Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass selbst beim Fracking mit flüssigem Kohlendioxid kleine Erdbeben auftreten können, ein Phänomen, das bisher nicht eindeutig dem Fracking-Prozess zugeschrieben werden konnte. Während CO2-Fracking durch die Bindung von Kohlenstoff gut für die Umwelt ist, können sowohl CO2- als auch wasserbasiertes Fracking diese Erschütterungen verursachen und möglicherweise noch schädlichere Erdbeben auslösen.
Neue Forschungsergebnisse bestätigen, dass Fracking für bisher ungeklärte langsame, kleine Erdbeben oder Erschütterungen verantwortlich ist. Der Prozess, der Beben erzeugt, ist derselbe Prozess, der große, schädliche Erdbeben verursacht.
Beim Fracking werden Flüssigkeiten gewaltsam unter die Erdoberfläche gespritzt, um Erdöl und Erdgas zu fördern. Während bei dieser Methode typischerweise Abwasser verwendet wird, wurden in dieser speziellen Untersuchung die Ergebnisse bei der Verwendung von flüssigem Kohlendioxid untersucht. Diese Methode treibt Kohlenstoff tief unter die Erde und verhindert so, dass er atmosphärische Wärme einfängt.
Es wird geschätzt, dass CO2-Fracking bis zu einer Milliarde Sonnenkollektoren pro Jahr CO2 einsparen könnte. Fracking mit flüssigem Kohlendioxid ist umweltfreundlicher als die Verwendung von Abwasser, da Abwasser den Kohlenstoff nicht aus der Atmosphäre fernhalten kann.
„Da diese Studie einen Prozess untersucht, der Kohlenstoff im Untergrund bindet, könnte sie positive Auswirkungen auf Nachhaltigkeit und Klimawissenschaft haben“, sagte Abhijit Ghosh, außerordentlicher Professor für Geophysik an der UC Riverside und Co-Autor der Studie in der Zeitschrift Science.
Da Kohlendioxid jedoch flüssig ist, würden die Ergebnisse der Studie laut Ghosh mit ziemlicher Sicherheit auch auf Fracking mit Wasser zutreffen, da beide das Potenzial haben, Erdbeben auszulösen.
Auf einem Seismometer erscheinen gewöhnliche Erdbeben und Erschütterungen unterschiedlich. Große Erdbeben verursachen heftige Stöße mit Impulsen hoher Amplitude. Zittern hingegen sind sanfter und haben eine kleinere Amplitude, steigen langsam über das Hintergrundgeräusch an und fallen dann langsam ab.
„Wir freuen uns, diese Erschütterungen nun nutzen zu können, um die Bewegung von Fracking-Flüssigkeiten zu verfolgen und Verwerfungsbewegungen infolge der Flüssigkeitsinjektion zu überwachen“, sagte Ghosh.
Zuvor hatten Seismologen die Ursache des Bebens bestritten. Einige Veröffentlichungen deuten darauf hin, dass die Bebensignale von großen Erdbeben stammen, die sich Tausende von Kilometern entfernt ereignen, während andere vermuten, dass es sich bei den Bebensignalen möglicherweise um Lärm handelt, der durch menschliche Aktivitäten wie die Bewegung von Zügen oder Industriemaschinen erzeugt wird.
„Seismometer sind nicht intelligent. Sie können einen Lastwagen in die Nähe fahren oder ihm einen Tritt geben, und er registriert die Vibrationen“, sagte Ghosh. „Deshalb konnten wir eine Zeit lang nicht sagen, ob diese Signale mit der Flüssigkeitseinspritzung zusammenhängen.“
Um die Quelle des Signals zu bestimmen, verwendeten die Forscher Seismometer, die rund um einen Fracking-Standort in Wellington, Kansas, installiert waren. Die Daten decken den gesamten Zeitraum der Frac-Injektion von sechs Monaten sowie einen Monat vor der Injektion und einen Monat nach der Injektion ab.
Nach Abzug des Hintergrundrauschens stellte das Team fest, dass das verbleibende Signal unter der Erde erzeugt wurde und nur dann auftrat, wenn Flüssigkeit injiziert wurde. „Wir haben vor oder nach der Injektion kein Zittern festgestellt, was darauf hindeutet, dass das Zittern mit der Injektion zusammenhängt“, sagte Ghosh.
Es ist seit langem bekannt, dass Fracking größere Erdbeben hervorruft. Eine Möglichkeit zu verhindern, dass Verwerfungen in den Untergrund rutschen und Erdbeben oder Erschütterungen verursachen, besteht darin, das Fracking zu stoppen. Da dies unwahrscheinlich ist, müssen diese Aktivitäten laut Ghosh überwacht werden, um zu verstehen, wie sich das Gestein verformt, und um seine Bewegung nach der Flüssigkeitsinjektion zu verfolgen.
Die Öl- und Gasindustrie kann jetzt Modellexperimente durchführen, um Unternehmen dabei zu helfen, Flüssigkeitseinspritzdrücke zu bestimmen, die nicht überschritten werden sollten. Durch die Einhaltung dieser Grenzen wird sichergestellt, dass Flüssigkeiten nicht in Richtung großer unterirdischer Verwerfungen wandern und schädliche seismische Aktivitäten auslösen. Allerdings werden nicht alle Fehler kartiert.
„Wir können ein solches experimentelles Modell nur erstellen, wenn wir wissen, dass es Fehler gibt. Es ist möglich, dass es Fehler gibt, von denen wir nichts wissen. In diesem Fall können wir nicht vorhersagen, was passieren wird“, sagte Ghosh.