Was ist Fracking? Vor- und Nachteile

Fracking, kurz für Hydraulic Fracturing, ist eine spezielle Bohrtechnik, mit der Bergleute Öl und Erdgas aus tief unter der Oberfläche vergrabenen Gesteinen gewinnen können. Mit anderen Worten, es erleichtert die Rückgewinnung schwer zugänglicher natürlicher Ressourcen.

Obwohl diese Technologie in den 1950er Jahren perfektioniert wurde, bleibt sie bis heute ein wichtiges umstrittenes Thema, sowohl ökologisch als auch politisch.

Im Folgenden werden wir den Prozess des Fracking, seine Geschichte und seine Auswirkungen auf die Gesellschaft diskutieren. Wir werden auch die Zukunft dieser Technik erkunden.

Wie funktioniert Fracking?

Eine schematische Darstellung des Prozesses | Bild mit freundlicher Genehmigung:Mike Norton

Laut der US-Umweltschutzbehörde EPA ist Fracking ein Bohrlochstimulationsprozess, der die Gesamtmenge der natürlichen Ressourcen wie Öl und Erdgas, die aus Schiefer und anderen Gesteinsformationen gewonnen werden, erheblich erhöht.

Die Hydrofracking-Technik besteht aus zwei Komponenten. Eine davon ist das hydraulische Bohren, das zuerst vertikal und dann horizontal ausgeführt wird. Die andere beinhaltet das Pumpen oder Einspritzen von Fracking-Flüssigkeiten (wir werden gleich darauf eingehen) mit hohem Druck in das gebohrte Bohrloch.

Woraus besteht „Fracking-Fluid“?

Im Allgemeinen handelt es sich bei der Fracking-Flüssigkeit hauptsächlich um Wasser, das mit verschiedenen Chemikalien vermischt ist, darunter Säuren, Schmiermittel und Alkohol. Darüber hinaus werden auch kleine Mengen von winzigen Feststoffpartikeln wie Sand hinzugefügt. Diese Partikel werden als „Propants“ bezeichnet.

Obwohl unbehandelter Sand ein konventionelles Stützmittel ist, neigt er im Laufe der Zeit zur Bildung von Feinstaub (Größenverringerung). Und um die ideale Korngröße beizubehalten, wird Sand oft mit Harz beschichtet, um Spezialsand herzustellen (Curable Resin Coated Sand). Andere Alternativen wie Bauxit (gesintert) und Keramik sind ebenfalls vorhanden.

Die US-Umweltschutzbehörde hat durchschnittlich 14 Chemikalien identifiziert, die in Hydrofracking-Standorten des Landes verwendet werden. Ethanol, Salzsäure und Erdöldestillate waren vielleicht die gebräuchlichsten unter ihnen.

Der Prozess

Eine Hydro-Fracking-Einrichtung in North Dakota | Bild mit freundlicher Genehmigung:Joshua Doubek

Der Fracking-Prozess beginnt mit einem vertikal gebohrten Bohrloch, das bis zu 3 km unter die Erdoberfläche reichen kann. Sobald der vertikale Brunnen eine bestimmte Tiefe erreicht hat (in der mineralreiches Gestein liegt), macht er eine 90-Grad-Kurve und geht horizontal weiter. Laut einer Veröffentlichung der Texas A&M University können sich die horizontalen Bohrungen bis zu 1,6 km vom Schnittpunkt erstrecken.

Nachdem die Bohrungen abgeschlossen sind, wird das Bohrloch eingeschlossen; ein gehärtetes, hohles Rohr (entweder aus Stahl oder Zement) wird eingesetzt, um das Verschütten von Kohlenwasserstoffen und Fracking-Flüssigkeiten in die unterirdischen Wasserquellen zu verhindern.

Das Fracking-Fluid wird dann unter extrem hohen Druckbedingungen in das Bohrloch injiziert. Dieser Vorgang wird oft bei mehr als 62.000 Kilopascal Druckniveau durchgeführt, was etwa 9.000 psi oder Pfund pro Quadratzoll entspricht.

Bei hohen Drücken erzeugt das Fracking-Fluid Risse und Spalten im Gestein, durch die Kohlenwasserstoffe (Öl und Erdgas) frei fließen können. Die Sandpartikel oder Stützmittel sind dazu da, diese Risse auch nach dem Ablassen des Drucks offen zu halten und so die kontinuierliche Freisetzung wertvoller Ressourcen zu gewährleisten.

Zusammen mit dem eingeschlossenen Öl und Gas wird eine große Menge Abwasser oder „Rückfluss“-Flüssigkeit aus dem Bohrloch abgeleitet. Die Flowback-Flüssigkeit enthält Wasser und verschiedene giftige Verunreinigungen, darunter Schwermetalle, radioaktive Materialien und andere Giftstoffe.

