Tanks, Pumpen und offene Rückfluss-Gruben geben besonders viel Benzol und Co ab Fracking: Wo treten die Luftschadstoffe aus? - scinexx | Das Wissensmagazin
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Fracking: Wo treten die Luftschadstoffe aus?

Tanks, Pumpen und offene Rückfluss-Gruben geben besonders viel Benzol und Co ab

Mit diesem mobilen Massenspektrometer haben Forscher nach Luftschadstoffen an Fracking-Anlagen "geschnüffelt". © F. Geiger/ KIT

Gefahren-Quellen dingfest gemacht: Forscher haben genauer eingegrenzt, wobei in US-Fracking-Anlagen die meisten Luftschadstoffe frei werden. Flüchtige organische Kohlenwasserstoffe treten demnach vor allem dort aus, wo Tanks ausgasen oder die gebrauchte Frackingflüssigkeit offen gelagert wird. Dort lagen die Benzol-Werte der Luft bis zu 1.000-fach über den deutschen Grenzwerten. Bei geschlossenen Förderanlagen war die Belastung dagegen erheblich niedriger.

Fracking – die Erschließung fossiler Rohstoffe aus unkonventionellen Lagerstätten – ist nach wie vor heftig umstritten. Erst vor wenigen Wochen haben Forscher an Fracking-Standorten in den USA Lecks an Bohrlöchern festgestellt und teilweise enorm erhöhte Werte von Luftschadstoffen gemessen. Vor allem Benzol, Formaldehyd und Schwefelwasserstoff lagen bei der Hälfte der Proben um ein Vielfaches über den Grenz- oder Hintergrundwerten.

Mobile Nase „erschnüffelt“ Schadstoffe

Um herauszufinden, bei welchem technischen Verfahren während einer Bohrung die meisten Schadstoffe austreten, haben Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) gemeinsam mit US-Kollegen nun die Emissionen von flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOC) und Methanol an Fracking-Standorten in Utah und Colorado erstmals mit Hilfe eines mobilen Massenspektrometers untersucht.

Das am KIT entwickelte Instrument, ein sogenanntes „Protonen-Transfer-Reaktion-Massenspektrometer“ (PTR-MS) wurde dafür in einen Minivan eingebaut und über Wochen bis auf wenige Dutzend Meter Abstand um die verschiedenen Förderstellen gefahren. Die Abgasfahnen einzelner Förderquellen und Fracking-Prozesse ließen sich so genau analysieren.

Lagerung von Rückflusswasser aus dem Fracking in einer offenen Grube. In Deutschland wäre dies nicht erlaubt. © Joshua Doubek/ CC-by-sa 3.0

Tanks, Pumpen und offene Pools mit Fracking-Flüssigkeit

Das Ergebnis: Einige Fracking-Anlagen emittierten etwa bis zu hundertmal mehr Benzol und andere organische Kohlenwasserstoffe als andere, wie die Forscher berichten. Die höchsten Werte von einigen Milligramm Benzol pro Kubikmeter Luft wurden an einer Anlage gemessen, in der zurückfließende Bohrflüssigkeit in offenen Becken und Tanks lagerte. Die für die Wiederverwendung hochgepumpt Flüssigkeit enthält neben den chemischen Hilfsstoffen auch gelöste Öl- und Gasbestandteile – und diese verursachen die schädlichen Ausgasungen.

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Zum Vergleich: In Deutschland gilt für Benzol am Arbeitsplatz ein Jahresgrenzwert von fünf Mikrogramm pro Kubikmeter an – die Luft an der Frackinganlage lag um das rund 1.000-Fache darüber. Weitere Quellen für Emissionen von leichteren VOCs waren pneumatische Pumpen, Dehydratoren und Separatoren. Längerkettige, schwerere Kohlenwasserstoffe wurden dagegen vor allem von Öl- und Kondensat-Tanks abgegeben, wie die Wissenschaftler feststellten. Sie treten aus, wenn es undichte Stellen gibt und der flüssige Inhalt des Tanks an der wärmeren Luft verdampft.

Auch Pumpen, Tanks, Ventile und andere Anlagenteile gasten VOCs aus. Hier eine Fracking-Bohrung in der Baken-Formation in North Dakota. © Joshua Doubek/ CC-by-sa 3.0

Nur eine Frage der Technik?

„Emissionen von Spurengasen sind symptomatisch für die Öl- und Gasförderung, aber es gibt hier wesentliche Unterschiede zwischen verschiedenen Technologien“, erläutert Felix Geiger vom KIT, einer der Erstautoren. Bei den Messungen hätten die Anlagen besser abgeschnitten, die geschlossene Produktionsabläufe hatten und in denen die Frackingflüssigkeit nicht offen gelagert wurde. Mit geschlossenen Auffangbehältern und sogenannten Vapour-Caption-Systemen beispielsweise können die im Betrieb austretenden Gase aufgefangen und reduziert werden.

Wie die Forscher betonen, wären Schadstoff-Emissionen in dem Ausmaß wie in den USA bei uns aber eher unwahrscheinlich: „Im dicht besiedelten Deutschland sind die Rahmenbedingungen strenger“, kommentiert Johannes Orphal, Leiter des Instituts für Meteorologie und Klimaforschung (IMK) am KIT. Es würde daher vermutlich mehr Gewicht auf Überwachung und Reduktion von Emissionen gelegt werden – das steht jedenfalls zu hoffen. (Atmospheric Chemistry and Physics, 2014; doi: 10.5194/acp-14-10977-2014)

(Karlsruher Institut für Technologie, 27.11.2014 – NPO)

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