Nr. 05/2019 vom 31.01.2019

Mit Laptop und vier Hämmerchen in der Störzone

In der Schweiz gibt es Gesteinsschichten, in die sich CO2 verpressen liesse. Mit welchen Risiken dabei zu rechnen ist, versuchen GeologInnen mit Experimenten im Felslabor Mont Terri abzuschätzen.

Von Franziska Meister

Wir hocken in der Schleuse, behelmt, mit «gilet jaune» und Tracker um den Hals, den Blick fixiert auf das verschlossene Tor vor uns. Ein bisschen fühlt man sich wie die Gefährten in J. R. R. Tolkiens «Herr der Ringe» vor dem Eingang zu den Minen von Moria. Auch uns erwartet auf der anderen Seite ein labyrinthisches Tunnelsystem tief im Berg: die Versuchsstollen des Mont Terri im Jura. Bloss dass hier im Opalinustongestein nicht das wertvolle Metall Mithril ausgegraben, sondern Gefahrengut eingelagert werden soll, das Verderben über die Menschheit zu bringen droht: radioaktives Material und – seit neustem – das Treibhausgas CO2.

Fünfzig Millionen Tonnen CO2 stiessen die BewohnerInnen der Schweiz 2018 in die Atmosphäre – Importgüter, internationale Flüge und klimaschädliche Investitionen von Schweizer Banken nicht mitgerechnet. Dabei müssten wir die CO2-Emissionen bis Mitte des Jahrhunderts ganz stoppen, um die globale Katastrophe abzuwenden, die uns bei einer Erwärmung von mehr als 1,5 Grad Celsius bevorsteht. Vor diesem Hintergrund findet die Idee wachsenden Zuspruch, das CO2, das wir mit den fossilen Brennstoffen aus dem Erdinnern herausholen, ebendorthin zurückzubefördern.

Technisch ist das machbar. Zum Beispiel, indem man CO2 in saline Aquifere verpresst, die in 800 bis 2500 Metern Tiefe vorkommen. Solche porösen, mit Salzwasser getränkten Gesteinsschichten finden sich auch im Schweizer Untergrund. Aber bleibt das Gas dort auch dauerhaft gespeichert? Auf diese Frage sucht man in den Schächten des Mont Terri nach Antworten.

Kabel säumen unseren Weg

Endlich rattert das Tor zur Seite und gibt den Blick auf eine grosse Tunnelröhre frei. Die Deckenbeleuchtung taucht alles in ein gelbliches Licht, entlang der zementverkleideten Wände ziehen sich Kabelbündel. Muffige Luft wabert uns entgegen. An einer der ersten Verzweigungen grüsst die heilige Barbara, Schutzpatronin der Bergleute, aus einer vergitterten Nische. Rote Markierungen an Boden und Wänden, Schilder mit kryptischen Symbolen, Gasflaschen, Bohrmaschinen, Bildschirme, Computer und jede Menge Kabel säumen unseren Weg. Keine toten Zwerge wie in Moria, über die man stolpern könnte – allenfalls eine Kabelabdeckung.

Die Gnomen im Mont Terri tragen Faserpelz, Leuchtweste und Helm und bohren im Opalinuston nicht nach materiellen Schätzen, sondern nach wissenschaftlicher Erkenntnis. Das Gestein gilt als ideale Deckschicht, um ein unterirdisches CO2-Lager dauerhaft zu versiegeln. Entweichen könnte das Gas trotzdem – via Bohrloch, durch das es verpresst wurde, über Störzonen im Deckgestein oder durch ein Beben, das die Deckschicht erschüttert und undicht macht. Erste Versuche im Felslabor haben gezeigt: In einem mit Zement gefüllten Bohrloch verbindet sich ein Teil des CO2 mit dem Zement und wird zu festem Karbonatmineral. Das Bohrloch bleibt also versiegelt.

Auf unserem Weg durch schmaler werdende Stollen gibt ein grosses Fenster in der Betonabdichtung den Blick auf eine geologische Störzone im Opalinuston frei: eine dunkler gefärbte, schräg verlaufende Schicht mit blätterteigähnlichen Faltungen und hellen Inseln. Vor dem Fenster liegt ein bröckliger Bohrkern aus dieser Schicht. Ein paar Tunnelwindungen weiter erreichen wir die «Niche TT», wo zwei aktuelle Experimente die Dichtheit der Störzone prüfen. Zuhinterst in der Nische führen zwei Bohrlöcher in rund zwei Metern Abstand in ebendiese Schicht. Im vorderen Loch verschwindet ein Bündel an dünnen Metallröhren. Durch sie soll in den kommenden Tagen und Monaten immer wieder CO2-haltiges Salzwasser eingespeist werden, erklärt der Geophysiker Melchior Grab. Im hinteren Bohrloch befinden sich Sensoren, die messen, ob, wann und wie viel davon ankommt.

