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Darf’s noch etwas mehr sein?

Titelthema - Darf’s noch etwas mehr sein?
In Zeiten von Treibstoffmangel sicherte Holzgas den Antrieb von Fahrzeugen (1935) © SZ Photo/Scherl/Bridgeman Images

Für manche gern. Ein Viertel des Erdgases auf dem Weltmarkt stammt bereits vom Fracking, und je näher der Winter rückt, desto mehr wird darüber diskutiert.

Christoph Hilgers01.09.2022

Also, was ist denn eigentlich Fracking? Das Wort kommt von „fracture“ (Bruch) und steht für eine Bohrmethode, mit der seit der Mitte des letzten Jahrhunderts Gesteine im tiefen Untergrund gezielt gebrochen werden. Bei modernem Fracking wird Gas, das in kleinen Tonsteinporen festsitzt, gelöst und strömt dann durch den Bruch und einen Bohrstrang an die Erdoberfläche in eine Pipeline. Man nennt es Schiefergas („shale gas“).

Aber allein der Begriff verursacht bei vielen Menschen reflexhafte Abwehr – oder wenigstens ein ungutes Gefühl. Fracking hat bei uns ein sehr schlechtes Image. Verseuchtes Trinkwasser, giftige Chemikalien, Erdbeben – die Ablehnung von Fracking in der Bevölkerung ist groß. Energie soll sauber sein. Dass sie auch bezahlbar und zuverlässig verfügbar sein muss, war bislang vor allem eine Herausforderung armer Länder. Nun aber erreichen auch uns die Sorgen um eine vermeintliche Energie- und Rohstoffsicherheit, denn Erdgas liefert nicht nur die Energie für Heizungen und Warmwasser-Boiler der Hälfte aller deutschen Haushalte, sondern auch Kohlenstoff und Wasserstoff für die chemische, pharmazeutische und Düngemittelindustrie. Vor diesem Hintergrund kommt dann nicht nur der bayerische Ministerpräsident Markus Söder ins Grübeln und fragt sich mehr oder weniger laut, ob Fracking wieder zur Alternative werden könnte. Zur Erinnerung: In Norddeutschland wurde das Fracking zwischen 1961 und 2011 viele Hundert Mal in dichten erdgasführenden Sandsteinen ohne bekannte Umweltauswirkung in mehreren Kilometern Tiefe durchgeführt und könnte tatsächlich in den bekannten Schiefergasfeldern, die sich fast nur in der nördlichen Hälfte Deutschlands befinden, wieder aufgenommen werden.

Eine Doku aus den USA führte zum Stopp

Insbesondere der US-amerikanische Dokumentarfilm Gasland aus dem Jahr 2010 über die Auswirkungen der Tiefbohrtechnik Fracking führte weltweit zu Protesten von Umweltaktivisten. Autor Josh Fox hatte in seinem Film gezeigt, dass in amerikanischen Fracking-Gebieten Farmer ihre Wasserhähne in Brand setzen können. Dieser Gasaustritt im Wasserhahn hatte zwar nichts mit dem in mehreren Kilometern Tiefe gebildeten Erdgas und auch nichts mit Fracking zu tun, denn es handelte sich um oberflächennah gebildetes biogenes Erdgas, führte aber dennoch zum deutschen Fracking-Verbot im Jahr 2011. Übrigens wurde auch im Münsterland und andernorts schon von brennenden Wasserhähnen berichtet, ohne dass dort je Fracking erfolgte. Auch die von der Bundesregierung eingerichtete Expertenkommission Fracking kam 2021 zu dem Schluss, dass ein Fracking unkonventioneller Lagerstätten nach Stand von Wissenschaft und Technik realisierbar und die Risiken gering seien. Sie empfahl dem Bundestag, die Angemessenheit des Verbots zu prüfen.

