Forscher berechnen Erdbebenrisiko durch unterirdische Klimagas-Speicher

Geologen analysieren Szenarien nach dem Verpressen großer Mengen Kohlendioxid - Keine Gefahr für Speicher in Ketzin

CO2-Speicher
CO2-Speicher

Sophia-Antipolis (Frankreich)/Berkeley (USA) - Weltweit wird an Methoden für die sichere Speicherung des Treibhausgases Kohlendioxid (CO2) in unterirdischen Lagern geforscht. Nun machen zwei Geologen aus Frankreich und den USA in einer Analyse, die sie im Fachblatt "Geophysical Research Letters" veröffentlicht haben, auf ein weitgehend unbeachtetes Risiko dieser Klimaschutzmaßnahme aufmerksam: Erdbeben, die durch die Injektion von CO2 in die Tiefe ausgelöst werden könnten. Nach ihren Abschätzungen wären Beben der Stärke 4,5 möglich. Wie vor einigen Wochen ein natürliches Erdbeben dieser Stärke am Niederrhein zeigte, können bei solchen Erschütterungen Scheiben zu Bruch gehen und herabfallende Dachziegel Menschen leicht verletzen.

"Es ist wichtig, solche Effekte aufzuklären und die Bruchvorhersagen mit Feldmessungen zu überprüfen", berichten Frédéric Cappa vom Beben-Observatorium Côte d'Azur in Sophia-Antipolis bei Nizza und Jonny Rutqvist von der University of California in Berkeley. Denn solche Erdbeben würden nicht nur direkte Schäden anrichten, sondern könnten auch das gespeicherte Kohlendioxid wieder unkontrolliert freisetzen. Da es für die Speichertechnologie - CCS (Carbon Dioxide Capture and Storage) - bisher wenig Erfahrungswerte gibt, simulierten die Forscher mögliche Erdbeben am Computer.

In ihren Modellen gingen die Forscher von einem CO2-Speicher aus, der in 500 bis 2500 Meter Tiefe liegt. In das mit wasserführenden Schichten durchzogene Gestein pumpten sie - rein virtuell - verflüssigtes Kohlendioxid mit einer konstanten Rate von gut 1700 Kilogramm pro Tag. Unter Berücksichtigung der simulierten Temperatur und Druckverhältnisse im Untergrund ereignete sich in ihrem Modell nach 90 Tagen ein erstes Beben. Abhängig von der geologischen Struktur des Tiefengesteins führte die simulierte CO2-Injektion zu Beben mit Magnituden zwischen 1,5 und 4,5.

Auch in Deutschland wird die Speicherung von Kohlendioxid im Untergrund getestet. So pumpten Wissenschaftler am Pilotstandort Ketzin in Brandenburg etwa 40 Kilometer westlich von Berlin seit Juni 2008 schon über 50.000 Tonnen CO2 bis in 650 Meter Tiefe. "Aber ein durch die CO2-Speicherung in Ketzin ausgelöstes Erdbeben schließen wir aus", sagt Stefan Lüth von Geoforschungszentrum Potsdam. Denn in Ketzin werde nur eine geringe Menge CO2 mit einer niedrigen Rate und entsprechend geringem Druck injiziert.

"Die Arbeit von Cappa und Rutqvist hat bewusst ein "worst case"-Szenario untersucht, das so in einem realen Speicherbetrieb nicht auftreten sollte", sagt Lüth. Aber der Forscher weist auch darauf hin, dass bei der CO2-Speicherung im großen Maßstab mögliche, induzierte Bebenaktivität nicht zu vernachlässigen sei. Detaillierte Vorerkundungen mit Bohrungen und seismischen Methoden seien daher nötig, um das Bebenrisiko einzugrenzen. Dieses Risiko kann je nach Struktur des Untergrunds stark variieren. "Es kann aber gesagt werden, dass sich Strukturen im direkten Umfeld von tektonisch aktiven Plattengrenzen nicht gut eignen", erklärt Lüth.