Angewandte Geowissenschaften - Aquatische Geochemie und Hydrogeologie

TestUM-Aquifer

Testfeld zur Untersuchung und zum Monitoring durch die Nutzung des Untergrundes induzierter reaktiver Mehrphasentransportprozesse in oberflächennahen Aquiferen

Der begrenzte und bereits stark genutzte geologische Untergrund besitzt eine herausragende volkwirtschaftliche Bedeutung als Grundwasserreservoir und Energiespeicher, sowie als Lagerstätte für energetische und mineralische Rohstoffe. Es muss daher Sorge getragen werden, dass die Nutzungsoptionen für den geologischen Untergrund in ihren Wechselwirkungen untereinander und in ihren Auswirkungen auf die Umwelt realistisch prognostiziert werden können. Eine besondere Bedeutung bei der Nutzung des Untergrundes kommt dem Grundwasserschutz zu. Gerade bzgl. der Detektion und Bewertung von Leckageereignissen in oberflächennahe Grundwasserleiter ergaben sich jedoch auch eine Reihe von wissenschaftlichen Wissensdefiziten im Hinblick auf die reaktiven Transportprozesse. Entsprechendes gilt auch für die direkte Nutzung oberflächennaher Grundwasserleiter z.B. bei der Wärmespeicherung. Das Verbundvorhaben greift diese Problemstellungen für oberflächennahe, poröse Grundwasserleiter und deren Deckschichten auf.

Strategische Zielsetzung des Forschungsvorhabens, das vom Helmholtz-Institut UFZ Leipzig und der Universität Kiel getragen wird, ist der Aufbau, der Betrieb und die Etablierung eines entsprechenden Testfeldes an einem (bereits in ähnlichem wissenschaftlichen Kontext gut voruntersuchten) Standort in der Nähe der Stadt Wittstock (Projekt: CO2-Injektion). Dort soll im Rahmen einer nationalen Geo:N-Infrastrukturbildung mittelfristig auch anderen nationalen und internationalen Arbeitsgruppen die Möglichkeit für entsprechende Forschungen eröffnet werden.
Schwerpunkte der Geländeexperimente sollen zum einen geophysikalische, mikrobiologische und hydrogeochemische Untersuchungen und die Entwicklung und Validierung numerischer Modelle (THMC) bzw. von „Invers-Modellen“ zu experimentellen Gasleckagensimulationen (N2-, (CO2-), O2-Gemisch als „Luft“, CH4, H2) und den damit in Verbindung stehenden bzw. induzierten reaktiven Mehrphasentransportprozessen sein. Zum anderen sollen mit einem reduzierten Umfang die Auswirkungen von Wärmeeinspeicherungen (T < 80°C) auf reaktive z.T. mehrphasige Transportprozesse aufgrund von Gasphasenbildung in natürlichen Grundwasserleitern untersucht werden.
Übergeordnete Fragestellungen sind dabei Detektierbarkeit, Prognostizierbarkeit und Kontrollierbarkeit der reaktiven Mehrphasen- und Wärmetransportprozesse in natürlichen oberflächennahen Grundwasserleitern unter besonderer Berücksichtigung der Erprobung und Validierung geophysikalischer und numerischer Verfahren. Konkretisiert und fachlich untersetzt werden diese übergeordneten Fragestellungen in den drei wissenschaftlichen Teilprojekten:

  • TP 1 „Experimentelle und Numerische Modelle“
  • TP 2 „Geophysikalisches Monitoring und Parametrisierung“
  • TP 3 „Hydrogeochemische, isotopenchemische und mikrobiologische Prozesse“

Laufzeit:

  • 07/2017 - 06/2020

Projektpartner:

  • Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Institut für Geowissenschaften
  • Helmholtz Zentrum für Umweltforschung UFZ GmbH

Förderung:

Das Projekt TestUM-Aquifer wird innerhalb des Fachprogramms „Geoforschung für Nachhaltigkeit (Geo:N)“ im BMBF-Rahmenprogramm „Forschung für Nachhaltige Entwicklung (FONA3)“ – „Aus- und Wechselwirkung von reaktiven mehrphasigen Transportprozessen auf Speicherkapazität, Injektivität und geomechanische Integrität – Prozessverständnis, Umweltauswirkungen und Monitoringansätze.“ gefördert.