Die USA hingegen erlebten eine bis heute anhaltende Schiefergasrevolution, die Ende der 1990er Jahre durch die Kombination des horizontalen Bohrens und des Frackings in wasserundurchlässigem Tonstein ausgelöst wurde. Seitdem wurden viele Hunderttausend Fracks realisiert und die Technologie kontinuierlich weiterentwickelt. Dadurch entwickelten sich die USA seit Anfang der 2000er Jahre von einem Erdgasimport- zu einem Erdgasexportland. Auch in Australien, China, Kanada, Nordafrika, Russland und anderen Ländern werden To n steine seit vielen Jahren zur Gewinnung von Erdgas gefrackt. In Deutschland wurden seitdem zwar einige potenzielle Schiefergasvorkommen im Westen und Norden des Landes evaluiert, wegen des Fracking-Moratoriums aber nicht weiterverfolgt. Große Schiefergasvorräte werden übrigens auch im niederösterreichischen Weinviertel vermutet.

Erst vertikal bohren, dann horizontal verteilen

Zunächst erfolgt eine vertikale Bohrung von mindestens einem Kilometer Tiefe bis zum undurchlässigen Tonstein, danach horizontal über mehrere Hundert Meter bis über drei Kilometer seitlich, wobei mehrere Bohrungen in unterschiedliche Richtungen erfolgen können.

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Das Multibarrierensystem einer Bohrung besteht aus einzementierten Stahlrohren, die die Bohrung vom umgebenden Gestein und Wasser trennen, und mehreren dichten Tonsteinen über dem Schiefergas. A) Das Gestein wird mit dem Frack-Fluid gezielt aufgebrochen. B) Um die Brüche offen zu halten, wird gleichzeitig Sand eingespült und mit einem Gel fixiert. C) Das den Sand festhaltende Gel wird gelöst. Die rückgeförderten Fluide strömen aus dem Bohrloch und werden vom Erdgas getrennt. D) Das Erdgas wird gefördert. © Illustration: Cyprian Lothringer

In den oberen, Süßwasser führenden Schichten besteht eine Erdgasbohrung aus mehreren teleskopartig ineinandergesteckten, miteinander und mit dem umgebenden Gestein zementierten Stahlrohren. Dieses sogenannte „Multibarrierensystem“ dient dem Grundwasserschutz. Die Süßwasserhorizonte reichen meist einige Dutzend Meter tief, selten bis etwa 300 Meter. Ab hier ist das warme Wasser in den Poren zwischen den Gesteinskomponenten zunehmend salzig und wird Formationswasser genannt. In den Tiefen von Erdgas- und Erdölvorkommen gibt es also kein trinkbares Grundwasser.

Auch die Stahlrohre, die in der Tiefe horizontal in die Schiefergaslagerstätte eingeschoben werden, werden einzementiert und im letzten Stück, der Förderrohrtour, mit mehreren Millimeter großen Löchern perforiert. Dann wird die Fracking-Flüssigkeit, bestehend aus 85 bis 99 Prozent Wasser, bis zu 14 Prozent Sand oder Keramikkugeln sowie 0,5 bis ein Prozent Chemikalien, durch die Löcher in das Gestein eingepresst. Die Chemikalien beinhalten einen gelartigen Verdicker wie zum Beispiel Guarkernmehl, Biozide zum Vermeiden von Bakterienwachstum, Zusätze zum Korrosionsschutz der Anlagen und eine „Brecherchemikalie“ wie zum Beispiel Enzyme zum Lösen des Verdickers.

In den USA werden je nach Lagerstätte 6800 bis 72.000 Kubikmeter Wasser pro Bohrung injiziert. Der Überdruck der Fracking-Flüssigkeit führt zu wenige Millimeter breiten, etwa zehn bis 150 Meter hohen und 100 bis einige Hundert Meter langen Brüchen im erdgasführenden Tonsteinhorizont.

