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Grundwasser als CO₂-Endlager?

22.03.2012 von

Können fossile Grundwasserleiter die CO₂-Emissionen aus künftigen Gaskraftwerken speichern, um den Übergang in eine erneuerbare Energiezukunft zu erleichtern? Die Autoren einer Studie im Auftrag des Bundesamtes für Energie (BfE) schätzen, dass tiefe Grundwasserleiter im Schweizer Mittelland ungefähr 2.7 Milliarden Tonnen CO₂aufnehmen könnten (siehe Literaturhinweis). Dieses Endlager würde genügen, um künftige Gaskraftwerke in der Schweiz CO₂-neutral zu betreiben. Doch ist es auch sicher?

Kohlendioxid-Speicher im Schweizer Untergrund

Erdgaslagerstätten bieten sich als beste Speicher für CO₂ an, weil ihre geologische Deckschicht garantiert dicht ist. Trotz aufwändigen Untersuchungen haben die Erdölfirmen in der Schweiz bisher keine wichtigen Erdgasfelder entdeckt.

Die zweitbeste Option bieten tiefe, salzhaltige Grundwasserleiter, welche sicherlich nie für die Wasserversorgung angezapft werden. Ideale Gesteinsschichten in 1000 bis 2500 Metern Tiefe haben mehr als 20% Porenvolumen, sind über 50 Meter dick, zeichnen sich durch einen langsamen Wassertransport aus und verfügen über eine sichere Deckschicht nach oben. Die Muschelkalk- und Malm-Schichten entlang einer Linie Fribourg-Bern-Zürich dürften diese Bedingungen erfüllen.

Der Plan tönt einfach: Wir ergänzen künftige Gaskraftwerke mit einer Anlage zum Abscheiden von CO₂ aus den Abgasen. Diese kleine Fabrik presst das Treibhausgas unter hohem Druck in einen tiefen Grundwasserleiter. Dort bleibt das CO₂ als Flüssigkeit eingelagert, weil es sich nur zu einem geringen Teil im Wasser löst.

Risiken…

Die grösste Unsicherheit liegt in der Frage, ob die Deckschicht wirklich gasdicht ist. Erdgasfelder haben den geologischen Test bestanden und einem grossen Gasdruck über Millionen Jahre standgehalten. Diese Sicherheit fehlt bei tiefen Grundwasserleitern. Im Gegensatz zum geplanten nuklearen Endlager mit praktisch unbeweglichen Radioisotopen in einer dichten Tonschicht handelt es sich beim flüssigem CO₂ um eine mobile Verschmutzungsquelle in einem porösen Endlager. Wenn die Deckschicht Lecks aufweist, wird salzhaltiges Grundwasser nach oben gepresst und kann Trinkwasserreserven unbrauchbar machen. Im schlimmsten Fall könnten grössere Mengen Kohlendioxid austreten und im dicht besiedelten Mittelland die Bevölkerung gefährden.

Wir können das langfristige Schicksal von CO₂-Tröpfchen im tiefen Untergrund auch deshalb nur ungenau vorhersagen, weil der grosse Druck und die Volumenzunahme beim Einlagern Brüche in der Deckschicht oder gar kleine Erdbeben herbeiführen können.

… und Nebenwirkungen

Längerfristig behindern langsam wandernde «CO₂-Wolken» im tiefen Untergrund der Schweiz die geothermische Nutzung. Leider liegen die CO₂-Speicherpotenziale genau in der Stadt- und Industrieregion des Mittellandes, wo geothermische Anlagen am wirtschaftlichsten sind. Beim Schutz der Flüsse-, Seen- und Trinkwasserreserven der Schweiz gilt die Philosophie, dass wir überall eine naturnahe Gewässerqualität einhalten. Es ist in unserem dicht besiedelten Land sinnvoll, dieses Prinzip auch auf das Wasser im geologischen Untergrund auszudehnen.

Literaturhinweis
  • L. W. Diamond, W. Leu, G. Chevalier (2010) Studie zur Abschätzung des Potenzials für CO₂-Sequestrierung in der Schweiz. Bundesamt für Energie, Publikation Nr. 290289. 23 S. >Pdf (900KB)
  • Gabriel Chevalier, Larryn W. Diamond and Werner Leu; Potential for deep geological sequestration of CO₂ in Switzerland: a first appraisal; Swiss J Geosci (2010) 103:427-455, DOI 10.1007/s00015-010-0030-4
Zum Autor

Bernhard Wehrli ist Professor für Aquatische Chemie an der ETH Zürich und an der Eawag. Persönliches Zitat und Biografie

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Karte der Schweiz, die das Potenzial aufzeigt zur CO₂-Sequestrierung (CO₂-Speicherung) in salzhaltigen grundwasserführenden Schichten. Die grünen Bereiche zeigen ein hohes Potenzial auf, die Machbarkeit ist jedoch nicht garantiert. Die Bereiche zeigen aber, wo vertiefte Untersuchungen zur Machbarkeit sinnvoll sind. Die Teile der vier Haupt-Grundwasserleiter mit hohem Potential (über 0.6) haben eine theoretische, wissenschaftlich noch nicht nachgewiesene Speicherkapazität von ungefähr 2680 Millionen Tonnen CO₂. © Bundesamt für Energie

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Schema einer Kohlenstoff-Abscheidung und –Einlagerung. Quelle: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Carbon_sequestration-2009-10-07.svg

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Kommentare (34) >Alle Kommentare aufklappen>Alle Kommentare zuklappen

@Kommentar von Bernhard Wehrli. 16.04.2012, 8:20
CO2-neutrale oder gar CO2-bindende Zementsorten gibt es schon einige. Es wird immer wieder darüber berichtet zum Beispiel hier oder hier

