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Bis zum letzten Öltropfen - ein Pilz soll helfen

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Roland Knauer

Ingenieure wollen den Rohstoff mithilfe einer biologisch abbaubaren Substanz aus dem Gestein pressen. Feldversuch in der Lagerstätte Bockstedt im Landkreis Diepholz läuft seit Dezember 2012.

Kassel. Noch ist Erdöl der wichtigste Rohstoff der modernen Industrie. Nicht nur Treibstoff, auch Kunststoffe und Arzneimittel, Kosmetika und Waschmittel werden daraus hergestellt. Mit herkömmlichen Methoden holen Unternehmen aber nur einen Teil der schwarzen Flüssigkeit aus dem Untergrund; große Mengen bleiben oft in den Lagerstätten zurück. Eben diese Reserven will der größte deutsche Produzent von Erdöl und Erdgas, die Firma Wintershall in Kassel, nun anzapfen.

Dafür haben die Ingenieure des Unternehmens einen Helfer aus der Natur engagiert: den Gemeinen Spaltblättling. Schizophyllum commune, so der wissenschaftliche Name des Pilzes, wächst in fast allen Wäldern der Erde auf totem Holz und produziert dabei lange Ketten aus jeweils rund 25.000 Zuckermolekülen. Das so hergestellte Biopolymer Schizophyllan braucht der Pilz, um seine Zellwände aufzubauen. Aber auch Menschen nutzen die Substanz: Südamerikaner etwa ergänzen damit ihre Ernährung. Bei Wintershall versucht der Geophysiker Bernd Leonhardt, mithilfe des Pilzes die Erdölförderung zu verbessern.

Der Feldversuch in der Lagerstätte Bockstedt im Landkreis Diepholz läuft seit dem 20. Dezember des vergangenen Jahres. Hier, zwischen Bremen und Osnabrück, holen Arbeiter bereits seit den 1950er-Jahren Erdöl aus einer Tiefe von 1300 Metern. Der gewaltige Druck dort unten treibt in den ersten Jahren der Förderung an einer bestimmten Stelle das Öl ohne weiteren Antrieb zur Erdoberfläche; anschließend fördern Pumpen die schwarze Flüssigkeit.

„Man darf sich so eine Lagerstätte aber nicht als See tief im Erdinneren vorstellen“, erläutert Bernd Leonhardt. Vielmehr bestünden drei Viertel der Lagerstätte aus Gestein. Das restliche Viertel ist eine Mischung aus 80 Prozent Erdöl und 20 Prozent Wasser, die in Poren und winzigen Rissen im Gestein steckt. Nach etlichen Jahren haben die Pumpen nur einen kleinen Teil dieser Flüssigkeit gefördert; 80 bis 85 Prozent des ursprünglich vorhandenen Öls ist in den Poren haften geblieben.

Wasser soll das Öl aus den Poren pressen

An solchen Stellen beginnen die Ingenieure meist mit einer zweiten Phase der Förderung und pumpen über zusätzliche Bohrungen Wasser in die Lagerstätte. Dieses drückt in der Tiefe einen Teil des noch vorhandenen Öls aus den Poren und hilft so, weitere zehn, vielleicht auch 20 Prozent der ursprünglich vorhandenen Menge zu fördern. Danach allerdings versagt die Methode aus einem physikalischen Grund: Das eingepresste Wasser ist erheblich dünnflüssiger als das in den meisten Lagerstätten relativ zähe Erdöl. Daher fließt Wasser viel leichter durch die Poren im Gestein und quetscht sich dabei bald am Öl vorbei, statt es vor sich herzuschieben.

Mit einem Trick können Ingenieure auch diese Hürde überwinden: Sie geben ein Verdickungsmittel in das Wasser, machen es so zähflüssiger und drücken damit mehr Öl aus den Poren. „Dazu hat man bisher Polyacrylamide verwendet, die auch als Flockungsmittel in der Wasseraufbereitung eingesetzt werden“, erläutert Bernd Leonhardt. Diese langen Ketten aus kleinen Molekülen machen ihren Job zwar eigentlich gut, vertragen aber kein Salz. Weil Erdöl aber normalerweise aus Algen und anderen Organismen im Meerwasser entstanden ist, steckt die schwarze Flüssigkeit oft zusammen mit reichlich Salzwasser im Boden. 186 Gramm Salz finden sich etwa in jedem Liter Wasser aus der Lagerstätte Bockstedt – die Weltmeere haben gerade einmal ein Fünftel bis ein Sechstel dieses Gehalts. Bereits ein Liter dieser Salzlake kann einen normalgewichtigen Menschen umbringen, weil dadurch der Wasserhaushalt des Organismus völlig durcheinander gerät. Die Polyacrylamide zum Verdicken des Wassers setzt der Salzbrühe in der Lagerstätte in 1300 Meter Tiefe allemal außer Gefecht.

Kleine Mengen machen Wasser erheblich dickflüssiger

Genau hier kommen der Gemeine Spaltblättling und sein Schizophyllan ins Spiel. „Jeweils drei dieser langen Zuckerketten winden sich umeinander und bilden so eine Tripelhelix“, erläutert Bernd Leonhardt. Aufgrund dieser Struktur verhält sich die Substanz ähnlich wie ein Gelee. Bereits geringe Mengen machen Wasser erheblich dickflüssiger, ohne dass Salz daran etwas ändert. „Selbst in Wasser mit einem Viertel Salzanteil wird der Verdickungseffekt nicht beeinflusst“, sagt Leonhardt. Obendrein gibt es im Boden viele Mikroorganismen, die mithilfe eines speziellen Enzyms die langen Zuckerketten klein hacken und so verdauen können. „Nach 14 Tagen sind in der Natur 80 bis 85 Prozent des Schizophyllans abgebaut“, sagt Leonhardt. Damit ist das Pilzprodukt biologisch abbaubar, auch wenn das in der Tiefe ein wenig länger dauern mag.

Kurzum scheint Schizophyllan das ideale Verdickungsmittel zu sein, um deutlich mehr Öl als bisher aus den Poren der Lagerstätte in Bockstedt zu pressen. Vor einem zwei Jahre dauernden Versuch aber stand erst noch die behördliche Genehmigung. Projektleiter Bernd Leonhardt und seine Mitarbeiter mussten beweisen, dass die Methode umweltverträglich ist.

Die Bohrung zum Injizieren des Wassers wird dem Geophysiker zufolge mit einzementierten Stahlrohren gut abgedichtet und unter hohem Druck getestet, damit in den oberen Metern nichts aus der Bohrung in die Umgebung gelangen und dort das Grundwasser belasten kann. Trinkwasser wird dort zwar keines gewonnen, aber die Behörden gehen auf Nummer sicher und überwachen das Projekt sehr genau.

Die Schicht mit der Erdöllagerstätte selbst ist ohnehin seit vielen Jahrmillionen von mehreren Schichten aus völlig wasserundurchlässigem Ton und Anhydrid nach oben zum mehr als einen Kilometer höher liegenden Grundwasser abgedichtet. „Das Ganze ist also ein geschlossenes System, aus dem nichts in die Umgebung dringen kann“, sagt Leonhardt. Und das Konservierungsmittel, das in der Lagerstätte Schizophyllan vor dem Abbau durch hungrige Mikro-organismen schützt, wird dort nicht nur vollständig verbraucht.

Es ist bereits bei technischen Prozessen wie der Herstellung von Papier gut erprobt und auch für die Erdölförderung zugelassen.

Schizophyllan ist biologisch vollständig abbaubar

Seit dem 20. Dezember 2012 testet die Mannschaft um Bernd Leonhardt diese Methode nun. Wenn alles klappt, könnte man damit weitere zehn Prozent Erdöl aus der Lagerstätte holen. Das sei eine ganze Menge, sagt Leonhardt: „Fördert man aus den insgesamt bekannten Lagerstätten nur ein einziges Prozent zusätzlich, reicht das, um den heutigen Erdölbedarf auf der Erde für drei Jahre zu decken.“

Und da Salzwasser in Öllagerstätten nicht gerade selten ist, wird Wintershall mit seiner Schizophyllan-Methode womöglich zu einem begehrten Geschäftspartner im weltweiten Erdöl-Förder-Business.

Mit der norwegischen Firma Statoil wurde jedenfalls schon eine Zusammenarbeit vereinbart, weil sich das vollständig biologisch abbaubare Schizophyllan gerade für empfindliche Ökosysteme wie das Nordmeer besonders gut eignet. Ein Naturprodukt aus einem Pilz beginnt anscheinend die Erdölförderung zu revolutionieren – und das auch noch umweltverträglich.

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