lebens gebracht hat. In diesem Zusammenhang kann die Debatte über die mögliche Gefahr von Umwelt- und Gesundheitschäden durch Fracking beispielhaft für andere Formen der Energiegewinnung angesehen werden: Opfer müssen erbracht werden, damit die Gesellschaft erhalten bleibt. Ob das den Menschen ursprünglich erklärt wurde, als sie sich vergesellschaften ließen? Wohl kaum. Es wäre denjenigen, die einen solchen Opferanspruch an andere erheben, aber selbstverständlich niemals sich selbst meinen, vermutlich nicht gut bekommen.

In ferner Zukunft könnten Geologen einen Anstieg radioaktiver Substanzen in den heute erzeugten Sedimentschichten feststellen, denn einige der strahlenden Elemente haben eine Halbwertszeit von Tausenden von Jahren. Verglichen mit der Strahlenfreisetzung durch die oberirdischen Atomtests und deren Fortsetzung in niemals vollständig abgeschlossenen unterirdischen Atomtests sowie durch die gesamte Infrastruktur der zivilen Atomenergienutzung scheint das Strahlenrisiko durch geogene NORM-Partikel vernachlässigbar gering zu sein. Doch mögen sie vielleicht nur die kleinsten unter den Mosaiksteinchen sein, sie sind dennoch Teil des globalen Abbilds, das der moderne Mensch mit seinen vielfältigen Emissionen radioaktiver Teilchen der Erde aufprägt. Wissenschaftler sehen die radioaktiven Kontaminationen rund um den Globus bereits als eines der Merkmale des anbrechenden geologischen Zeitalters des Anthropozäns an.


Fußnoten:

[1] http://www.dradio.de/dlf/sendungen/interview_dlf/2006736/

[2] http://www.michael-kauch.de/

[3] http://www.umweltdaten.de/publikationen/fpdf-l/4346.pdf

[4] https://gsa.confex.com/gsa/2011NE/finalprogram/abstract_185431.htm

[5] http://www.nytimes.com/2011/02/27/us/27gas.html?_r=2&pagewanted=all&

[6] http://ohsonline.com/Articles/2012/10/01/Radiation-Sources-in-Natural-Gas-Well-Activities.aspx?admgarea=ht.PPE&p=1

[7] http://treichlerlawoffice.com/radiation/nysdoh_marcellus_concerns_090721.pdf

[8] http://www.nytimes.com/2011/02/27/us/27gas.html?_r=1&pagewanted=all

[9] http://treichlerlawoffice.com/radiation/nysdoh_marcellus_concerns_090721.pdf

[10] http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17849307

[11] http://www.geo.cornell.edu/eas/PeoplePlaces/Faculty/cathles/Gas%20Blog%20PDFs/7-%20Why%20radium%20in%20shales%20and%20how%20to%20process.pdf

13. Februar 2013