Damit würde ein Grund für Carbon Capture and Storage schon einmal wegfallen.
Praktisch alle Pläne zur Dekarbonisierung Europas bis 2050 haben aber Carbon Capture and Storage fest in ihre Pläne eingebunden, denn meist gibt es in diesen Plänen fossile Kraftwerke zu Backupzwecken auch im Jahre 2050 noch und ohne Carbon Capture and Storage wäre die verbleibenden CO2-Emissionen zu hoch. In der Zusammenfasszung zu roadmap 2050 liest man dazu:
„Nearly full decarbonization of the power sector is achieved by relying to varying degrees on renewables, nuclear and carbon capture and storage (CCS), along with a significant increase in transmission and distribution investments.“

Über die im obigen Artikel erwähnten geothermischen Kraftwerken im Mittelland lässt sich sagen: Ein ausführlicher Artikel zum Thema Geothermie im Spektrum der Wissenschaft vom September 2012 kommt zum Schluss, dass in nicht-vulkanischen Gebieten wie Deutschland und der Schweiz keine bedeutenden geothermischen Leistungen zu erwarten sind, was vor allem an dem geringen Wirkungsgrad infolge der niedrigen Wassertemperaturen von 100 bis 150 Grad Celsius liegt. Der Ertrag steht in keinem Verhältnis zum Aufwand. Deshalb musste in Deutschland die Einspeisevergütung für Geothermie mehrmals angehoben werden und liegt nun bei 25 ct/kWh.

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Guten Tag
Hab mit Interesse Ihre Zeilen gelesen.
Kennen Sie den Film „Energieland“?
Schauen Sie doch mal auf die Homepage http://www.energieland-film.de/
Vielleicht eien nützlicher Input für Sie?
Ich finde den Film toll.
Beste Grüsse, Urs Schnell – Regisseur „Bottled Life – Nestlés Geschäfte mit dem Wasser“

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@Bernhard Wehrli
Das mit dem Abbruch Beton klappt auch nicht! Unbestritten ist sicher, dass beim Brennen von Kalk genau so viel CO2 freigesetzt wird wie später allenfalls wieder aufgenommen werden könnte (plus das CO2 aus dem benötigten Brennstoff).
Nun ist es aber so, dass beim Erhärten von Zement zu Beton unter Wasseraufnahme der grösste Teil des CaO sich mit SiO2 und oder Al2O3 zu Calcium- Silikat und Aluminat Hydraten verbindet, chemisch also nicht mehr verfügbar ist. Ein Zement mit zu grossem CaO Überschuss ist gar nicht wünschbar, er wäre instabil, gerade wegen der dann noch möglichen Carbonatbildung und das wünscht man sich bei keinem Gebäude und keiner Autobahnbrücke.
Das wenige Ca(OH)2 welches in einem alten Beton vielleicht noch vorhanden ist, befindet sich sicher nicht an der Oberfläche des Materials und würde eine feine Mahlung erforden um es zugänglich zu machen. Man bedenke den zusätzlichen Energieaufwand!
Insgesamt also nicht einmal ein Nullsummenspiel.
Freundliche Grüsse, Paul Zbinden

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@ Paul Zbinden – Woher kommt der gebrannte Kalk? – Aus dem Recycling von Zement aus Abbruch-Beton beispielsweise. Die Jahresproduktion von Zement liegt bei 3.3 Mia. Tonnen. Dabei werden einige % der globalen CO2 Emissionen frei. Zement enthält gebrannten Kalk, ein Produkt das sich gut eignet, um rasch CO2 in Mineralform zu binden. Recycling von Baumaterialien ist ein Zukunftsthema. Mit etwas Kreativität und angewandter Chemie und Materialkunde könnten wir dieses Geschäftsfeld CO2-neutral gestalten.

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Wer sich zur Abwechselung ein bisschen amüsieren will, wie das Paul Zbinden schon gemacht hat, soll einmal folgenden Wikipedia-Artikel studieren.

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@Prof.Bernhard Wehrli betr. Beitrag vom 27.03.2012 um 15:24
Werter Herr Professor, ihr oben erwähnter Beitrag gibt mir wirklich zu denken. Sie schreiben u.a. „Noch besser wäre die Ausfällung als Karbonatmineralien mit Hilfe von gebranntem Kalk“
Wie kommen sie denn zu dem gebrannten Kalk ????
Ich hoffe, sie haben sich im Eifer des Blogschreibens nur kurz vertan.
Sonst wäre es vielleicht nützlich, sich auch etwas mit Chemie und Materialkunden vertraut zu machen, bevor sie Themen wie CO2 Endlagerung aufgreifen.

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Liebe Kommentarschreibende

Wir freuen uns über Ihre regen Diskussionen. Leider kommt es immer wieder vor, dass die Diskussion unter einem Beitrag in eine Richtung geht, die weit weg führt vom ursprünglichen Thema des Beitrags. Wie in unseren Kommentarregeln (>hier ) festgehalten, erlauben wir uns, betroffene Kommentare nicht zu veröffentlichen.

Aktuell behalten wir uns vor, unter diesem Beitrag nur noch Kommentare aufzuschalten, die sich mit der CO2-Sequestrierung befassen. Wir bitten Sie, andere Diskussionen unter entsprechenden Beiträgen zu führen.

