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RESSOURCEN/142: Folgen des Frackings unerforscht - Beispiel durchlässige Bohrwände (SB)


Bundesregierung macht Fracking den Weg frei

Dichtigkeit der Zementierung von Bohrlöchern ungewiß



Die Energieproduktion der Menschheit geht mit massiven Eingriffen in die Umwelt einher. Wenn in der kanadischen Provinz Alberta Erdölsande ausgekocht oder in Niger zwecks Urangewinnung Fels zermahlen wird, wenn in Deutschland für die Braunkohle ganze Landschaften abgetragen werden und in China Dutzende Dörfer dem Staudammbau weichen müssen, dann treten weitreichende Schäden für Mensch und Umwelt auf. Das gilt auch für die Förderung von sogenanntem unkonventionellen Erdgas, das sich tief im Untergrund in den Spalten und Klüften bestimmter Gesteinsschichten befindet und im Unterschied zum konventionellen Erdgas nicht in Form großer Blasen vorliegt. Die verbreitetste Methode, um an das unkonventionelle Erdgas heranzukommen, ist Hydraulic Fracturing, die hydraulische Lagerstättenstimulation, in der Kurzform Fracking genannt.

Seit den 1940er Jahren wird Erdgas "gefrackt", doch erst um die Jahrtausendwende herum haben US-Ingenieure eine neue Bohrtechnik entwickelt, die das Fracking effizienter macht. Zunächst wird vertikal, unter Umständen mehrere tausend Meter tief, gebohrt, bis die erdgashaltige Gesteinsschicht erreicht ist. Dann wird der Bohrkopf in einem rechten Winkel umgelenkt und bis zu mehreren hundert Metern horizontal weitergetrieben. Nach Entfernen des Bohrschlamms wird ein Fluid aus etwa 95 Prozent Wasser, 5 Prozent Sand und weniger als 1 Prozent Chemikalien unter hohem Druck in den Untergrund gepreßt. Dadurch weiten sich die natürlichen Klüfte, und das Fluid kann samt dem Lagerstättenwasser abgepumpt werden. Das Gas strömt zusammen und wird ebenfalls gefördert. Der zuvor eingespülte Sand verhindert, daß sich die Klüfte wieder schließen. Die Chemikalien erfüllen viele Aufgaben, unter anderem sollen sie die Bakterienbildung verhindern und die Fluidität des eingebrachten Gemischs erhöhen.

In den USA hat die unkonventionelle Erdgasförderung nach Einführung der neuen Bohrtechnik einen ungeheuren Boom erlebt, zumal unter US-Präsident George W. Bush jr. und seinem Vize, dem ehemaligen Erdölmanager Dick Cheney, den Unternehmen der rote Teppich ausgerollt wurde. Beispielsweise wurde das Fracking von Grundwasserschutz- und weiteren Umweltauflagen ausgenommen.

In Europa scheinen sich die Geister am Fracking zu scheiden. Polen will die Technologie auf jeden Fall einführen, Frankreich nicht, Großbritannien sagt ja wie auch, aber unter vergleichsweise strengen Auflagen, Deutschland. Vor wenigen Tagen hatten Bundesumweltminister Peter Altmeier (CDU) und Bundeswirtschaftsminister Philip Rösler (FDP) einen gemeinsamen Gesetzentwurf zur Änderung des Wasserhaushaltsgesetzes vorgelegt, in dem genauer geregelt ist, wie Fracking in Deutschland angewendet werden darf. Wasserschutzgebiete sind tabu, Umweltverträglichkeitsprüfungen obligatorisch, und auch außerhalb der Wasserschutzgebiete können Verbote ausgesprochen werden. [1] Der Bundestag hat das Gesetz angenommen, ob es auch die Hürde des Bundesrats nimmt, ist offen.

Allein die Tatsache, daß für Wasserschutzgebiete ein ausdrückliches Frackingverbot besteht, kann als Hinweis darauf gewertet werden, daß die Methode entgegen den Beteuerungen der damit befaßten Unternehmen hochgradig unsicher ist. Umgekehrt heißt das, die Regierung ist sich eigentlich sicher, daß die Gasförderung Umweltschäden erzeugt, ansonsten wären die strengen Auflagen nicht erforderlich. Die Frage lautet nun, ob die Beschränkungen Umweltverschmutzungen verhindern können.

