Schmutziges Bohren - scinexx | Das Wissensmagazin
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Schmutziges Bohren

Warum eine Bohrung ohne Kontaminationen kaum möglich ist

Alle Arbeiten in der tiefen Biosphäre beruhen auf Bohrungen. Selbst bei der Arbeit in Minen muss einige Meter in das anstehende Gestein gebohrt werden, um Proben zu gewinnen, die nicht durch Sauerstoff oder fremde Lebewesen von der Oberfläche kontaminiert sind. Bohren im Gestein ist jedoch unter geobiologischem Gesichtspunkt eine ziemlich schmutzige Angelegenheit: Große Mengen an Flüssigkeit müssen durch das Bohrloch gepumpt werden, um das ausgebohrte Material aus dem Loch zu befördern und um den Bohrer zu kühlen.

Das Prinzip des wissenschaftlichen Bohrens - hier ohne Recycling der Spülflssigkeit. © IODP

Auch reines Wasser ist nicht rein

Je nach Bohrtechnik, der Tiefe des Bohrlochs und anderen Parametern besteht die sogenannte Spülung aus verschiedenen Substanzen. Im für die Mikrobiologie günstigsten Fall wird als Spülung reines Wasser verwendet. Aber selbst dann besteht normalerweise nicht die Möglichkeit einer kompletten Sterilisation des Wassers, da die eingesetzten Mengen von mehreren Tausend Litern pro Stunde zu groß sind.

Reines Wasser ist zudem aufgrund seiner geringen Dichte und Viskosität nur sehr eingeschränkt in der Lage, die ausgebohrten Gesteinsreste aus dem Bohrloch zu entfernen. Daher wird die Spülung häufig mit Tonmineralen oder Verdickungsmitteln versetzt und so die Dichte und Viskosität erhöht. Diese Zusätze vergrößern die Gefahr, dass weitere Mikroben in die Bohrspülung eingetragen werden.

Mikrobenfutter im Verdickungsmittel

Ein weiteres großes Problem besteht darin, dass viele der eingesetzten Verdickungsmittel biologisch abbaubar sind. Biologisch abbaubar bedeutet jedoch, dass sich diese Verbindungen in der Natur oder im Untergrund leicht zersetzen – und das geschieht in der Regel durch die Arbeit von Mikroben. Das ist zwar vom Standpunkt des Umweltschutzes aus sehr positiv zu bewerten. Dieser Umstand bedeutet allerdings auch, dass den Mikroben zusätzliche Nährstoffen zugeführt werden und sie sich dementsprechend gut vermehren.

Während bei Bohrungen im Meer oder in Seen die Bohrflüssigkeit häufig nicht aufgefangen wird und wieder aus dem Loch herausläuft („pump and dump“), wird sie bei Bohrungen an Land und auch bei einigen marinen Bohrungen wiederverwendet. Durch das Recycling der Bohrflüssigkeit reichern sich Mikroben und andere unerwünschte Substanzen in der Bohrspülung an und machen die Flüssigkeit damit noch ungeeigneter für die mikrobiologische Probennahme, als sie ohnehin schon ist.

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Jens Kallmeyer / Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ, Potsdam
Stand: 19.09.2014

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Großer Bohrer jagt nach den Kleinsten
Wissenschaftliches Bohren für die geomikrobiologische Forschung

In der "Unterwelt"
Tief unter der Oberfläche existiert eine ganze Lebenswelt

Sensible Extremisten
Organismen der tiefen Biosphäre sind schwer zu beproben

Schmutziges Bohren
Warum eine Bohrung ohne Kontaminationen kaum möglich ist

Steril geht nicht
Auch das Bohrgerät sorgt für Kontaminationen

Verräterisches Leuchten
Kontaminationskontrolle mit Hilfe von Tracern

Frühe Planung hilft
Wie Bohrungen in die tiefe Biosphäre trotzdem gelingen

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