CO2 Injektionstest
Laufzeit: 2009-2011 (36 Monate)
Förderung: BMBF
Projektkoordination: Dr. Anita Peters (Christian-Albrechts Universität zu Kiel (CAU))
Kooperationspartner: Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung- UFZ, Christian-Albrechts Universität zu Kiel (CAU); Großmann Ingenieur Consult GmbH (GICON)
Der Einfluss von Kohlendioxid auf oberflächennahes Grundwasser spielt für die Beurteilung möglicher Auswirkungen auf das Schutzgut Grundwasser für verschiedene Anwendungen eine wichtige Rolle: sowohl CO2-betriebene Geothermiesonden, als auch die Speicherung von CO2 in tiefen geologischen Formationen oder eine mögliche Erhöhung des CO2-Anteils in Air Sparging Anlagen zur Grundwassersanierung können potenziell zu einem Eintrag von Kohlendioxid ins Grundwasser führen, dessen Auswirkungen in einem kontrollierten Feldexperiment zur Gefährdungsabschätzung untersucht werden sollen.
Um eine gezielte Wirkungsanalyse durchführen zu können, ist ein Feldversuch geplant mit den Zielen
- die geochemischen Wechselwirkungen zwischen Grundwasser, Gestein und Kohlendioxid zu untersuchen;
- neue Messmethoden und –konzepte zu testen und weiterzuentwickeln.
Bei dem geplanten Feldversuch soll unter kontrollierten Bedingungen Kohlendioxid zeitlich und räumlich eng begrenzt in oberflächennahes Grundwasser injiziert werden. Zur Planung und Auslegung des Versuchs ist zunächst eine umfassende Erkundung des Versuchsfelds mit geophysikalischen Methoden (Geoelektrik, Georadar, Geomagnetik) sowie hydrogeologischen Methoden (Bohrungen, Sondierungen, CPT-/EC-Sondierungen, Slug Tests, Injection Logging, Installation von Grundwasser- und Bodenluftmessstellen) geplant. Basierend auf diesen Informationen wird ein hydrogeologisches Modell erstellt werden, das als Grundlage für die Mehrphasenmodellierung zur Simulation der Ausbreitung des Kohlendioxids dienen wird.
Während der Injektionsphase wird Kohlendioxid für 10 Tage über drei vertikale Injektionsbrunnen ca. 20m unter Geländeoberkante mit einer geringen Rate injiziert werden. Die gesamte zu injizierende Menge Kohlendioxid wird 840kg betragen.
Zum Vergleich:
- Unter 1 ha Boden befinden sich natürlicherweise rund 1000 kg CO2 in der Bodenluft.
- Die Wurzeln landwirtschaftlicher Nutzpflanzen produzieren pro Jahr und Hektar ca. 8000 kg CO2 im Boden.
- Der kalte Geysir von Andernach (sog. „CO2-Geysir), eine Touristenattraktion in der Eifel, gibt pro Eruption ca. 500 kg CO2 frei, am Tag sind dies rund 8-13 t.( Kalter Geysir von Andernach )
- In der Kur-Region Egergraben (Tschechien) steigen ca. 40 t CO2 pro Tag aus natürlichen Quellen auf, in einzelnen so genannten Mofetten sind dies bis zu 4000 kg pro Tag
Die Ausbreitung und die Auswirkungen des gasförmigen sowie im Wasser gelösten Kohlendioxids werden mit einem umfassenden Mess- und Monitoringprogramm vor, während und nach der Injektionsphase erfasst werden. Hierzu zählen sowohl konventionelle Wasser- und Bodenluftproben als auch neu entwickelte selektive Gasmembranen und Sensoren sowie geophysikalische Methoden. Um den Einfluss des Kohlendioxids auf das Ökosystem des Grundwassers zu untersuchen, werden ebenfalls vor, während und nach dem Versuch die mikrobiologischen Populationen und ihr Verhalten und Anpassungsstrategien auf veränderte geochemische Bedingungen analysiert werden.
Nach Beendigung des Injektionsversuchs wird das Monitoringprogramm so lange fortgeführt werden, bis sich wieder die natürlichen Grundwasserverhältnisse eingestellt haben. Eine mittel- bis langfristige Veränderung des Grundwassers ist ebenso wie eine Gefährdung für Mensch und Umwelt aufgrund der Ungiftigkeit von Kohlendioxid, der Kürze des Versuchs sowie der geringen Mengen an eingesetztem Kohlendioxid nicht zu erwarten.