Eine potentielle Schwachstelle stellt beispielsweise die Betonummantelung dar, die den durchgeteuften Gesteinsschichten Schutz vor aufsteigenden Gasen und dem chemikalienhaltigen Fracking-Fluid bieten soll. Erfolgt die Zementierung jedoch nur unvollständig, besteht die Gefahr, daß Chemikalien in die durchstoßenen, grundwasserführenden Schichten eindringen.

Zwar werden beim Bohren Verfahren eingesetzt, die die Dichtigkeit des Zements prüfen, beispielsweise akustisch oder mit Hilfe zuvor eingebrachter radioaktiver Partikel, sogenannter Tracer, die detektiert werden können, aber eine hundertprozentige Sicherheit, daß es nicht zu einer unerwünschten Kontamination kommt, gibt es nicht. Ein "Restrisiko" bleibt. Wie dieser technische Begriff zu bewerten ist, läßt sich an den etwa alle 25 Jahre auftretenden GAUs in der Atomenergiewirtschaft ablesen. Ingenieure hatten ursprünglich behauptet, daß das "Restrisiko" für den Größten Anzunehmenden Unfall nur alle zehntausend Jahre relevant ist. Welches Restrisiko besteht beim Fracking? Damit soll hier nicht ein Unfall in der Atomenergieproduktion mit dem bei der Gasförderung gleichgesetzt werden, vielmehr geht es um die Art der Argumentation. Was heißt "sicher"? Wer bewertet das Risiko und welches Interesse verfolgt er damit? Welchen Schutz bietet die Ummantelung des Bohrlochs?

Das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) veröffentlichte im Oktober 2012 ein 443 Seiten starkes Gutachten mit dem Titel "Umweltauswirkungen von Fracking bei der Aufsuchung und Gewinnung von Erdgas aus unkonventionellen Lagerstätten - Risikobewertung, Handlungsempfehlungen und Evaluierung bestehender rechtlicher Regelungen und Verwaltungsstrukturen". Darin heißt es:

"Belastbare Daten zur Langzeitstabilität von Zementationen, insbesondere bei den thermischen und hydrochemischen Verhältnissen in der Tiefe, in der unkonventionelle Gas-Vorkommen in Deutschland vermutet werden, fehlen bislang." [2]

Mit Blick auf die Situation in Niedersachsen, wo seit längerem Fracking eingesetzt wird, konstatieren die Autoren:

"Des Weiteren fehlen derzeit Untersuchungen zur Langzeitsicherheit des Casings und der Zementation, wobei die Erfahrungen aus über 30 Jahren Tight Gas in Niedersachsen nur bedingt hilfreich sind, da nach unserer Kenntnis kein gezieltes Monitoring im Hinblick auf die Dichtheit der Zementation erfolgt." [2]

Mit "Casing" ist die Verschalung des Bohrlochs und mit "Tight Gas" unkonventionelles Erdgas gemeint, das im Falle Niedersachsens aus Sandstein gewonnen wird. Doch selbst wenn die Integrität von Zementierung und Casing dauerhaft bewahrt bliebe, besteht durch die Bohrung an sich die Gefahr, daß Gas ins Grundwasser gelangt, da es sich an der Wand des Bohrlochs nach oben arbeiten kann. Die Bohrwandung schließt nicht überall so dicht an das Gestein an, daß dieser Weg des Gasaufstiegs versperrt wäre.

Zieht man an dieser frühen Stelle ein Zwischenresümee hinsichtlich der Beschaffenheit und Dichtigkeit der Zementierung, so ist der Eindruck einer Parallele zwischen der Gasförderung und der Produktion von Atomstrom evident. Gemeint ist die Begeisterung für eine Technologie und die Vernachlässigung ihrer Folgen. Bei beiden Formen der Energieproduktion muß die Gesellschaft die wesentliche Erblast tragen: hier die radioaktive Kontamination ganzer Landstriche und Seegebiete, dort die chemische Verunreinigung des Untergrunds.

Die ausgeschöpften Bohrstellen werden in aller Regel als Abfallbehälter für den Flowback (Rückfluß) genutzt, den niemand haben will und dessen Verbringung nur Kosten verursacht, und müssen deshalb als potentielle Dauerquellen für chemische oder radioaktive Kontaminationen des Grundwassers angesehen werden, da zwar einige, aber nicht alle chemischen Substanzen mit der Zeit abgebaut werden. [3]

Wenn die "Erblast" des Frackings schon ein erhebliches, selbst von Experten nicht abschätzbares Risiko darstellt, so sollte man erwarten, daß die Bohrstellen zumindest während der Zeit ihres Betriebs keine Gefahrenquelle für chemische Verunreinigungen sind. Falls nicht, hieße das, daß die Industrie mit der Behauptung, Fracking erzeuge keine Umweltprobleme, der Bevölkerung einen Bären aufzubinden versucht.

Auf einer Internetplattform namens "Informations- & Dialogprozess" des Energiekonzerns ExxonMobil hat ein sogenannter "Neutraler Expertenkreis" einen Bericht zu einer Reise in die USA, die vom 9. bis zum 13. Januar 2012 stattfand, verfaßt. Unter der Überschrift "Risiken durch die Bohrung / Bohrplatz" heißt es:

"Die Trinkwasserverunreinigung ist in den USA inzwischen als mögliches Problem durch die Förderung von unkonventionellem Erdgas erkannt worden. Hinzu kommen mögliche Lecks in Abwasserbehältern sowie der erhöhte Ausbaubedarf der Infrastruktur. Es wurde jedoch auch darauf hingewiesen, dass Umweltprobleme nicht alleine im Fracking begründet seien, sondern in Zusammenhang mit der Erdgasförderung generell gesehen werden müssten." [4]

Ein Hinweis, der keineswegs beruhigt. Die durch Fracking verursachten Umweltprobleme werden schließlich nicht geringer, nur weil an anderen Stellen der Erdgasförderung ebenfalls Umweltverschmutzungen auftreten. Sicherlich wäre es eine grobe Vereinfachung, die Risikoabschätzung bei der Förderung unkonventionellen Erdgases allein auf das Aufbrechen des Gesteins im Untergrund zu reduzieren. Aber so argumentiert doch auch niemand! Soll mit solchen Aussagen den Kritikern des Frackings eine simplifizierende Sichtweise angedichtet werden?

Die "neutralen Experten" haben ihre Bezeichnung anscheinend daher, daß sie Bedenken "neutralisieren", denn weiter schreiben sie über das, was ihnen bei der Besichtigungstour von Fracking-Anlagen gesagt wurde:

"Die größte Gefahr für die Migration von Fluiden in die Aquifere wird in mangelhafter Brunnenintegrität gesehen. Fälle, in denen das zur Kontamination von Trinkwasser geführt habe, lägen häufig schon lange zurück (ca. 15 Jahre) und seien in der Regel in der schlechten Ausführung der Bohrungen begründet. Es gibt jedoch auch aktuellere Berichte über Schäden: durch einen Blow-out während des Frackings kam es in Pennsylvania zur Freisetzung von Fluiden, und in Dimock (Pennsylvania) kam es zu einer Verunreinigung von Grundwasser. Auch in Pavillion (Wyoming) sind Schäden dokumentiert, die in Zusammenhang mit Fracking gebracht werden. Eine Studie über die Schäden in Dimock und Pavillion, die breite Akzeptanz findet, gibt es nach Aussage der EPA jedoch noch nicht." [4]

Es stimmt, die als Entwurf vorliegende Studie der US-amerikanischen Umweltschutzbehörde EPA (Environment Protection Agency) zu den Fracking-Schäden in Pavillion, ausgelöst durch EnCana, den zweitgrößten Schiefergasförderer Nordamerikas, und andere Gutachten der Behörde finden keine "breite Akzeptanz" - aber wohl nur deswegen, weil die Industrie nicht durch Umweltauflagen daran gehindert werden will, Erdgas zu fördern und Profite zu machen.