Vielen Dank für Ihr Verständnis.
Ihre Klimablog-Redaktion

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Noch was, Prof. C.O. Weiss hat nachgerechnet:

„Havarie eines „Endlagers“
Wenn etwa ein Rohr unter dem Verpressungsdruck von 250 atm bricht (250 atm Druck entspricht etwa der Last von 2000 PKWs auf einem Quadratmeter ) oder sich ein altes Bohrloch ( Verschluss in der Regel nicht dokumentiert ) öffnet, dann schießen z.B. 100 Mio. Tonnen CO2 unter dem Druck von 250 atm aus dem Endlager heraus. (100 Mio. Tonnen CO2 entspricht einem „kleinen Endlager“. Geplant ist Verpressung von bis zu 50 Milliarden Tonnen in Deutschland). Da CO2 schwerer als Luft ist, fließt es über die Erdoberfläche nach allen Seiten wie eine Flüssigkeit. 100 Mio. Tonnen CO2 entsprechen einer Fläche von etwa 10.000 ( Zehntausend) km2, bedeckt von 10 m hoch stehendem CO2. Dort ersticken dann, bei unserer mittleren Einwohnerdichte von 240 EW/km2, (Flucht unmöglich da auch keine Automotoren mehr arbeiten können) 2,4 Millionen Menschen!

Auch schon CO2 Konzentrationen von 8% sind tödlich und 2 m CO2 Bedeckung reichen immer noch zum Ersticken. Daher reicht schon die Havarie eines „kleinen Endlagers“ ohne Weiteres, um etwa ganz Deutschland zu ersticken. Eine Reparatur (Abdichten) ist auch nicht möglich wegen der Unmöglichkeit, Verbrennungsmotoren zu betreiben.

Solche Havarien werden angesichts der Einschlusszeiten, die natürlich für unendlich lange Zeit erfolgen müssen , unvermeidlich eintreten.

Entsprechend klassifiziert die Versicherungswirtschaft CCS als „unversicherbar“.

Sogar Greenpeace stellt fest, dass die Bundesregierung hier, wieder einmal hinter dem Rücken der Bevölkerung, eine neue Risikotechnologie einführen will, die alle bisherigen Risiken, auch die von interessierter Seite dramatisierten, potentiellen Kernenergie-Unfälle, weit in den Schatten stellt.

CO2 unter einem Druck von 250 atm als Endlagerung wegschließen zu wollen, ist eine völlig unrealistische um nicht konkreter zu sagen: völlig irrsinnige,Vorstellung.“

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Hoi Martin,

da sind wir uns offensichtlich einig:

„Zudem wissen wir im Geheimen – wenn wir in uns horchen -, dass vieles was wir tun, eigentlich auf Sand gebaut ist: Irgendwann kommt der grosse Einbruch, die Katastrophe, die Zeitenwende, die uns eine Fortsetzung des “Weiter-So” nicht mehr ermöglicht. Das wussten diejenigen, die die SubPrime-Produkte zusammengeschustert haben und das wissen auch die meisten anderen für ihr jeweiliges Gebiet.“

Aber, warum faellt es uns dann so schwer es auch zu sagen und
zu schreiben?

In Zeiten wo die Drohungen der „Inquisition“ eher gering sind.

Aber, es gibt auch Beispiele wo alles ganz anders funktioniert:

Tabak und Lungenkrebs zum Beispiel und aehnliche
persoenliche Entscheidungen wo man das Risiko gegen die
„Kosten“ abwaegen muss.

Also warum nicht in groesserem Rahmen?

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Hoi Michael,
Zitat: Willst du also sagen wir Menschen sind einfach zu dumm?
Antwort: Nein, geistig gesunde Menschen und auch ganze Gesellschaften zeigen notwendigerweise einen gewissen Pragmatismus und ein geheimes Wissen um das was uns antreibt, was unsere Basis ist und was wir über die Zukunft wissen können.
Tatsache ist: Wir können über die Zukunft nur wenig sicheres wissen über die Vergangenheit jedoch sehr viel. Also tendieren wir dazu, Trends der jüngsten Vergangenheit in die Zukunft zu verlängern. Wir müssen das sogar tun, sonst könnten wir morgens gar nicht mehr aufstehen. Zudem wissen wir im Geheimen – wenn wir in uns horchen -, dass vieles was wir tun, eigentlich auf Sand gebaut ist: Irgendwann kommt der grosse Einbruch, die Katastrophe, die Zeitenwende, die uns eine Fortsetzung des „Weiter-So“ nicht mehr ermöglicht. Das wussten diejenigen, die die SubPrime-Produkte zusammengeschustert haben und das wissen auch die meisten anderen für ihr jeweiliges Gebiet.
Es gibt natürlich immer die Hoffnung, dass der Zusammenbruch, die Zeitenwende nicht morgen, sondern erst in 10 Jahren kommt.

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Hoi Martin,

du beschreibst das Kassandra Syndrom.

„Das ist insoweit nichts neues und unerwartetes als uns kaum etwas anderes übrigbleibt. Leute, die in der Zwischenkriegszeit bereits den zweiten Weltkrieg heraufziehen sahen, konnten mit ihrer Ahnung nicht viel ausrichten und Leute, die heute unser Wirtschafts- und Gesellschaftsmodell in Frage stellen oder Ressourcenknappheiten voraussehen ändern am Denken der Mehrheit genau so wenig.“

Willst du also sagen wir Menschen sind einfach zu dumm?

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Hoi Michael,
Nachhaltigkeit ist für die meisten ein Imperativ für die nähere oder fernere Zukunft und mit heutigen Mitteln erreichbar ohne dass grundlegende Parameter unserer Gesellschaft verändert werden müssten. Deshalb schreiben auch die Autoren der Beiträge im Klimablog unsere Gegenwart in die Zukunft weiter, wobei sie nur fordern, dass das Steuer in eine etwas andere Richtung gelenkt werden muss, nicht aber dass wir anhalten oder gar wenden müssten.

