Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Pilotanlage zur Entfernung extremer Gasladung im Tiefenwasser installiert

18.12.2014

Der Guadiana-See im ehemaligen Herrerias-Tagebau in Andalusien hat im Tiefenwasser hohe Konzentrationen von Kohlendioxid angesammelt, welche bei einer plötzlichen Freisetzung Menschen in der Nähe gefährden können. Wissenschaftler des Spanischen In-stituts für Geologie und Bergwesen (IGME), der University of the Basque Country (UPV/EHU, Bilbao) und des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) haben nun eine Pilotanlage zur Entgasung installiert, um die Gefahr zu demonstrieren und eine mögliche Lösung aufzuzeigen.

„Das Wasser am Grund des Guadiana-Restsees enthält ungewöhnlich viel Kohlendioxid (CO2), weil durch die Oxidation von Erzen ein sehr saures Milieu entstanden ist. Ein Problem, das auch aus den Tagebaurestseen der Lausitz und Mitteldeutschlands bekannt ist. Im Herrerias-Tagebau löst die Säure Karbonat aus dem Gestein, und es entsteht Kohlensäure (also gelöstes CO2), die sich in tiefen Schichten des Wassers ansammelt, weil der See unterhalb von 25 Metern Tiefe kaum durchmischt wird“, erklärt Dr. Bertram Boehrer vom UFZ. Der Physiker untersucht seit Jahren die Schichtungen in Seen weltweit. Durch den Wasserdruck in diesen Tiefen enthält jeder Liter Tiefenwasser etwa 2,5 Liter gelöstes Kohlendioxid. Solange die Wasserschichten stabil sind, wird das Gas in der Tiefe gehalten. Ein Erdrutsch oder andere Prozesse, die große Wasserbewegungen auslösen, können aber dafür sorgen, dass eine große Menge des unter Druck angestauten Gases plötzlich freigesetzt wird. In der Atemluft gelten CO2-Konzentrationen ab acht Prozent für den Menschen als tödlich.


Guadiana-See im ehemaligen Herrerias-Tagebau in Andalusien.

Foto: Bertram Boehrer/UFZ

Die Wissenschaftler installierten daher ein Entgasungsrohr, das den Kern der neuen Pilotanlage bildet. Diese funktioniert folgendermaßen: Wasser fließt in 61m Tiefe in eine Röhre. Auf dem Weg nach oben fällt der hydrostatische Druck und das gelöste Gas bildet Blasen. Die geringere Dichte des Wasser-Gas-Gemisches sorgt dafür, dass es nach oben aus dem Rohr gedrückt wird, sich so das Tiefenwasser als Springbrunnen über die Oberfläche ergießt und dabei das Gas frei gibt. Eine elegante Lösung, schließlich braucht man keinen zusätzlichen Antrieb, und die kontrolliert freigesetzten Gasmengen stellen keine Gefahr dar. „Wir konnten damit zeigen, dass dieser Ansatz im Guadiana-See funktioniert und damit den Behörden einen Vorschlag unterbreiten, wie dieser See saniert und eine Bedrohung beseitigt werden könnte“, berichtet Bertram Boehrer. Zwar ist der See in der ehemaligen Erz-Mine abgesperrt und der Zutritt verboten, das Verbot lässt sich aber kaum überwachen.

Als Vorbild für die Installation in Spanien diente die Entgasung des Nyos-Sees in Kamerun. Dort wurde vor wenigen Jahren von anderen Wissenschaftlern eine vergleichbare Technologie erprobt. Im August 1986 hatten sich dort ohne Vorwarnung große Mengen an Kohlendioxid plötzlich aus dem Wasser gelöst und waren in die umliegenden Täler geströmt. Etwa 1700 Menschen und Tausende Tiere starben. Als Auslöser wurde ein Erdrutsch vermutet. Um einer Wiederholung einer solchen Katastrophe vorzubeugen, wird diesem See langsam seine hohe Gasladung entzogen. An einem weiteren Kratersee, dem Monoun-See in Kamerun, erstickten1984 37 Anwohner in Ufernähe bei einem ähnlichen Ausbruch. Inzwischen wird auch dort das Kohlendioxid per Fontaine aus dem See entfernt.

Vom Guadiana-Restsee drohe aber nicht dieselbe Gefahr wie vom Nyos- und vom Monoun-See. Das liegt allein schon an unterschiedlicher Größe und Tiefe, außerdem vermindert ein großer Dichteunterschied zwischen Tiefenwasser und Oberflächenwasser die Gefahr für einen Ausbruch. Allerdings seien die Gaskonzentrationen so hoch, dass Vorsicht und eine angemessene Besorgnis angebracht sind und genauere Beobachtungen der Entwicklung und Überlegungen zur Sanierung dringend unternommen werden müssen, schlussfolgert Bertram Boehrer. Für deutsche Tagebauseen sieht der Wissenschaftler dagegen keine derartige Gefahr. Denn für Gaskonzentrationen wie im spanischen Guadiana-See sind drei Faktoren verantwortlich: eine ausreichende Tiefe des Sees, eine fehlende Zirkulation des Wassers zwischen den kalten und warmen Jahreszeiten (Meromixis) und eine starke Quelle für Kohlendioxid. Das ist im Moment bei keinem See in Deutschland so gegeben.
Tilo Arnhold

