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Bergbau 'Eis das brennt'
Gefangen in eisähnlichen molekularen Käfigen auf dem Meeresgrund und im terrestrischen Permafrost auf der ganzen Welt ist ein Erdgasvorrat, der nach vorsichtigen Schätzungen der doppelten Energiemenge aller anderen fossilen Brennstoffe entspricht, die in der Erde verbleiben die Erdkruste. Es stellte sich die Frage, ob diese enorme Energiereserve, die sogenannten Methanhydrate, in einer erstrebenswerten Form in der Natur existierte und ob es die Technologie zu ihrer Gewinnung gab.
Tief graben: Eine Bohrinsel am North Slope von Alaska, die dem USGS half, die Menge an Erdgas abzuschätzen, die aus dem Gebiet gewonnen werden könnte.
Am vergangenen Freitag gab das United States Geological Survey (USGS) die Entdeckung geeigneter Bedingungen für den Abbau von Methanhydraten 1.000 Meter unter dem Meeresboden im Golf von Mexiko bekannt. Gemeinsam mit Chevron und dem US-Energieministerium entdeckte die USGS die Hydratreserven in hohen Konzentrationen in 15 bis 30 Meter dicken Sandbetten – Bedingungen, die terrestrischen Methanhydratreserven sehr ähnlich sind und bereits kommerziell nutzbare Strömungen ergeben haben Preise. Diese Vorkommen unterscheiden sich wesentlich von den zuvor in US-Küstengewässern entdeckten Gashydraten, die in relativ flachen Gewässern an der Oberfläche des Meeresbodens existieren und wegen ihres Potenzials, schnell zu schmelzen und große Mengen freizusetzen, für Klimaforscher Anlass zur Sorge gegeben haben von Methan in die Atmosphäre.
Im Frühjahr 2008 stellte eine gemeinsame kanadisch-japanische Expedition in Mallik in den Nordwest-Territorien, Kanada, fest, dass Methanhydrate gewonnen werden können, indem eine Wasserpumpe verwendet wird, um einen bereits in das Reservat gebohrten Brunnen drucklos zu machen. Dabei wurde der Druck gesenkt, indem das Wasser, das sich natürlicherweise im Brunnen ansammelte, abgepumpt wurde. Entscheidend ist, dass es nur 10 bis 15 Prozent der Energie des aus dem Bohrloch strömenden Gases benötigt, was es zu einem viel praktikableren Ansatz macht als frühere Methoden zur Gewinnung von Hydraten, bei denen sie mit warmem Wasser geschmolzen wurden. Standardmäßige Öl- und Gasbohrgeräte wurden verwendet, um ein altes Bohrloch, das bis zu einer Tiefe von 3.500 Fuß gebohrt wurde, wieder zu betreten und es dann zu sanieren, indem das gesamte Bohrloch mit Stahlrohrlängen verrohrt wurde, die einzementiert wurden, um ein Einstürzen zu verhindern.
Hydrate erfordern sowohl kalte Temperaturen als auch hohen Druck, um sich zu bilden; Die Eliminierung beider Bedingungen befreit das Gas aus seinem eisigen Käfig, aber frühere Versuche, dies durch Erhitzen der Hydrate zu erreichen, erwiesen sich als unerschwinglich. Die kanadisch-japanische Expedition produzierte 2008 in einem sechstägigen Versuch mit Druckentlastung erfolgreich bis zu 4.000 Kubikmeter Gas pro Tag.
Ich denke, [der Fund im Golf von Mexiko] und Mallik sind zwei revolutionäre Ereignisse, sagt Timothy Collett, ein Geologe bei der USGS und einer der weltweit führenden Experten für Gashydrate.
Obwohl niemand glaubt, dass alle Methanhydrate der Welt förderbar sein werden, wurde das Ausmaß der globalen Reserven vom US-Energieministerium als atemberaubend beschrieben. Sie treten überall dort auf, wo Wasser, Methan, niedrige Temperaturen und hoher Druck gleichzeitig auftreten – also in den 23 Prozent der von Permafrost bedeckten Landfläche der Erde und am Meeresboden, insbesondere auf dem Kontinentalschelf.
