CO₂-Speicher im gekl¨¹fteten Fels

Mit der blossen Reduktion des Treibhausgasausstosses l?sst sich das 2010 an der UN-Klimakonferenz in Cancun festgeschriebene 2-Grad-Ziel nicht erreichen. Die zuletzt geforderte Variante von maximal 1,5 Grad Celsius Erderw?rmung im Vergleich zur vorindustriellen Zeit schon gar nicht. Dies, so stellte der Weltklimarat IPCC 2018 in einem Sonderbericht fest, klappt nur, wenn zus?tzlich CO₂ aus der Atmosph?re entfernt und im Boden eingelagert wird. Solch negative Emissionen lassen sich jedoch nur erreichen, wenn das abgeschiedene CO₂ f¨¹r Jahrhunderte sicher gespeichert werden kann.

Ob das funktioniert, h?ngt nicht zuletzt von der Beschaffenheit des Untergrunds ab. Denn das in den Boden gepumpte CO₂ kann nicht nur durch bestehende Bohrungen wieder entweichen, sondern auch durch St?rzonen im sogenannten Deckgestein. ?Geeignete Deckgesteine sind m?glichst undurchl?ssig und dichten das Reservoir mit dem CO₂ zuverl?ssig ab. Wir interessieren uns nun aber daf¨¹r, wie gut ein Deckgestein mit Kl¨¹ften, sogenannten St?rzonen, in der Lage ist, das CO₂ zur¨¹ckzuhalten?, erkl?rt Stefan Wiemer, Direktor des Schweizerischen Erdbebendienstes, der das Projekt verantwortet. Die physikalischen und chemischen Prozesse, die beeinflussen, ob und wie das CO₂ durch solche St?rzonen entweichen kann, werden heute noch zu wenig verstanden. Ebenfalls unklar ist, welchen Einfluss CO₂-Injektionen auf Verformungen des Gesteins und chemische Interaktionen haben, die Erdbeben ausl?sen k?nnen. Zudem ist erst wenig ¨¹ber die in der Schweiz vorherrschenden Bedingungen bekannt, was es schwierig macht zu beurteilen, ob die unterirdische CO₂-Speicherung hierzulande ¨¹berhaupt eine Option sein k?nnte.

Beeintr?chtigen Felskl¨¹fte die CO₂-Speicherung?

Aus diesem Grund f¨¹hren Wissenschaftler des Schweizerischen Erdbebendienstes an der ETH Z¨¹rich und des Schweizerischen Kompetenzzentrums f¨¹r Energieforschung (SCCER-SoE) ein Experiment durch, f¨¹r das sie eng mit dem Departement Maschinenbau und Verfahrenstechnik und dem Institut f¨¹r Geophysik an der ETH Z¨¹rich sowie der Swisstopo und der EPFL zusammenarbeiten. Sie untersuchen, wie gut gekl¨¹fteter Fels CO₂ speichern kann, unter welchen Bedingungen induzierte Seismizit?t auftritt und wie ein solches Reservoir am besten ¨¹berwacht werden soll. ?Theoretisch hat die Schweiz das Potential, mehrere Gigatonnen CO₂ im Untergrund zu speichern. Mit unserem Experiment tragen wir zu einem umfassenderen Verst?ndnis der relevanten geologischen Prozesse bei, die das Speicherpotential beeinflussen. Zudem schaffen wir Grundlagen, um besser informierte Entscheide ¨¹ber m?gliche CO₂-Speicherungsprojekte in der Schweiz zu treffen?, so Stefan Wiemer.

Noch keine Speicher geplant

Das im jurassischen Mont-Terri-Felslabor durchgef¨¹hrte Experiment ist Teil des externe Seite Elegancy-Projekts, das von der EU-Kommission und dem Bundesamt f¨¹r Energie finanziert wird. Die Wissenschaftler werden kleine Mengen von CO₂-angereichertem Salzwasser in ein Bohrloch injizieren, das eine kleine St?rzone durchst?sst. Um herauszufinden, wie der zerkl¨¹ftete Fels in dieser St?rzone auf das CO₂ reagiert, werden sie die Stabilit?t des Felses beobachten und untersuchen, wie Scherverschiebungen, Porendruck und Fliesswege zusammenh?ngen. Aktive und passive seismische Sensoren werden Ver?nderungen der seismischen Geschwindigkeiten nahe der Injektion ¨¹berwachen und m?gliche Mikroerdbeben erfassen.

Im Unterschied zu einem echten CO₂-Speicherungsprojekt untersucht dieses Experiment potentielle Lecks auf einer sehr kleinen Skala. Nichtsdestotrotz werden die gewonnenen Erkenntnisse dazu beitragen, die relevanten Prozesse besser zu verstehen, welche die Bewegungen von CO₂ durch St?rzonen beeinflussen. Damit leistet das Experiment auch einen Beitrag f¨¹r eine verbesserte Standortcharakterisierung. Weltweit werden bereits eine Handvoll CO₂-Speicherprojekte betrieben, wovon jedes bis zu drei Millionen Tonnen CO₂ pro Jahr abgeschieden und gespeichert haben. Weitere sind in Planung. In der Schweiz ist aktuell kein CO₂-Speicherprojekt geplant.