Publikation:
Sánchez-España, J., Boehrer, B., Yusta, I. (2014): Extreme carbon dioxide concentrations in acidic pit lakes provoked by water/rock interaction. Environ. Sci. Technol. 48 (8), 4273 – 4281. http://dx.doi.org/10.1021/es5006797

Weitere Informationen:
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)
Dr. Bertram Boehrer
Telefon: +49-391-810-9441
http://www.ufz.de/index.php?en=1830
oder über
Tilo Arnhold, Susanne Hufe (UFZ-Pressestelle)
Telefon: 0341-235-1635, -1630
http://www.ufz.de/index.php?de=640

Weiterführende Links:
Proyecto de Investigación en Corta Guadiana (auf spanisch):
http://www.asociacionherrerias.com/es/noticias/a%C3%B1o-2014/291-proye
Untersuchungen zur Schichtungsentwicklung und komplexe Schichtungsmodellierung in Tagebauseen
http://www.ufz.de/index.php?de=1797
Auswirkungen des Klimawandels auf Seen
http://www.ufz.de/index.php?de=17265
Nyos-See
http://de.wikipedia.org/wiki/Nyos-See
Zähmung eines Killersees (ARD-Beitrag über den Nyos-See in Kamerun)
http://www.daserste.de/information/wissen-kultur/w-wie-wissen/videos/zaehmung-ei...
Monoun-See
http://de.wikipedia.org/wiki/Manoun-See

Weitere Informationen:

http://www.ufz.de/index.php?de=33433

Tilo Arnhold | UFZ News

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Neues aus der Kinderstube der Diamanten
18.06.2019 | Goethe-Universität Frankfurt am Main

nachricht Schwerefeldbestimmung der Erde so genau wie noch nie
13.06.2019 | Technische Universität Graz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Additive Fertigung zur Herstellung von Triebwerkskomponenten für die Luftfahrt

Globalisierung und Klimawandel sind zwei der großen Herausforderungen für die Luftfahrt. Der »European Flightpath 2050 – Europe’s Vision for Aviation« der Europäischen Kommission für Forschung und Innovation sieht für Europa eine Vorreiterrolle bei der Vereinbarkeit einer angemessenen Mobilität der Fluggäste, Sicherheit und Umweltschutz vor. Dazu müssen sich Design, Fertigung und Systemintegration weiterentwickeln. Einen vielversprechenden Ansatz bietet eine wissenschaftliche Kooperation in Aachen.

Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT und der Lehrstuhl für Digital Additive Production DAP der RWTH Aachen entwickeln zurzeit eine...

Im Focus: Die verborgene Struktur des Periodensystems

Die bekannte Darstellung der chemischen Elemente ist nur ein Beispiel, wie sich Objekte ordnen und klassifizieren lassen.

Das Periodensystem der Elemente, das die meisten Chemiebücher abbilden, ist ein Spezialfall. Denn bei dieser tabellarischen Übersicht der chemischen Elemente,...

Im Focus: The hidden structure of the periodic system

The well-known representation of chemical elements is just one example of how objects can be arranged and classified

The periodic table of elements that most chemistry books depict is only one special case. This tabular overview of the chemical elements, which goes back to...

Im Focus: MPSD-Team entdeckt lichtinduzierte Ferroelektrizität in Strontiumtitanat

Mit Licht lassen sich Materialeigenschaften nicht nur messen, sondern auch verändern. Besonders interessant sind dabei Fälle, in denen eine fundamentale Eigenschaft eines Materials verändert werden kann, wie z.B. die Fähigkeit, Strom zu leiten oder Informationen in einem magnetischen Zustand zu speichern. Ein Team um Andrea Cavalleri vom Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie in Hamburg, hat nun Lichtimpulse aus dem Terahertz-Frequenzspektrum benutzt, um ein nicht-ferroelektrisches Material in ein ferroelektrisches umzuwandeln.

Ferroelektrizität ist ein Zustand, in dem die Atome im Kristallgitter eine bestimmte Richtung "aufzeigen" und dadurch eine makroskopische elektrische...

Im Focus: MPSD team discovers light-induced ferroelectricity in strontium titanate

Light can be used not only to measure materials’ properties, but also to change them. Especially interesting are those cases in which the function of a material can be modified, such as its ability to conduct electricity or to store information in its magnetic state. A team led by Andrea Cavalleri from the Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter in Hamburg used terahertz frequency light pulses to transform a non-ferroelectric material into a ferroelectric one.

Ferroelectricity is a state in which the constituent lattice “looks” in one specific direction, forming a macroscopic electrical polarisation. The ability to...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Rittal und Innovo Cloud sind auf Supercomputing-Konferenz in Frankfurt vertreten

18.06.2019 | Veranstaltungen

Teilautonome Roboter für die Dekontamination - den Stand der Forschung bei Live-Vorführungen am 25.6. erleben

18.06.2019 | Veranstaltungen

KI meets Training

18.06.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Saubere Lunge dank Laserprozessabsaugung

18.06.2019 | Maschinenbau

Rittal und Innovo Cloud sind auf Supercomputing-Konferenz in Frankfurt vertreten

18.06.2019 | Veranstaltungsnachrichten

Ionenkanal mit Türsteher: Calcium-Ionen blockieren Kanalöffnung in Abhängigkeit vom pH-Wert

18.06.2019 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics