Methanemissionen an festländischen tiefen Altbohrungen

Land / Region: Deutschland

Projektanfang: 01.01.2021

Projektende: 31.12.2025

Projektstand: 13.01.2022

Methan ist das zweitwichtigstes Treibhausgas im Klimageschehen, und die Reduktion von Methaneinträgen in die Atmosphäre gilt als essenziell, um auf kurzen Zeitskalen einen großen Effekt in der Verminderung negativer Klimaeffekte zu erzielen. Explorations-, Aufschluss- und Produktions-Bohrungen der Erdöl- und Erdgas-Industrie gelten als eine mögliche Methanquelle. Jüngst wurden von der US-EPA erstmals Methanemissionen mit Bezug zu Altbohrungen in deren National Inventory Reports an den IPCC aufgenommen (EPA, 2019). Insgesamt sind die geschätzten Emissionen gering im Vergleich zu den Gesamtemissionen der Erdgas-Vorkette, welche Verluste während der Produktion, des Transportes und der Verteilung im Gasnetz zum Verbraucher beinhaltet. Allerdings gelten derartige hochrechnenden Abschätzungen als unsicher, denn sie basieren nur in sehr geringem Umfang auf tatsächlichen Messungen. Nur wenige entsprechende Messkampagnen wurden durchgeführt und diese in erster Linie in Nordamerika (z.B. Kang et al., 2014), aber auch den Niederlanden (Schout et al., 2019). Jüngst wurden erste Untersuchungen im Bereich der deutschen ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ) in der Nordsee durchgeführt, und Methanaufstiege konnten an den dort analysierten Altbohrungen nicht festgestellt werden (Römer et al., 2021). Für Deutschland mit seinen etwa 20.000 tiefen, festländischen Altbohrungen unterschiedlichen Alters liegen bislang keine entsprechenden Daten vor. Unklar ist zudem die Rolle eines mikrobiellen "Methanfilters" in Bodensäule und Grundwasser, denn Mikroorganismen sind in der Lage Methan aerob und anaerob zu Kohlendioxid umzusetzen. Neben der deutlich höheren Anzahl festländischer Bohrungen im Vergleich zur Anzahl der Bohrungen in der deutschen AWZ ist davon auszugehen, dass festländische Altbohrungen bei fehlerhafter Integrität aufgrund der fehlenden Wassersäule eine potenziell höhere Relevanz als atmosphärische Methanquelle gegenüber Bohrungen in den Ozeanen haben. In diesem Projekt werden deshalb an repräsentativ ausgewählten Bohrungen in mehreren Arealen in Niedersachsen Untersuchungen zu Methankonzentrationen im Boden und Netto-Emissionen in die Atmosphäre durchgeführt. Ergänzend werden Informationen über einen möglichen mikrobiellen Methanfilter, wie Methanumsatzraten und molekularbiologische Analysen der indigenen Mikroorganismen, gesammelt und in das Gesamtbild der Untersuchungsgebiete integriert. Neben Analysen im direkten Umfeld von Bohrungen werden auch die umgebende natürliche Methan-Situation im Grundwasser und Boden (z.B. Schloemer et al., 2018) berücksichtigt und Zusammenhänge mit Hilfe von Kohlenstoff-Isotopenanalysen und geomikrobiologischen Daten untersucht.

Lage von tiefen Bohrungen beispielhaft für die Region um Hannover (Niedersachsen). Die Bohrungen haben unterschiedliche Alter und Ausbaustatus (Daten vom NIBIS Kartenserver; https://nibis.lbeg.de/cardomap3/). Die markierten Bereiche umfassen repräsentativ ausgewählte Zielgebiete für Untersuchungen in dem Projekt. Die meisten Bohrungen in der Abbildung sind Altbohrungen, welche in Deutschland in der Regel verfüllte ehemalige Produktions- oder nicht-fündige Bohrungen der Kohlenwasserstoffindustrie sind Quelle: LBEG

Literatur:

• EPA (2019) EPA - Inventory of U.S. Greenhouse Gas Emissions and Sinks - 1990 - 2017. EPA. (https://www.epa.gov/ghgemissions/inventory-us-greenhouse-gas-emissions-and-sinks-1990-2017)
• Kang, M., Kanno, C.M., Reid, M.C., Zhang, X., Mauzerall, D.L., Celia, M.A., Chen, Y. and Onstott, T.C. (2014) Direct measurements of methane emissions from abandoned oil and gas wells in Pennsylvania. Proceedings of the National Academy of Sciences, 201408315. (https://www.pnas.org/content/111/51/18173)
• Römer, M., Blumenberg, M., Heeschen, K., Schloemer, S., Müller, H., Müller, S., Hilgenfeldt, C., Barckhausen, U. and Schwalenberg, K. (2021) Seafloor methane seepage related to salt diapirism in the northwestern part of the German North Sea. Frontiers in Earth Science 9, 556329. (https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/feart.2021.556329/full)
• Schloemer, S., Oest, J., Illing, C.J., Elbracht, J., Blumenberg, M., 2018. Spatial distribution and temporal variation of methane, ethane and propane background levels in shallow aquifers – A case study from Lower Saxony (Germany). Journal of Hydrology: Regional Studies 19, 57-79. (https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2018.07.002)
• Schout, G., Griffioen, J., Hassanizadeh, S.M., Cardon de Lichtbuer, G. and Hartog, N. (2019) Occurrence and fate of methane leakage from cut and buried abandoned gas wells in the Netherlands. Science of The Total Environment 659, 773-782. (https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.12.339)