Das ist insoweit nichts neues und unerwartetes als uns kaum etwas anderes übrigbleibt. Leute, die in der Zwischenkriegszeit bereits den zweiten Weltkrieg heraufziehen sahen, konnten mit ihrer Ahnung nicht viel ausrichten und Leute, die heute unser Wirtschafts- und Gesellschaftsmodell in Frage stellen oder Ressourcenknappheiten voraussehen ändern am Denken der Mehrheit genau so wenig.

Eine Ressourcenknappheit besteht bei unserer auf Wachstum ausgerichteten und vom Wachstum abhängigen Wirtschaft dann, wenn das Wachstum durch zu hohe Ressourcenpreise gehemmt wird. Dieser Situation sind wir momentan sehr nahe, vor allem was das Öl betrifft. Eine völlige Überwindung der 2008er-Rezession/Depression würde den Barrelpreis schnell über die Marke von 150 US Dollar schieben und damit bereits einigen Branchen (z.b. der Flugbranche) Probleme verursachen. Ein 3 bis 4%-iges Weltwirtschaftswachstum pro Jahr verlangt nach 40% mehr Energie bis 2030 wozu auch mehr Öl und mehr Erdgas gehören. Deutlich mehr Öl wird es aber in der nahen Zukunft nicht geben, womit es also ein Wachstumshemmnis gibt. Dieses kann sich schon in ein paar Monaten, sicher aber in den nächsten paar Jahren auswirken und wird erst überwunden, wenn es einen überzeugenden Ersatz für Öl gibt. Vorübergehend wird durch einen hohen Erdölpreis wahrscheinlich sogar eine Relokalisierung der Wirtschaft stattfinden, was ein stark vermindertes Handelsvolumen und Probleme für ressourcenarme Länder bedeuten würde.

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Hoi Martin,

habe nie gesagt dass das einfach ist!
Und selbst fuer die
„Einfach zwar für denjenigen der sich dafür entscheidet“
ist es nicht einfach.

Du bringst die Sache auf den Punkt

a) „Bei unserem Gesellschafts- und Wirtschaftsmodell bedeutet weniger nicht besser sondern das genaue Gegenteil.“

und
b) „Der nächste Ölpreisschock..“

Aber, an welchen Zeitraum denkst du?
1 Jahr, 4 Jahre 7 Jahre .. eine Generation sieben Generationen?

Wir sind uns wohl einig, unsere heutige Lebensweise in den
reichen Laendern ist nicht Nachhaltig und unglaubliche Mengen an fremden Ressourcen werden unnoetig Verschwendet und
wir produzieren jede Menge an nachhaltigem Muell.
Und gleichzeitig wollen wir reichen weiter wachsen
und behaupten den Rest der Menschheit aus der Armut zu befreien.

Was bedeutet es im Endeffekt wenn wir nicht freiwillig lernen nachhaltig zu Leben?

Fuer eine kurze Zeit mag es einfacher sein nichts zu machen,
aber dafuer wird es danach dann noch schwieriger!

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Hoi Michael,
mit weniger besser zu leben ist nicht einfach. Einfach zwar für denjenigen der sich dafür entscheidet, schwierig aber für eine Gesellschaft als Ganzes, denn alle Planungen von Firmen und Behörden sind Extrapolationen der gegenwärtigen (Wachstums-)Trends in die Zukunft. Fluggesellschaften rechnen also mit mehr Passagieren in ein paar Jahren weil der Flugverkehr um 5% pro Jahr zunimmt, Immobilienbesitzer damit, dass ihre Häuser an guter Lage in 10 Jahren mindestens noch denselben Wert haben wie heute und Leute, die aus dem Arbeitsprozess ausscheiden rechnen mit den vom Staat versprochenen AHV-Renten. Viele dieser Erwartungen sind mit Wirtschaftsprozessen verbunden, die direkt oder indirekt fossile Energien benötigen. (Zitat) „keinen CO2 Muell zu erzeugen um [zu vermeiden ] den Muell auf noch unbekannte Art
zu entsorgen“
würde darum am schnellsten durch Hernunterfahren der meisten Wirtschafts- und Freizeitaktivitäten (ohnehin das gleiche) erreichbar sein. Genau das was jetzt unfreiwillig in den überschuldeten EU-Südstaaten passiert, wo es mit einer Arbeitslosigkeit im Bereich von 20% und einer Jugendarbeitslosigkeit um die 40% verbunden ist und die Leute alles andere als den Eindruck haben (Zitat) „mit weniger besser leben“ zu können.

Bei unserem Gesellschafts- und Wirtschaftsmodell bedeutet weniger nicht besser sondern das genaue Gegenteil. Weniger kommt hier immer unfreiwillig zustande. Der nächste Ölpreisschock könnte aber genau zu diesem Weniger und zur nächsten Rezession führen, denn es braucht eigentlich sehr wenig um eine Rezession einzuleiten. Nur schon ein Erdölpreis, der den Flugverkehr um 5% reduziert anstatt ihn wie zu erwarten jedes Jahr um 5% zu erhöhen bringt alle Fluggesellschaften in die roten Zahlen, worauf auch andere Wirtschaftsbereiche leiden und sich das Ganze schnell zu einer veritablen Rezession auswächst.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 0 Daumen runter 0

Hoi Martin,

„Forschung um mit weniger besser leben zu können braucht es vielleicht auch, “

abgesehen von „braucht es vielleicht auch“ ..
warum so schuechtern.

Es ist viel besser keinen CO2 Muell zu erzeugen als
sich hinterher um den Muell auf noch unbekannte Art
zu entsorgen. Allerdings, Geld kann man damit nicht verdienen.