Ein rasch anschwellender, schriller Alarm durchschneidet die Luft. Alle Augen richten sich auf Grab. Der schüttelt bloss den Kopf: Nein, kein Alarm. Stattdessen führt er uns ein Stück aus der Nische hinaus vor einen Laptopbildschirm. Vier grüne waagrechte Linien. «Versuch mal», ruft Grab seinem Kollegen zu. Jetzt erst sehen wir die vier kleinen Metallhämmer, die an einer Schnur entlang der Nischenwand nah über dem Boden hängen. Den vordersten lässt der Mann herunterfallen – bloss ein leiser, metallener Ton … Aber die grünen Linien auf dem Bildschirm schlagen wild aus. Das Hämmerchen hat tatsächlich ein Minierdbeben ausgelöst, auch wenn davon nichts zu spüren ist. Bereits eine so winzige seismische Erschütterung reicht, um die Elastizität und die elektrische Leitfähigkeit des Gesteins zu prüfen und so eine Art Röntgenbild des Untergrunds zu erstellen. Später soll dann CO2 mit erhöhtem Druck in die Störzone gepresst und so ein stärkeres Beben ausgelöst werden, um herauszufinden, ob und wie dies die Dichtheit des Gesteins beeinträchtigt.

Nutzungskonflikte im Untergrund

Noch sind viele physikalische und chemische Prozesse, die sich zwischen dem CO2 und dem Gestein abspielen, kaum verstanden. Ungewiss ist auch, ob sich die Laborversuche tatsächlich im grossen Massstab auf reale Verhältnisse übertragen lassen. Ausserdem ist der Schweizer Untergrund noch weitgehend Terra incognita. Vor neun Jahren publizierten Geologen der Universität Bern eine Studie, die abzuschätzen versuchte, ob er sich überhaupt für die Speicherung von CO2 eignet. Sie fanden grössere saline Aquifere mit geeigneter Deckschicht vor allem im dicht besiedelten Mittelland zwischen Fribourg, Olten und Luzern sowie zwischen Zürich und St. Gallen. Rund 2,7 Milliarden Tonnen CO2 liessen sich dort verpressen.

Ende 2018 hat der Bundesrat einen Bericht veröffentlicht, in dem er festhält, dass sich bereits heute verschiedene Nutzungen im Untergrund konkurrenzieren: von Verkehrs-, Wasser- und Energieinfrastrukturbauten über die Nutzbarmachung von Erdwärme via Geothermie bis hin zur geplanten Speicherung von radioaktiven Abfällen und CO2. Er will deshalb das Bundesgesetz über Geoinformationen anpassen, damit die Raumplanung künftig den Untergrund stärker einbeziehen kann.

Seit wenigen Wochen ist auch eine erste Geothermiedatenbank mit fünfzig Projekten und über 180 Tiefenbohrungen online. Der Geophysiker Martin Saar sieht in der Verpressung von CO2 keine Konkurrenz zur Geothermie – im Gegenteil: Die Technologie könnte der Geothermie zum Durchbruch verhelfen, weil dem Untergrund mithilfe von CO2 viel effizienter Wärme entzogen werde und Geothermie deshalb für die Stromproduktion wirtschaftlich werde.

Die Schweizer Bevölkerung aber steht der Geothermie skeptisch gegenüber, nachdem Bohrungen in Basel und St. Gallen zu Erdbeben geführt hatten und beide Projekte eingestellt werden mussten. Eine Gefahr, die auch bei der Verpressung von CO2 besteht. Aber sie sei wesentlich geringer als die Gefahren einer weiteren Klimaerwärmung, sagt Saar. Ausserdem werde die Speicherung von CO2 im Gegensatz zu einem radioaktiven Endlager umso sicherer, je länger es im Untergrund bleibe, weil sich das CO2 im geeigneten Gestein über eine Zeitspanne von Monaten bis Jahrhunderten in Karbonat, zum Beispiel in Kalkstein, verwandle.

Die Gnomen im Mont Terri versuchen, das eine wie das andere möglichst sicher zu machen. Konkrete Projekte zur Verpressung von CO2 in der Schweiz gibt es noch keine – aber vielleicht bald eine öffentliche Debatte über ihre Chancen und Risiken?

Die CO2-Experimente im Mont Terri sind Teil des EU-Forschungsprojekts «Elegancy».

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