Risiken und Nebenwirkungen

Die Ausbreitung dieser Brüche muss bei der Gewinnung von Schiefergas genau kontrolliert werden und auf den Tonsteinhorizont beschränkt bleiben. Verbindet ein zu langer Bruch den Tonsteinhorizont mit einer Formationswasser führenden Schicht und das Salzwasser dringt in die Gaslagerstätte ein, droht dessen ökonomischer Totalverlust. Entsprechend werden vorab an Gesteinsproben die Gesteinsmechanik und Gesteinschemie ermittelt, um den Überdruck und die Zusammensetzung der Fracking-Flüssigkeit an die Lagerstätte anzupassen. Nach dem Ende der Erdgasförderung wird das Bohrloch mit Zement verschlossen. Bei einer den behördlichen Vorgaben entsprechend, also ordnungsgemäß ausgeführten Bohrung von mehr als einem Kilometer Tiefe sind die Risiken begrenzt, aber wie bei jeder anderen Industrieanlage leider nicht risikolos. Eine unsachgemäße Zementation der Stahlrohre oder ein technischer Mangel der Anlage kann zu Entgasungen in die Atmosphäre, bei einem Brechen der Rohrtour gegebenenfalls zu einem Eindringen der Fracking-Flüssigkeit oder des Erdgases in die Grundwasserleiter, und das Einpressen von Flüssigkeit in geologisch ungeeigneten Gebieten zu Mikrobeben oder Erdbeben führen. Daher werden Bohrung, Grundwasser und Bodenbewegungen streng überwacht. Zudem wird in Deutschland jeder Bohrplatz mit einer Asphalt decke und einer Drainage eingerichtet, um ein Eindringen der aus der Bohrung in ein Auffangbecken rückfließenden Fracking-Flüssigkeit in den Boden zu vermeiden.

Das Fracking-Viertel

Ohne Fracking stünde dem Weltmarkt von derzeit 516 Milliarden Kubikmetern LNG-Erdgas und den insgesamt produzierten 4037 Milliarden Kubikmetern Erdgas etwa 25 Prozent weniger zur Verfügung.

Die derzeitige, noch immer unterschätzte, Energiekrise Deutschlands und Europas zeigt das Trilemma, weiterhin bezahlbare, zuverlässige und saubere Energie verfügbar zu halten. Substitutionsmaßnahmen der Bürger – wie Kauf von Brennholz, Braunkohlebriketts, elektrischen Heizlüftern – und der Industrie mit Schließung und Abwanderung energieintensiver Produktionszweige scheinen den Maßnahmen des Speicherns und Sparens der Bundesregierung vorauszueilen.

Die deutsche Energiewende ist ohne grundlastfähige Energie wie Erdgas, Erdöl, Kohle, Kernkraft und ohne große Energiespeicher nicht resilient. Eine den Bedarf deckende, bezahlbare Wasserstoffwirtschaft ist noch nicht vorhanden. Die etablierten Techniken des CO₂-Abscheidens von Großemittenten wie Kohleund Erdgaskraftwerken, des CO₂-Speicherns, des Endlagerns wie in Finnland und des Frackings sind vorhanden, allerdings nicht in Deutschland. Die von der Bundesbehörde für Geowissenschaften und Rohstoffe für Deutschland geschätzten 1,36 Billionen Kubikmeter unkonventionellen Erdgases im Untergrund könnten den Import über mehrere Jahrzehnte reduzieren, wenn die Lagerstätten in den mikrometergroßen Poren ausreichend Erdgas enthalten, die Gesteine eine ausreichende Härte zum Brechen aufweisen und ausreichend Orte zum Bohren verfügbar sind.

Ob eine heimische Gasproduktion und eine national angesiedelte und international operierende Industrie der Energie- und Rohstoffgewinnung durch geeignete Maßnahmen erhalten werden sollte, ist eine gesellschaftspolitische Entscheidung. Wie die nachgelagerte energieintensive Raffination und das Recycling von organischen Molekülen und Metallen scheint sie ein strategischer Sektor eines Industrielandes zu sein. Egal welcher Weg eingeschlagen wird, die global steigende und wohlhabendere Bevölkerung wird mehr Rohstoffe benötigen – und mehr bezahlbare, zuverlässige und saubere Energie. Deutschland und Österreich werden sich auf dem globalen Markt behaupten müssen.­