„allerdings kaum ETH-Forschung, sondern wohl eher Forschung von Geisteswissenschaftlern (die es zwar (in geringer Zahl) auch an der ETH gibt).“

Mag sein, aber warum eigentlich?
Sind wir nicht in der Naturwissenschaft bestens geeignet
etwas ueber Ethik und Moral zu lernen und dann zusammen
mit den naturwissenschaftlichen Erkenntnissen zu verbinden?

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 1 Daumen runter 0

@Kommentar von Michael Dittmar. 29.03.2012, 9:59
Hoi Michael,
Zitat: Aber wo sind die Forschungsgelder um nach Alternativen
zu weiter wie bisher zu forschen.
Oder wie man einfach mit weniger besser leben koennte..

Ich bin zwar selten gegen Forschung, denn Forschung ist immer billiger als Subvention nicht ausgereifter Technik.

Forschung um mit weniger besser leben zu können braucht es vielleicht auch, allerdings kaum ETH-Forschung, sondern wohl eher Forschung von Geisteswissenschaftlern (die es zwar (in geringer Zahl) auch an der ETH gibt).

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 1 Daumen runter 0

@Kommentar von Martin Holzherr. 26.03.2012, 17:10
Hoi Martin,
zu
„Zitat: Wollen Sie wirklich Geld und Forschung in CO2 Endlagerung
stecken?“
schreibst du:
„Die CO2-Endlagerung von vornherein auszuschliessen kann sehr kurzsichtig sein, denn aller Voraussicht nach werden in 30 Jahren noch mindestens so viele Kohlekraftewerke ihre Abgase in die Luft blasen wie heute – wenn nicht mehr.
Bis jetzt sind die Folgen der Klimaerwärmung nur Projektionen in die Zukunft ..“

Ich habe ja nichts gegen Forschungsgelder an sich.

Aber wo sind die Forschungsgelder um nach Alternativen
zu weiter wie bisher zu forschen.
Oder wie man einfach mit weniger besser leben koennte..

oder Gelder um ein effektive Aufklaerungsprogramme
der Bevoelkerung zu entwickeln.

Statt dessen werden weiter Milliarden in andere Dinge,
groesser bunter etc aber mit der gleichen nicht funktionierenden
Idee investiert.

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Lieber Herr Holzherr

wir sollten CO2 Endlagerung nicht von vornherein ausschliessen. Ich nenne nur zweit prüfenswerte Beispiele:
1) Erdöl- und Gaslagerstätten in dünnbesiedelten Gebieten haben den geologischen Vorteil, dass ihre Dichtigkeit den Test der Zeit bestanden hat. Leider gibt es diese in der Schweiz nicht.
2) Fortschritte in der Verfahrenstechnik könnten dazu führen, dass CO2 mit reaktiven Gesteinspartikel zu einer stabilen Salzlösung reagiert. Diese hat ein wesentlich besseres Risikoprofil als flüssiges CO2. Wegen des benötigten Voluminens ist jedoch der Eintrag von wässrigen Karbonatlösungen in Grundwasserleiter keine gute Wahl. (Sie haben sich übrigens in Ihrem Blogbeitrag unten verrechnet, 100 Mio. Kubikmeter sind nur 0.1 Kubikkilometer). Noch besser wäre die Ausfällung als Karbonatmineralien mit Hilfe von gebranntem Kalk. Wenn’s einfach wäre, würde es schon im grossen Stil gemacht. Leider laufen Auflösungs- und Fällungsreaktionen langsam und der Stoffumsatz in einem Kohle- oder Gaskraftwerk ist beträchtlich.

Es wäre übrigens schön, wenn wir in diesem Blog nicht mit Unterstellungen im Sinn von der “ Wehrli scheint sich gar nie tiefer mit der Sache befasst zu haben“ fechten würden, sondern mit faktischen Argumenten. In diesem Sinn – auf eine faire Debatte!
Bernhard Wehrli

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@Kommentar von Michael Dittmar. 26.03.2012, 10:20
@Prof. Bernhard Wehrli

Zitat: Wollen Sie wirklich Geld und Forschung in CO2 Endlagerung
stecken?

Die CO2-Endlagerung von vornherein auszuschliessen kann sehr kurzsichtig sein, denn aller Voraussicht nach werden in 30 Jahren noch mindestens so viele Kohlekraftewerke ihre Abgase in die Luft blasen wie heute – wenn nicht mehr.

Bis jetzt sind die Folgen der Klimaerwärmung nur Projektionen in die Zukunft oder allenfalls interpretiert man die heutige Erwärmung und die Zunahme von Extremwetter bereits als erste Folgen der menschengemachten Klimaerwärmung. Sollten sich aber die Folgen der Klimaerwärmung als noch schlimmer erweisen als heute in den schlimmsten Zukunftsszenarien vorausgesagt bleiben nur noch 2 Alternativen: Kohlekraftwerke abstellen oder CCS. Dass China und Indien und andere Entwicklungs- und Schwellenländer, aber auch viele Industrieländer, die stark auf Kohle setzen wie Polen ihre Kohlekraftwerke dann vor ihrem natürlichen Betriebsende abstellen ist kaum zu erwarten. Es bleibt dann nur noch CCS und dies kann man nur einsetzen, wenn es Erfahrungen damit gibt.

Dieser Beitrag von Professor Wehrli, wo er mit Dingen aufwartet wie
CCS-CO2 als „mobile Verschmutzungsquelle in einem porösen Endlager“, „Trinkwasserreserven unbrauchbar [ge-]macht“. „Im schlimmsten Fall könnten grössere Mengen Kohlendioxid austreten und im dicht besiedelten Mittelland die Bevölkerung gefährden.“

„der grosse Druck und die Volumenzunahme beim Einlagern Brüche in der Deckschicht oder gar kleine Erdbeben herbeiführen können.“

kann nur als unverantwortlich bezeichnet werden. Vor allem scheint sich Professor Werhli gar nie tiefer mit der Sache befasst zu haben. Er kommt zu den obigen Schlüssen nur aufgrund von generellen, empirisch aber nie nachgewiesenen, Anahmen, die sich z.B. aus der geringen Löslichkeit von CO2 in Wasser ableiten.