Wohingegen die EPA-Experten in ihrem Gutachten "Investigation of Ground Water Contamination near Pavillion, Wyoming" vom Dezember 2011 unmißverständlich feststellen, daß unterhalb des Erdgasfelds von Pavillion "eine verstärkte Wanderung von Gas in Grundwasserhorizonte, die für die häusliche Wasserversorgung und häusliche Brunnen genutzt werden", zu beobachten ist. Um das Ausmaß dieser Wanderung zu ermitteln, seien weitere Studien vonnöten. "Integritätsprobleme" könnten sehr gut eine der Ursachen der Grundwasserkontamination sein, heißt es. [5]

Indem auf der ExxonMobil-Website behauptet wird, daß die mangelhafte Brunnenintegrität häufig schon 15 Jahre zurückliegt, soll offenbar der Eindruck vermittelt werden, daß die heutigen Brunnen undurchlässig sind. Das ist jedoch, wie das obige BMU-Gutachten zeigt, gar nicht bewiesen. Dort heißt es hinsichtlich der speziell beim Fracking auftretenden Probleme:

"Für Bohrungen, die zum Zwecke des Frackings verwendet werden sollen, besteht allerdings ein besonderes Risiko nachteiliger Grundwasserveränderungen dadurch, dass der mit dem Fracking verbundene Druckaufbau zu besonderen Beanspruchungen der Verrohrung und der Zementation führen kann." [2]

Und die Schlußfolgerung der Studienautoren lautet:

"Insbesondere wird das Versagen von Zementierung und Casing nach mehreren Jahrzehnten als ein potenzieller Transportpfad für Gase und Fluide an die Oberfläche betrachtet." [2]

Anscheinend dauert es keine Jahrzehnte, bis die Ummantelungen von Bohrlöchern undicht werden. Der Geochemiker Karlis Muehlenbachs von der Universität von Alberta erklärte im Dezember 2011, kurz nachdem die EPA das Leck bei Pavillion entdeckt hatte, laut der kanadischen Website The Tyee, er gehe davon aus, daß das Problem schlimmer und nicht besser werde: "Das größte Problem besteht darin, daß die Hälfte oder noch mehr Bohrlöcher aufgrund der schlechten Zementierung oder weil die Industrie nicht die besten Methoden anwendet, Lecks haben." [6]

Muehlenbachs weiß genau, wovon er spricht. Er hat jahrzehntelang in der Erdölindustrie Albertas Bohrlochleckagen untersucht und befaßt sich seit 1994 mit der Identifikation von Lecks in der Schiefergasindustrie. Er vermutet, daß die Bohrlöcher aus der Gasindustrie häufiger undicht sind als andere Bohrlöcher, weil beim Fracking mit hohen Drücken gearbeitet wird, die das Material stärker belasten.

Diese Überlegung leuchtet sofort ein. Man braucht sich nur vor Augen zu führen, daß der künstlich erzeugte Wasserdruck mehrere hundert bar stark ist, so daß er das Gestein gegen den Widerstand, der sich beispielsweise aus der Gewichtslast ergibt, aufzubrechen vermag. Da wundert es nicht, daß diesen Kräften auch Beton auf die Dauer kaum gewachsen ist. Hinzu kommt ein Umstand, der oftmals vernachlässigt wird. Muehlenbachs berichtet: "Sie fracken jeden Brunnen bis zu 20 mal. Jedesmal werden die Rohre im Bohrloch durch den Druck erschüttert und angeschlagen. Der Zement ist hart und der Stahl weich. Wenn man das andauernd wiederholt, werden die Verbindungen brechen und Lecks entstehen." [6]

Ein ständiges Anschlagen dürfte allerdings auch den Beton nicht unbeeinträchtigt lassen. The Tyee erwähnt einen Bericht von Schlumberger, der weltweit ältesten Ölgesellschaft, aus dem Jahr 2003, demzufolge 43 Prozent der 6.692 Offshore-Bohrlöcher im Golf von Mexiko, die von US-Behörden untersucht wurden, Lecks aufwiesen. Bei einer Betriebsdauer von 15 Jahren steige die Wahrscheinlichkeit eines Lecks auf 50 Prozent. Verläßliche Daten über die Brunnenintegrität seien schwer zu finden, heißt es weiter auf der Website, aber Schätzungen zufolge leckten in Alberta fünf Prozent aller Bohrlöcher; in Norwegen läge die Rate bei 13 bis 19 Prozent.

