Angewandte Geowissenschaften - Aquatische Geochemie und Hydrogeologie

CO2-Leckageversuch

CO2-Leckageversuch in einem oberflächennahen Grundwasserleiter zur Erprobung von Monitoringkonzepten und -methoden
 

  • TP A (CAU): Monitoringkonzept und Auswertung des Injektionsversuchs

  • TP B (GICON): Auslegung, Durchführung und Auswertung des Injektionsversuchs

  • TP C (UFZ): Standorterkundung, Mehrphasensimulation und Monitoring

Für die Akzeptanz neuer Technologien, wie z.B. der Speicherung von CO2 in tiefen geologischen Formationen (CCS), ist eine fundierte Gefährdungsabschätzung für potenzielle Leckagefälle unerlässlich. Die Untersuchung der Auswirkungen von CO2-Einträgen in oberflächennahen Grundwasserleitern unter kontrollierten Bedingungen ist daher ein wichtiger Beitrag für die Gefährdungsabschätzung derartiger Technologien. Im Rahmen des Projektes wurde daher ein zeitlich limitiertes, kleinräumiges Feldexperiment durchg eführt, bei dem unter kontrollierten Bedingungen gasförmiges CO2 in einen flachen Grundwasserleiter injiziert wurde, um (a) die geochemischen Auswirkungen auf das Grundwasser zu beobachten, (b) verschiedene Monitoringmethoden anzuwenden, (c) geochemische Transportmodelle zu validieren und kalibrieren und (d) mikrobiologische Untersuchungen zur Auswirkung von CO2 auf Mikroorganismen durchzuführen.

Die Ergebnisse verdeutlichen die Komplexität der im Untergrund ablaufenden Prozesse sehr gut und leisten einen Beitrag für das Prozessverständnis. Während unter Annahme geochemisch vereinfachter Bedingungen modellbasierte Abschätzungen der räumlichen und zeitlichen Verteilung von Monitoring-Proxies (TIC, pH, LF) möglich sind, konnten trotz detaillierter Standortkenntnis nicht alle geochemischen Prozesse in dem Maße parametrisiert und prognostiziert werden, um zusätzlich  belastbare Gefährdungsabschätzungen auch standortübergreifend innerhalb einer umfassenden reaktiven 3D-Modellierung zu ermöglichen. Es konnten Methoden zur Detektion einer Leckage wie z.B. Geoelektrik und Isotopenanalysen erprobt werden, die prinzipiell sowohl für einen großskaligen Einsatz in Frage kommen aber auch für kleinräumige Bereiche wie Altbohrungen oder Klüfte angewendet werden können. Für ein detailliertes Verständnis der komplexen CO2-Gasphasenbewegung wurden zudem erfolgreich Mehrphasensimulationen in Kombination mit der Geoelektrik durchgeführt.

Laufzeit:

  • 01/2009 - 12/2011

Projektpartner:

  • Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Institut für Geowissenschaften
  • Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung UFZ Leipzig, Department Monitoring- und Erkundungstechnologien
  • Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung UFZ Leipzig, Department Isotopen-Biogeochemie
  • Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung UFZ Halle, Department Bodenphysik
  • GICON GmbH, Dresden

Förderung:

Dieses Projekt wurde gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF, FKZ 03G0670A-C) im Rahmen der Programms GEOTECHNOLOGIEN