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Lieber Markus Hänchen

oh doch, es sind viele natürliche Emissionsquellen von Erdgasen bekannt, die nicht mit vulkanischer Aktivität zusammenhängen. Bruchlinien sind besonders heikel. Sie müssen bei der Wahl eines CCS-Standorts heute vermieden werden. Der Nachweis, dass am Nordrand der Alpenfaltung langfristig keine neuen Brüche entstehen können, dürfte nicht einfach sein.

Ein Forschungsteam der Eawag hat kürzlich die natürlichen Gasemissionen in Giswil (Zentralschweiz) charakterisiert. Dort treten konservativ geschätzt etwa 16 Tonnen Methangas pro Jahr aus. Es lohnt sich, solche Prozesse genauer zu analysieren, um realistische Szenarien für das langfristige Verhalten von Gas-Endlagern zu entwickeln:

Etiop G., et al. (2010) Origin and flux of a gas seep in the Northern Alps (Giswil, Switzerland). Geofluids 10 (4) 476-485.

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@Hr. Dittmar

nein, nicht wirklich. Geld sollte man nur in mittelalterliche Technik stecken wie die schönen Vogelschredder.

Ja, schöne Graphik von meteoschweiz. Und wenn ich die Temperaturen vom Februar sehe, wird mir etwas besser. Denn momentan kann ich nicht mehr schlafen aus Sorge um das Weltklima, so schönes Wetter ist momentan. Da war der Februar besser. Ausser den Obdachlosen schien damals allen das Klima noch heile.

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Herr Meier,

Wollen Sie wirklich Geld und Forschung in CO2 Endlagerung
stecken? (Sie sagen doch immer es gibt gar kein CO2 Problem)

aber weil Meteo.ch es so schoen gemacht hat und heute so schoenes
Wetter ist:
http://www.meteoschweiz.ch/web/de/klima/klima_heute/klimakarten_schweiz.html

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Liebe CCS-Freunde

wir ökologisch bewussten Leute tolerieren leider kein „Restrisiko“ bezgl. Endlagerung. Sei es bei der nuklearen oder CO2-Endlagerung.

Investiert also kein Geld und Gehirnschmalz in diese Richtung

Restrisiken tolerieren wir übrigens nur bei Risiken, die uns nicht treffen können, z.B. bei Kohle- oder Öl-Gewinnung

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„Die Projekt Website gibt erst Ziele bekannt aber noch keine Ergebnisse“

Genau und wie alle techno-fix Projekte,
die kontrollierte Kernfusion auf der Erde, das Endlager fuer radioaktive Abfaelle,
Chemie Abfaelle, dreckige Fluesse, Todeszonen im Meer..

Kriegen wir alles repariert und immer in 50 Jahren, bis dahin brauchen wir natuerlich Subventionen um das Problem zu verstehen. (und dann sind wir eh alle unter der Erde).
Die 2000 Watt Gesellschaft .. dann brauchen wir
eh den ganzen techno fix nicht mehr.

Deshalb, sollten wir heutige politische Entscheidungen
auf den Grundlagen unseres Wissens heute basieren
und nicht auf Spekulationen basieren.
Das machen wir schon zu lange und die Ergebnisse kennen
wir alle (falls wir die Scheuklappen abnehmen).

Was wir brauchen ist nicht noch mehr von allem
sonder etwas anderes.

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Lieber Daniel Sutter, Mischa Werner

danke für die Einladung, ich komme gerne vorbei. Das Thema „Kohlenstoff Abscheidung und – Lagerung“, (carbon capture and storage – CCS) ist wissenschaftlich spannend und gesellschaftlich relevant. Ich freue mich genauer zu erfahren, zu welchen Ergebnisse beispielsweise das CARMA Projekt geführt hat. Die Projekt Website gibt erst Ziele bekannt aber noch keine Ergebnisse:

http://www.cces.ethz.ch/projects/nature/carma

beste Grüsse Bernhard Wehrli

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Eines der grössten Missverständnisse bezüglich der Risiken einer
Einlagerung von CO2 in tiefe wasserführende Schichten ist die Idee eines Entweichens einer grösseren Menge CO2 mit einer daraus folgenden Gefährdung der Bevölkerung. Es ist in der jüngeren Erdgeschichte kein plötzliches Entweichen einer grösseren Menge Gas aus dem festen Erduntergrund bekannt. Dies passierte stets nur in Fällen in denen eine Flüssigkeit als Deckschicht diente wie z.B. bei der Katastrophe des Nyos Sees oder in Fällen von vulkanischer Aktivität, in der das flüssige Magma als Deckschicht und als Transportmedium fungiert.

Es praktisch ausgeschlossen, dass z.B. ein Riss in einer Deckschicht in 1000 bis 2000 Metern Tiefe ein plötzlichen Aufsteigen von signifikanten Mengen an CO2 verursacht. Um es salopp zu formulieren, der Untergrund ist schon voll, jedes Fluid, ob gasförmig oder flüssig, muss sich erst mühsam den Weg durch kleinste Poren und Risse nach oben bahnen. Genauso hat auch die wasserführenden Schicht in die das CO2 injiziert würde keine grossen Hohlräume sondern ist eine poröse Gesteinsschicht; selbst in dieser dauert es Monate bis sich das CO2 gleichmässig verteilt und der Druck sich in der Schicht ausglichen hat.

