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 Erdbeben auf Island über Telefonglasfaserkabel registriert
25.03.2020 | Helmholtz-Zentrum Potsdam - Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ

nachricht Wie Pflanzen Berge formen
20.03.2020 | Eberhard Karls Universität Tübingen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Nachwuchswissenschaftler der Universität Rostock erfinden einen Trichter für Lichtteilchen

Physiker der Arbeitsgruppe von Professor Alexander Szameit an der Universität Rostock ist es in Zusammenarbeit mit Kollegen von der Universität Würzburg gelungen, einen „Trichter für Licht“ zu entwickeln, der bisher nicht geahnte Möglichkeiten zur Entwicklung von hypersensiblen Sensoren und neuen Technologien in der Informations- und Kommunikationstechnologie eröffnet. Die Forschungsergebnisse wurden jüngst im renommierten Fachblatt Science veröffentlicht.

Der Rostocker Physikprofessor Alexander Szameit befasst sich seit seinem Studium mit den quantenoptischen Eigenschaften von Licht und seiner Wechselwirkung mit...

Im Focus: Junior scientists at the University of Rostock invent a funnel for light

Together with their colleagues from the University of Würzburg, physicists from the group of Professor Alexander Szameit at the University of Rostock have devised a “funnel” for photons. Their discovery was recently published in the renowned journal Science and holds great promise for novel ultra-sensitive detectors as well as innovative applications in telecommunications and information processing.

The quantum-optical properties of light and its interaction with matter has fascinated the Rostock professor Alexander Szameit since College.

Im Focus: Künstliche Intelligenz findet das optimale Werkstoffrezept

Die möglichen Eigenschaften nanostrukturierter Schichten sind zahllos – wie aber ohne langes Experimentieren die optimale finden? Ein Team der Materialforschung der Ruhr-Universität Bochum (RUB) hat eine Abkürzung ausprobiert: Mit einem Machine-Learning-Algorithmus konnten die Forscher die strukturellen Eigenschaften einer solchen Schicht zuverlässig vorhersagen. Sie berichten in der neuen Fachzeitschrift „Communications Materials“ vom 26. März 2020.

Porös oder dicht, Säulen oder Fasern

Im Focus: Erdbeben auf Island über Telefonglasfaserkabel registriert

Am 12. März 2020, 10.26 Uhr, ereignete sich in Südwestisland, ca. 5 km nordöstlich von Grindavík, ein Erdbeben mit einer Magnitude von 4.7, während eines längeren Erdbebenschwarms. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Deutschen GeoForschungsZentrums GFZ haben jetzt dort ein neues Verfahren zur Überwachung des Untergrunds mithilfe von Telefonglasfaserkabeln getestet.

Ein von GFZ-Forschenden aus den Sektionen „Oberflächennahe Geophysik“ und „Geoenergie“ durchgeführtes Online-Monitoring, das Glasfaserkabel des isländischen...

Im Focus: Quantenoptiker zwingen Lichtteilchen, sich wie Elektronen zu verhalten

Auf der Basis theoretischer Überlegungen von Physikern der Universität Greifswald ist es Mitarbeitern der AG Festkörperoptik um Professor Alexander Szameit an der Universität Rostock gelungen, photonische topologische Isolatoren als Lichtwellenleiter zu realisieren, in denen sich Photonen wie Elektronen verhalten, und somit fermionische Eigenschaften zeigen. Ihre Entdeckung wurde jüngst im renommierten Fachblatt „Nature Materials“ veröffentlicht.

Dass es elektronische topologische Isolatoren gibt – Festkörper die im Innern den elektrischen Strom nicht leiten, dafür aber umso besser über die Oberfläche –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

“4th Hybrid Materials and Structures 2020” findet web-basiert statt

26.03.2020 | Veranstaltungen

Wichtigste internationale Konferenz zu Learning Analytics findet statt – komplett online

23.03.2020 | Veranstaltungen

UN World Water Day 22 March: Water and climate change - How cities and their inhabitants can counter the consequences

17.03.2020 | Veranstaltungen

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

Weltweit einzigartig: Neue Anlage zur Untersuchung von biogener Schwefelsäurekorrosion in Betrieb

27.03.2020 | Architektur Bauwesen

Schutzmasken aus dem 3D-Drucker

27.03.2020 | Materialwissenschaften

Nachwuchswissenschaftler der Universität Rostock erfinden einen Trichter für Lichtteilchen

27.03.2020 | Physik Astronomie

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