Ein offener Bohrlochkopf | Bild mit freundlicher Genehmigung:Joshua Doubek

Das Abwasser für Hydraulik-Fracking-Brunnen kann entweder entsorgt oder nach der Aufbereitung wiederverwendet werden. Beide Methoden haben jedoch ihre Komplikationen.

Die Geschichte des Fracking

Der erste aufgezeichnete Einsatz der Felssimulationstechnik stammt aus den 1860er Jahren. Dynamite wurden oft verwendet, um die Gesamtförderung von Öl aus geologischen Formationen zu erhöhen. Die Idee diente als Grundlage für die Technik des „explodierenden Torpedos“, die 1865 von Col. Edward A. L. Roberts, einem Veteranen des US-Bürgerkriegs, entwickelt wurde.

Hier wurden Kanister mit Sprengstoff (zunächst Schießpulver oder Nitroglyzerin) in den bereits mit Wasser gefüllten Brunnen abgeseilt, um die Wirkung der Explosion zu maximieren. Torpedoexplosionen würden das Mineralgestein brechen und das Paraffinwachs entfernen, das sich im Laufe der Zeit ansammelt, um den ununterbrochenen Ölfluss zu erleichtern.

Vor den mit Nitroglycerin gefüllten Torpedos wurde kochendes Wasser oder Benzol in Brunnen gegossen, um zu versuchen, das Paraffin aufzulösen.

Die moderne Version des hydraulischen Frackings wurde Ende der 1940er Jahre in den USA eingeführt.

Seine Vorteile und wirtschaftliche Auswirkungen

Die Hydro-Fracking-Technik ermöglicht es Energieunternehmen nicht nur, wertvolle Ressourcen aus schwer zugänglichen Lagerstätten zu extrahieren, sondern sie in größeren Mengen zu gewinnen (im Vergleich zu herkömmlichen Methoden).

Obwohl Fracking hauptsächlich bei der Öl- und Erdgasförderung eingesetzt wird, kann es auch unter anderen Bedingungen eingesetzt werden. Es kann zum Beispiel Grundwasserbrunnen stimulieren oder dabei helfen, Abfälle tief in den Felsen zu entsorgen.

Das bemerkenswerte Wachstum der Fracking-Technologie in den Vereinigten Staaten hat die Öl- und Gasproduktion des Landes drastisch verbessert. Im Jahr 2008 übertraf die gesamte Erdgasförderung des Landes die Russlands und wurde zum größten Erdgasproduzenten der Welt.

Nebenbei bemerkt hat das Land Saudi-Arabien im Jahr 2013 zum größten Ölproduzenten der Welt überholt.

Größte Erdgasförderländer | Bild mit freundlicher Genehmigung:Statista

Die weltweite Nachfrage nach Erdgas wird weiter steigen. Laut McKinsey, einem Unternehmensberatungsunternehmen, Prognosebericht für 2019, wird die Nachfrage nach LNG (Liquefied Natural Gas) bis 2035 voraussichtlich um 3,6 Prozent pro Jahr steigen.

Mit ihren umfangreichen Schiefergasreserven und fortschrittlicher Fracking-Technologie werden die Vereinigten Staaten voraussichtlich im gleichen Zeitraum mehr als die Hälfte des weltweiten Erdgases liefern.

Studien, die durchgeführt werden, um den wirtschaftlichen Aspekt von Fracking zu ermitteln, sind überwiegend positiv ausgefallen. Ein Bericht der Brookings Institution aus dem Jahr 2017 zeigt, dass allein die Schiefergasförderung den Verbrauchernutzen pro Person in der Region West South Central der Vereinigten Staaten auf bis zu 432 USD erhöht hat.

Darüber hinaus hat das verstärkte Fracking die jährlichen Gasausgaben des Landes erheblich gesenkt. Der jährliche wirtschaftliche Gesamtgewinn aus dieser Technik beträgt etwa 74 Milliarden US-Dollar.

Fracking kann sich jedoch nachteilig auf Wirtschaftssektoren wie die Landwirtschaft auswirken. Mindestens eine Studie hat ergeben, dass die Bewässerungsproduktivität einer Stadt um 5,7 Prozent sinkt, wenn in ihrer Nähe (11-20 km Radius) ein Brunnen gebohrt wird. Laut derselben Studie verlor die kanadische Provinz Alberta im Jahr 2014 rund 14,8 Millionen US-Dollar an landwirtschaftlichen Einnahmen.

