Resource 2012 Seite 39

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Endlagerung ENDLAGERUNG Projekt PEBS Endlagerung im Zeitraffer 3837 Im schweizerischen Untertagelabor Mont Terri testen BGR Forscher zusammen mit internationalen Partnern wie sich das Barrierematerial Bentonit in einem Endlager für wärmeentwickelnde radioaktive Abfälle auf lange Sicht verändert Zehn Jahre sind für ein Endlager für radioaktive Abfälle kei ne lange Zeit Für ein wissenscha liches Experiment schon Im Untertagelabor Mont Terri im schweizerischen Kanton Jura haben BGR Forscher 2001 zusammen mit Kollegen aus Spanien und der Schweiz eine Versuchs Anlage im Gebirge eingerichtet Sie umhüllten in einem sechs Meter langen Tun nelabschnitt eine 2 5 Meter lange Röhre die einen realen Ab fallbehälter ersetzt mit einem Granulat aus dem quellfähigen Tongestein Bentonit dichteten das Ganze ab und bewässerten die Anordnung schließlich künstlich Seitdem beobachten die Forscher mit verschiedenen geotechnischen und geophysika lischen Sensoren was passiert Das Experiment stellt nach wie sich Bentonit als so ge nannte geotechnische Barriere in einem Endlager für radioak tive Abfälle verändert Wie lange dauert es bis das Tonmineral mit Wasser gesättigt ist aufquillt und den Hohlraum von in nen verschließt Wie verändert sich das umliegende Gestein in diesem Fall der so genannte Opalinuston durch den entste henden Quelldruck Wie schnell korrodiert der Stahlbehälter in dem in einem realen Endlager radioaktive Abfälle einge schlossen sind Zehn Jahre lang haben die Forscher die verfüllte Nische im Untertagelabor akribisch überwacht Fast 600 Tage lang schickten sie zum Beispiel täglich Schallwellen in den Fels um selbst kleinste Veränderungen der Gesteinseigenscha en aufzuzeichnen 2012 wollen sie nun die Früchte des langen Wartens ernten Zuvor im August 2011 haben sie mit Boh rungen gezielt Proben des mittlerweile verfestigten Bentonits gewonnen Vom Bohrloch aus konnten sie die Struktur des Barrierematerials auch mit geoelektrischen Messungen und Ultraschall Verfahren erkunden Später wollen sie den Ver suchs Behälter wieder komplett freilegen und die durch den Einschluß verursachten Veränderungen analysieren Die Forschung in Mont Terri ist Teil eines EU Projektes an dem fünf europäische Länder sowie Japan und China beteiligt sind und das die BGR koordiniert Das Projekt hat das Ziel das Verhalten geotechnischer Barrieren wie etwa Bentonit über sehr lange Zeiträume zu untersuchen Geduld werden die BGR Forscher aber weiterhin au rin gen müssen 2011 begannen sie im Rahmen des gleichen EU Projektes ein weiteres Experiment das mindestens sechs Jahre dauern wird Dabei wollen sie untersuchen welche Wirkung Hitze auf Bentonit hat schließlich entsteht beim Zerfall ra dioaktiver Sto e Wärme die die Umgebung auf Temperaturen von maximal 140 Grad Celsius au eizen kann Das Heizele ment das in ein Sand Bentonit Gemisch und für Vergleichs zwecke zugleich in reinem Bentonit eingebettet ist wird daher langsam über einen Zeitraum von drei Jahren erhitzt Nun heißt es wieder messen und warten Zugang zum Tunnelsegment in welchem im Massstab 1 2 5 ein Erhitzer Ex periment durchgeführt wird CO2 Speicherung CO 2 SPEICHERUNG Die Erdkruste ist im Grunde ein rie siger chemischer Reaktor In der Tiefe herrschen ein hoher Druck und hohe Temperaturen Durch Risse und Poren im Gestein zirkulieren saure salzhaltige Flüssigkeiten In dieser aggressiven Um welt löst sich manches Mineral schnell auf während sich anderswo neue Fest sto e bilden Besonders reaktionsfreudig sind die Verbindungen Kohlendioxid CO2 und Schwefelwassersto H2S die in vie len deutschen Erdgaslagerstätten und auch in anderen Gesteinsformationen vorkommen Beide Sto e haben die Eigenscha den pH Wert von wässri gen Lösungen zu senken Erdgas das Kohlendioxid und mehr als ein Prozent Schwefelwassersto enthält wird daher auch als Sauergas bezeichnet Welche Reaktionen in der Erdkruste genau statt nden ist bislang allerdings weitgehend unklar Doch je mehr der Untergrund genutzt wird zur Förde rung von Öl und Gas als Speicher von Kohlendioxid oder bei der tiefen Geo thermie desto wichtiger wird es die Chemie in der Tiefe besser zu verstehen BGR Forscher führen daher Hochdruck Experimente mit Sauergas durch in de nen sie die Druck und Temperaturbe Mit welchen Stoffen reagieren Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid tief unter der Erdoberfläche Experimente an der BGR sollen klären welche geochemischen Re aktionen im Innern von Öl und Gaslagerstätten oder in potentiellen CO2 Speicher gesteinen eine Rolle spielen dingungen in der Erdkruste nachbilden Dabei verwenden sie typische Tiefen wässer gesteinsbildende Mineralien und Gesteine wie sie in den Lagerstätten häu g vorkommen Eine wichtige Fragestellung besteht darin wie sich Sauergas verhält das zu rück in eine Erdgaslagerstätte injiziert wird Der Hintergrund Etwa die Häl e des in Deutschland geförderten Erdgases stammt aus Sauergas Lagerstätten Das mit dem Erdgas vermischte Kohlendi oxid und der Schwefelwassersto müs sen nach der Förderung aufwändig abge trennt werden Schwefelwassersto wird anschließend in elementaren Schwefel umgewandelt damit es zu keiner Frei setzung von Schwefelgasen in die Atmo sphäre kommt Doch herrscht zeitweilig Chemie unter Druck Projekt Sauergas Gesteins Reaktionen ein Überangebot für diesen Sto auf dem Weltmarkt Die Mineralölindustrie sucht daher nach Möglichkeiten die Schwefel produktion herunterzufahren Eine Möglichkeit besteht darin die abgetrennten Gase zurück in die Erde zu verfrachten eine Technik die in Ka nada bereits seit Jahrzehnten angewandt wird Kohlendioxid und Schwefelwasser sto können entweder in die Erdgas La gerstätte oder auch in tiefer liegende Ge steinseinheiten reinjiziert werden Das hat mehrere Vorteile Schädliche Emis sionen werden vermieden die Überpro duktion von festem Schwefel verringert sich und der Druck in der Erdgaslager stätte kann aufrechterhalten werden Das ermöglicht es wiederum länger ohne se kundäre Fördermaßnahmen auszukom men wie z B das Einpressen von Wasser Allerdings unterscheidet sich das reinjizierte Gasgemisch von dem Gas das sich ursprünglich in der Lagerstätte befand In der Lagerstätte stellt sich da her ein neues chemisches Gleichgewicht ein Wenn sich die Gesteinsporen durch neugebildete Mineralien zusetzen kann dies die Injektion erschweren Die BGR Forscher wollen nun heraus nden wel che Gesteinsformationen sich eignen um reinjiziertes Sauergas aufzunehmen


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