Das grösste Risiko bei der Injizierung von CO2 in den Untergrund besteht am Bohrloch selbst und beim Transport. Dieses Risiko ist vergleichbar mit dem der Erdgasförderung und -transport oder dem Handling von CO2 in der chemischen Industrie. So werden z.B. in den
USA tausende Kilometer von CO2 Pipelines ohne grössere Zwischenfälle betrieben.

Der Vergleich mit atomaren Abfällen ist besonders irreführend. Potentielle Lecks von CO2 aus unterirdischen Lagerstätten würden im schlimmsten Fall lokale Vorsichtsmassnahmen erfordern, wie sie schon an Orten mit natürlichen CO2 Ausgasungen stattfinden. Sobald CO2 genügend verdünnt ist, stellt es keine grössere Gefahr da als seine direkte Emission in die Atmosphäre aus einem Schornstein.

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Sehr geehrter Herr Prof. Wehrli,

wir sind zwei PhD Studenten, MSc in Umweltnaturwissenschaften bzw. Verfahrenstechnik, mit CCS im Fokus unserer Forschungsarbeit. Es freut uns, dass das Thema CO2-Sequestrierung im ETH Klima-Blog zur Sprache kommt: leider erfolgt in der hiesigen Medienlandschaft kaum Berichterstattung über dieses Thema – trotz geplantem Nuklearausstieg und dem lauter werdenden Ruf nach Gaskraftwerken. Entsprechend gering ist der Informationsstand innerhalb der Schweizer Bevölkerung, mit der Folge, dass einseitige Information zur Entstehung oder Stärkung falscher Vorstellungen führt. Es ist absolut zentral, dass Wissenschaftler eine neue Technologie umfassend und neutral beleuchten, vom Kontext ihrer Anwendung (Nutzen, lokalpolitische Situation, internationale Bedeutung, Alternativen) über die naturwissenschaftliche Theorie (Geologie, Hydrologie), bis hin zu den Risiken und wie man damit umgeht (Risiko Management, Vergleiche mit natürlichen und anthropogenen Analogi).

Die von Ihnen beschriebenen Risiken sind in der internationalen Fachwelt bekannt. Sie werden seit Langem ernst genommen und eingehend untersucht – unter anderem in Pilotprojekten bei denen mit modernster Technik das Verhalten des CO2 im Untergrund genauestens verfolgt wird. Eine sorgfältige Charakterisierung und Auswahl der Speicher und ein gutes Verständnis der zugrunde liegenden chemischen und physikalischen Prozesse, erlaubt es die Risiken genau zu kennen, Störfälle vorherzusehen und angemessen zu reagieren.

In unserer Forschungsgruppe am Institut für Verfahrenstechnik der ETH Zürich beschäftigen wir uns seit Jahren mit verschiedenen Abscheidungs- und Speichertechnologien. Wir würden Sie gerne zu einer Besichtigung und Diskussion zu uns einladen, um Ihnen die gesamte CCS-Technologie genauer vorzustellen. Dies würde Ihnen Zugang zu Informationen aus erster Hand ermöglichen, die für allfällige zukünftige Berichterstattungen sicherlich bereichernd wären.

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Sehr geehrter Herr Professor Wehrli,

besten Dank für den Hinweis, dass in salines tiefliegendes Grundwasser injiziertes CO2 sich nur wenig mit dem Wasser mischt.

Meiner Ansicht nach hat aber die Injektion in das saline Grundwasser gerade den Zweck es dort zu lösen, sonst könnte man es ja irgendwo ins Erdreich injizieren.

Trotz der geringen Löslichkeit von 25-50 kg CO2 pro m3 Wasser sind die Chancen gut, dass man mit dem schweizerischen salinen Grundwasser mindestens die CO2-Abgase von zwei Gaskraftwerken a 500 MW im salinen Grundstrom auflösen kann. In diesem Fall müssten nämlich 5 Millionen Tonnen CO2 pro Jahr entsorgt werden. Das ergibt bei einer Löslichkeit von 50 kg CO2 pro m3 Wasser gerade etwa 100 Millionen Kubikmeter salines Grundwasser um diese CO2 Emissionen zweier Gaskraftwerke zu lösen. Das ist ein Wasservolumen von 100 Kubikkilometern oder ein Quader von 40km x 40km x 0.125 km. Ein Gaskraftwerk könnte seinen jährlichen CO2-Ausstoss also zu einem grossen Teil in seiner näheren unterirdischen Umgebung entsorgen. Das CO2 würde unter dem Gaskraftwerk im salinen Grundwasser gelagert und würde sich dort in alle Richtungen etwa 20 bis 30 km um das Gaskraftwerk herum befinden. (Natürlich ist das eine idealisierte Rechnung)

Ferner möchte ich sie darauf aufmerksam machen, dass die CO2-Einlagerung mit einem geothermischen Kraftwerk kombiniert werden kann. Ein sogenanntes Enhanced geothermal System benutzt als Arbeitsflüssigkeit anstatt Wasser (superkritisches) CO2, was 1) die Effizienz verbessert und 2) einen Teil des CO2 im Untergrund sequestriert. Man könnte also die CO2-Abgase eines Gaskraftwerkes gerade noch als Arbeitsflüssigkeit eines geothermischen Kraftwerks nutzen.

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Eine MIT– und eine Lawrence Berkeley National Laboratory-Studie kommen zum Schluss, dass in tiefen salinem Grundwasser entsorgtes CO2 kaum mehr entweicht, weil sich CO2 in der Salzlake löst und sich Überdruck vom Hinunterpressen schnell abbaut. Eine Zusammenfassung der heutigen Erkenntnisse über die Endlagerung von CO2 des Imperial Colleges sagt über die Langzeitsicherheit: Je länger CO2 gelagert ist, desto sicherer die Lagerstätte, denn eventuell vorhandener Überdruck reduziert sich und Kapillareffekte und mineralische Präzipitation senken die Mobiltität von CO2.