"In Alberta ist es beinahe eine Religion zu glauben, daß Gaslecks nicht das Grundwasser kontaminieren können", plaudert Muehlenbachs aus dem Nähkästchen. Der Geochemiker, der beruflich Gasproben analysiert hat und sie ihren Herkunftsorten zuordnen kann, weiß aus erster Hand, daß Methangas regelmäßig von einem Bohrloch zu einem anderen gedrückt wird, das unter Umständen mehrere hundert Meter entfernt liegt. Das sei alles dokumentiert, erklärt er und fügt an, wann immer Methan aus dem Leck eines Brunnen in den Nachbarbrunnen ströme, sage die Industrie, "laßt uns die Lecks schließen". Aber sobald das Gas ins Grundwasser gelange, will man den gleichen logischen Zusammenhang nicht sehen. Dann werde behauptet, daß so etwas nicht passieren könne. [6]

Muehlenbachs ist nicht der einzige Experte, der solche Bedenken vorträgt. Auch der Frackingexperte Dr. Anthony R. Ingraffea, Dwight C. Baum Professor of Engineering an der Cornell Universität, sagte in einem Interview für die Website Physicians Scientists & Engineers for Healthy Energy über den, wie er es nennt,"Zement-Job": "Wir wissen, daß jene Dichtungen anfangs mit alarmierender Geschwindigkeit versagt haben, weil sie auch wirklich sehr schwer zu installieren sind. Die meisten von ihnen werden schließlich versagen. Mit 'schließlich' meine ich, innerhalb der Lebenszeit eines Menschen. Wir werden also Zehntausende leckender Dichtungen haben." [7]

Für den Besitzer von Land, auf dem nach Gas gebohrt und dessen Grundwasser kontaminiert wird, spielt es natürlich keine Rolle, ob das Gas aus dem Bohrloch selbst stammt oder aufgrund der vielfältigen Bohraktivitäten freigesetzt wurde und dann über Risse und Klüfte nach oben in wasserführende Schichten vordringt - in beiden Fällen wird das Grundwasser verdorben.

Wenn ExxonMobil und andere Unternehmen Fracking in Deutschland durchführen wollen, müssen sie die Umweltauflagen erfüllen. Werden bis dahin Langzeituntersuchungen zur Dichtigkeit der Betonummantelung und des Casings vorliegen? Die Industrie stellt zwar in Aussicht, daß man beim Fracking auf giftige Chemikalien verzichten könne. Zur Verunreinigung des Grundwassers kommt es jedoch nicht nur durch das künstliche Einbringen chemischer Substanzen, sondern auch durch das Gas selbst.

Wenn die Menschen etwas aus der globalen Erwärmung als Folge der Verbrennung fossiler Energieträger gelernt haben, dann doch wohl, daß man eine neue Technologie nicht einführen darf, ohne sehr genau zu wissen, welche Konsequenzen das hat und wie sie zu bewerkstelligen sind. Politiker und Wissenschaftler behaupten, daß der Zug zur Begrenzung der Erderwärmung noch nicht abgefahren ist, aber daß der Menschheit nur noch wenige Jahre bleiben, um die Emissionen von Treibhausgasen drastisch zu verringern.

Welche Langzeitfolgen die chemische Kontamination und das mechanische Aufbrechen des Untergrunds durch das Fracking haben, ist nahezu unerforscht.


Fußnoten:

[1] http://www.bmu.de/fileadmin/Daten_BMU/Download_PDF/Wasser_Abfall_Boden/vorschlag_bmu_bmwi_fracking_bf.pdf

[2] http://www.bmu.de/fileadmin/bmu-import/files/pdfs/allgemein/application/pdf/gutachten_fracking_2012.pdf

[3] http://schattenblick.com/infopool/umwelt/redakt/umre-141.html

[4] http://dialog-erdgasundfrac.de/bericht-reise-expertenkreis-USA/risiken-durch-die-bohrung-bohrplatz

[5] http://www.epa.gov/region8/superfund/wy/pavillion/EPA_ReportOnPavillion_Dec-8-2011.pdf

[6] http://thetyee.ca/News/2011/12/19/Fracking-Contamination/

[7] http://www.psehealthyenergy.org/data/NYS_DEC_Proposed_REGS_comments_Ingraffea_Jan_2013.pdf

1. März 2013