Ist Fracking sicher? Auswirkungen auf Umwelt und Gesellschaft

Es besteht kein Zweifel, dass umfangreiches Fracking den amerikanischen Energiemarkt verändert und ihn für die nächsten hundert Jahre unabhängig gemacht hat. Es hat die US-Wirtschaft angekurbelt, und viele Nationen auf der ganzen Welt haben versucht, dasselbe nachzuahmen.

Die Technologie sieht sich jedoch selbst in den Vereinigten Staaten weit verbreiteter Kritik ausgesetzt.

Marsch für saubere Energie in Philadelphia (2016) | Mark Dixon/Flickr

Der Einsatz von Hydrofracking über einen längeren Zeitraum kann die Umwelt in mehrfacher Hinsicht schädigen. Grundwasserverschmutzung, häufige Erdbeben, Lärmbelästigung, hoher Wasserverbrauch, Klimawandel und allgemeine Gesundheitsrisiken wurden mit Fracking in Verbindung gebracht.

Seit Jahrzehnten laufen Fracking-Gegner gegen ihre Unterstützer. Die Befürworter des Hydrofracking berufen sich oft auf seine wirtschaftlichen Vorteile und die Tatsache, dass Erdgas ein viel saubererer Ersatz für Kohle ist.

Die größte Sorge beim Einsatz dieser Technologie ist die Kontamination von Grund- und Oberflächenwasser. Eine Studie von Dominic DiGiulio, einem ehemaligen EPA-Wissenschaftler aus dem Jahr 2016, legt nahe, dass Wasserbrunnen in Pavillion (Wyoming) mit schädlichen Chemikalien verunreinigt sind, die in Fracking-Flüssigkeiten verwendet werden. Es wurden auch andere ähnliche Erkenntnisse gemacht. In einem Bericht der EU-Generaldirektion Umwelt aus dem Jahr 2012 wurde ein potenziell hohes Risiko einer Grundwasserverschmutzung und Luftverschmutzung durch Hydraulic Fracking identifiziert.

Auch die enorme Wassermenge, die in Fracking-Flüssigkeiten benötigt wird, ist ein großes Problem. Eine durchschnittliche hydraulische Fracking-Anlage (Einzelbrunnen) verbraucht bis zu 3,5 Millionen Gallonen Wasser, während es bei großen etwa 5 Millionen Gallonen sind.

Der Vorgang der Flüssigkeitsinjektion beim hydraulischen Fracking ist oft mit induzierten Zittern verbunden. Obwohl diese Erschütterungen normalerweise von geringem Ausmaß sind, sind nur wenige groß genug, um Sachschäden zu verursachen. Fast 8 Millionen Menschen, die in den US-Bundesstaaten Colorado, New Mexico, Texas, Kansas und Oklahoma leben, sind Berichten zufolge von Fracking-induzierten Erdbeben bedroht.

Fracking hat auch unmittelbare und langfristige gesundheitliche Auswirkungen. Eine vorläufige Studie der US-amerikanischen Centers for Disease Control and Prevention (CDC) aus dem Jahr 2014 vermutet, dass Arbeiter in einer Hydro-Fracking-Anlage gefährlichen Mengen an Benzol (einer chemischen Verbindung, die das Krebsrisiko erhöht) ausgesetzt sind. Sie können auch andere schwere Erkrankungen wie Silikose entwickeln.

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Fracking in anderen Regionen der Welt

Außer in den USA wird hydraulisches Fracking zumindest teilweise in anderen Ländern der Welt betrieben. In Südafrika befindet sich Fracking derzeit in den Anfangsstadien der Entwicklung. Es ist in Kanada mit über 356 aktiven Bohrinseln im Jahr 2012 relativ weit verbreitet.

Europäische Länder wie Deutschland und Großbritannien haben in den 1970er Jahren die Fracking-Technologie eingeführt. Heute jedoch haben diese Nationen es entweder komplett verboten oder vorübergehend verboten.

Im Jahr 2011 war Frankreich nach landesweiten Protesten das erste Land, das seine Verwendung vollständig verbot.

Regierungsvorschriften

Länder, die derzeit die hydraulische Fracking-Technologie (in jeglichem Umfang) einsetzen, haben zumindest einige Regeln und Vorschriften auf nationaler, bundesstaatlicher und lokaler Ebene.

In den USA ist Fracking von der Offenlegung von Details zu den dabei verwendeten Chemikalien ausgenommen (ansonsten nach dem Safe Drinking Water Act vorgeschrieben). Die Bundesstaaten sind zwar verpflichtet, Bundesgesetze zu befolgen, können jedoch Sicherheitsnetze und Vorschriften erlassen. Mehrere Bundesstaaten, darunter Texas, Wyoming und Michigan, verlangen von Bergbauunternehmen die Offenlegung solcher Details.

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Vermont war der erste US-Bundesstaat, der 2012 Fracking verbot. Drei Jahre später folgte New York.