CH verfügt über ausgedehnte tiefe saline Aquiferen, die bis zu 2.7 Milliarden Tonnen CO? aufnehmen könnten, also den CO2-Ausstoss von 50 Jahren. Diese salinen Aquifere liegen genau dort wo auch allfällige spätere Gaskraftwerke stehen würden. Es wäre falsch jetzt schon die Entsorgung von CO2 in diese ideal gelegenen salinen Aquifere auszuschliessen, zumal ein Entscheid momentan gar nicht nötig ist, denn Gaskraftwerke werden vorläufig in CH kaum gebaut, da zu teuer.

Man findert – vor allem in CH – immer einen Grund warum man etwas nicht bauen soll, und auch gegen die von Prof. Bernhard Wehrli vorgeschlagene geothermische Nutzung werden sich sicher viele Gründe finden. Mit dem Endeffekt, dass CH alles ins Ausland auslagert was sich auslagern lässt, vor allem alles Unangenehme. Echt nachhaltig ist die Auslagerung aber nicht.

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Risiken — @ Martin Holzherr

Wenn sich das CO2 im Salzwasser löst, dann ist die Situation recht unproblematisch. Die Mischung aus Salz, CO2 und Wasser erhält eine höhere Dichte und taucht tendenziell ab, wie die MIT Leute richtig schreiben. Ausserdem wird die Kohlensäure langsam mit dem Gestein reagieren langfristig werden Karbonatmineralien ausfallen.

Leider ist die Löslichkeit von CO2 jedoch beschränkt auf 25-50 kg CO2 pro m3 Wasser (siehe BfE Studie). Deshalb werden CO2 Tropfen grössere Strecken zurücklegen, weil sie eine geringere Dichte haben als Salzwasser und weil ihre Viskosität sehr viel grösser ist. Flüssiges CO2 wird sich also Richtung Erdoberfläche bewegen. Es braucht eine perfekte Deckschicht, um das flüssige CO2 zurückzuhalten.

beste Grüsse Bernhard Wehrli

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@Kommentar von Roger Meier

Sehr geehrter Herr Meier,

CO2-Lagerung in tiefen salinen Aquiferen ist eine relativ sichere Form der Endlagerung von CO2 wie ich in meinem ersten Kommentar geschrieben habe.

Allerdings ergibt sich im Vergleich zu nuklearen Abfällen schon ein Problem: Die gewaltige Menge an zu entsorgendem CO2 und damit auch die riesigen Flächen in denen das CO2 gelagert werden muss bewirken ein gewisses Restrisiko, dass vielleicht doch unter gewissen ungünstigen Bedingungen CO2 an irgend einer Stelle ins Trinkwasser oder nicht-salzhaltige Grundwasser gelangt. Das Risiko ist wie gesagt gering und es kann gering gehalten werden, wenn nur Aquifere genutzt werden, deren Verbindungen zur Umgebung gut untersucht sind. Oder anders formuliert: Nicht jedem darf es erlaubt sein, sein CO2 irgendwo hinunterzupumpen. Wer sein CO2 im Untergrund entsorgen will braucht zuerst grünes Licht von einer zuständigen Behörde.

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„Im Gegensatz zum geplanten nuklearen Endlager mit praktisch unbeweglichen Radioisotopen in einer dichten Tonschicht handelt es sich beim flüssigem CO₂ um eine mobile Verschmutzungsquelle in einem porösen Endlager“

Genau. Ein radioaktives Endlager soll „nicht sicher“ sein, das Problem der nuklearen Abfälle ist ja gemäss unité doctrine „nicht gelöst“.
Aber auf diese Weise ein Gas endzulagern soll „sicher“ sein.
Der tagtägliche Wahnsinn im 21. Jahrhundert.

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Haben wir nicht schon einen super Speicher vom C?

Die Natur hat es uns vorgemacht: Kohle, Gas und Oel.

Lassen wir den Geist doch am besten in der Flasche!

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Sehr geehrter Herr Professor Wehrli,

die von ihnen genannten Risiken der Lagerung von CO2 in tiefen salinen Aquiferen:
Wenn die Deckschicht Lecks aufweist, wird salzhaltiges Grundwasser nach oben gepresst und kann Trinkwasserreserven unbrauchbar machen. Im schlimmsten Fall könnten grössere Mengen Kohlendioxid austreten und im dicht besiedelten Mittelland die Bevölkerung gefährden.
sind nach einer neuen MIT-Studie entweder nicht vorhanden oder sehr gering. Hier die Schlussfolgerung dieser Studie:

When liquefied carbon dioxide is dissolved in salty water, the resulting fluid is denser than either of the constituents, so it naturally sinks. It’s a slow process, but „once the carbon dioxide is dissolved, you’ve won the game,“ Juanes says, because the dense, heavy mixture would almost certainly never escape back to the atmosphere.

oder übersetzt:
Ist CO2 einmal in Salzwasser gelöst, so sinkt die so gebildete Misch-Flüssigkeit und es gibt kaum ein Risiko, dass die Mischflüssigkeit oder das CO2 je wieder entweicht.

Carbon Capture and storage wird nicht unbedingt in der Schweiz aber überall dort wo Kohlenkraftwerke stehen einmal notwendigerweise eine grosse Rolle spielen. Sollte sich bestätigen, dass steigende CO2-Konzentrationen in der Atmosphäre das Klima auf gefährliche Weise verändern, bleiben nämlich nur 2 Alternativen: entweder alle Kohlekrafwerke stillegen oder aber ihre CO2-Emissionen endlagern.

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