Das gestiegene Interesse an natürlich vorkommenden Methanhydraten wurde durch den Wunsch nach Energieunabhängigkeit vom Nahen Osten und Russland und durch die Notwendigkeit, Energiequellen mit geringeren potenziellen Auswirkungen auf das Klima als Kohle zu finden, getrieben. (Erdgas produziert pro Energieeinheit halb so viel Kohlenstoff wie Kohle.) Dies spiegelt sich in einem exponentiellen Wachstum der Zahl der jährlich zu diesem Thema veröffentlichten wissenschaftlichen Arbeiten wider Carolyn Koh , Co-Direktor des Center for Hydrate Research an der Colorado School of Mines. Laut Collett wurden seit 2001 mehr als ein Dutzend Expeditionen zur Entnahme oder Probenahme von terrestrischen und marinen Hydratreserven nicht nur in den Vereinigten Staaten und Kanada, sondern auch in Japan, Korea, China und Indien gestartet.
Während die USGS die Gesamtgröße der potenziellen Methanhydratreserve im Golf von Mexiko noch nicht berechnet hat, haben Collett und seine Kollegen die Größenordnung einer anderen viel leichter zugänglichen Reserve berechnet, in der sie hoffen, die für die langfristige Produktion von Methanhydrate: Alaskas Nordhang.
Die North Slope beherbergt bereits einen Großteil der konventionellen Öl- und Erdgasförderung (sie ist die nördliche Endstation der Trans-Alaska-Pipeline) und liegt nicht zufällig nur wenige hundert Kilometer westlich von Mallik.
Die USGS verwendete ausgeklügelte dreidimensionale Modellierungs- und Bewertungstechniken, um die wahrscheinliche Menge an förderbarem Gas aus Alaskas North Slope abzuschätzen: Die durchschnittliche Ausbeute wurde mit 85,4 Billionen Kubikfuß berechnet, oder viermal so viel Erdgas wie die Vereinigten Staaten in a Jahr. Das Modell wurde mit Seismometern gebaut, die wie ein Sonar in die Erde blicken und auf die Ausbreitung von Schallwellen horchen, die von einer kontrollierten Quelle erzeugt werden; Aufzeichnungen dieser Daten können zu einem vollständigen Bild von Größe und Form der Hydratreserven verarbeitet werden.
Dies wäre die größte geschätzte Menge an Gasressourcen in den USA, sagt Collett, der darauf hinweist, dass seine Berechnungen nur das widerspiegeln, was technisch aus dem Feld produzierbar ist, aber nicht berücksichtigen, ob dies wirtschaftlich ist oder nicht.
Mallik hat Wissenschaftlern beigebracht, wie man aus Methanhydraten Gas gewinnt, und die Lagerstätten in Alaskas North Slope und im Golf von Mexiko legen nahe, dass Mallik kein Einzelfall ist. Die eigentliche Herausforderung wird jedoch darin bestehen, wirtschaftlich ausreichend Gas zu fördern. Dies hängt von der Nähe der Hydrate zu bestehenden Pipelines sowie dem Preis und der Verfügbarkeit von Erdgas ab: Schließlich zahlt niemand für die Erschließung neuer Ressourcen, bis die alten ausreichend teuer geworden sind.
Bis heute wurde keiner der weltweiten Extraktions- oder Bewertungsversuche hauptsächlich von der Industrie finanziert. Zu den Unternehmen, die an der Methanhydrat-Feldforschung in Nordamerika teilgenommen haben, gehören Chevron, ConocoPhilips und BP.
Die Frage ist, ist die Branche in der Lage, ohne staatliche Unterstützung allein zu bestehen? sagt Collett. Irgendwann werden sie es sein, und wir denken, dass wir uns jetzt dieser Sollbruchstelle nähern.
Die Vereinigten Staaten sind nicht das einzige Land, das Pläne für langfristige Produktionstests von Methanhydraten hat. Japan gibt mit Abstand das meiste Geld für die Methanhydratforschung aus; Es stellte den größten Teil der Finanzierung für die Mallik-Tests bereit, die von der Japan Oil, Gas and Metals National Corporation und von Natural Resources Canada gesponsert wurden, mit Feldoperationen durch das Aurora College/Aurora Research Institute und Unterstützung durch Inuvialuit Oilfield Services.
Laut Koh des Center for Hydrate Research investiert Japan stark in Versuche, Tiefsee-Hydratreserven zu gewinnen, die vor der Südküste Japans im Nankai-Trog entdeckt wurden.
Die Japaner planen bis 2017 eine kommerzielle Produktion aus dem Nankai-Trog, sagt Koh. Wenn dies gelingt, wird Japan die ersten inländischen fossilen Brennstoffreserven erschließen, die das Land je gekannt hat.