gutachten zur abwasserentsorgung und stoffstrombilanz

1 | 3.Treffen des Arbeitskreises der gesellschaftlichen Akteure 11 November 2011

Prof. Dr. Rosenwinkel, Prof. Dr. Borchardt

Gutachten zur Abwasserentsorgung und Stoffstrombilanz

des Instituts für Siedlungs-wasserwirtschaft und Abfalltechnik

Prof. Dr. Dietrich Borchardt, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ

Münster, 11. November 2011



Gutachten des Instituts für Siedlungs-wasserwirtschaft und Abfalltechnik| Aussagen über Umweltbelastungen durch Lagerung, Transport und

Entsorgung von Abfällen und Abwässern aus dem Tiefbohrbetrieb (einschließlich Fracking)

| Datengrundlage: ExxonMobil und dessen Unterauftragnehmer

| Bilanzierung der Stoffströme an drei repräsentativen Bohrungen (Cappeln Z 3a, Damme 3, Buchhorst T12)

| Bewertung der Daten nach Stand der Technik

– Bohrplatz: Regenrück-haltebecken und Dränage sowie die mögliche Rückhaltung von Chemikalienschlamm

– Behandlungs- und Entsorgungsverfahren: aktuelle Verfahren (Abfuhr, Verpressung, Ableitung) und Alternativen



Bilanzierung der Stoffströme

| Inhaltsstoffe im Input: Fracking-Flüssigkeit

| Erste Ergebnisse zeigen, dass

– in Cappeln bei sieben Fracs insgesamt ca. 3,2 ∙ 106 kg Frac-Fluideingesetzt und dabei 0,81 ∙ 106 kg CO2 zum Einsatz gebracht

wurden,

– in Damme ca. 12,1 ∙ 106 kg Frac-Fluid eingesetzt wurden (ohne

CO2) und

– in Buchhorst bei einem Frac ca. 0,21 ∙ 106 kg Frac-Fluid

eingesetzt wurden (ohne CO2).

– Tabellenübersicht: Anteile der Stützmittel und Chemikalien



Cappeln Z 3a Damme 3 Buchhorst T12

Beschreibung Gesamtmasse [kg] Beschreibung/Bemerkung Gesamtmasse [kg] Beschreibung/Bemerkung Gesamtmasse [kg] Beschreibung/Bemerkung

Gesamtfluid (teilw. inkl. CO2) 4.063.178 ohne Stützmittel 12.683.000 (Trägerfl. + Stützmittel, ohne Chem.!) 218.553 ohne Stützmittel

Trägerflüssigkeit (Wasser) 3.207.250 12.095.000 212.000

CO2 Kohlendioxid / Kohlensäure 810.000 Kohlenstoffdioxid

Keramische Stützmittel (Proppant)125.306 keramische Stoffe (Bauxit) 588.000 keramische Stoffe (Bauxit) 85.800 keramische Stoffe (Bauxit)

Keramische Stützmittel (Proppant)387.223 keramische Stoffe (Bauxit)

Tensid und Beschäumer 783 Amphoterische oder ampholytische

Alkylamine

Tensid 4.146 Methanol, ethoxylierte Alkohole,

etzhoxylierte Alkohole #2

81 Propan-2-ol, ethoxylierte

Alkohole linear 2

Breaker 584 Diammoniumperoxodisulfat

Hochtemperatur Stabilisator 459 Natriumthiosulfat, Pentahydrate 772 Natriumthiosulfat, Pentahydrat

Puffer Hilfsstoff 693 Natriumhydrogencarbonat

Brecher 1.036 Natriumbromat

Säurepuffer 1.443 Salze der aliphatischen Säuren 91 Salze der aliphatischen Säuren

Säurepuffer 57 Natriumhydrogencarbonat

CMHPG Polymer 11.575 Polysaccharidderivate 717 Polysaccharidderivate Stärke

Gekapselter Kettenbrecher 6 Diammoniumperoxodisulfat 90 Natriumbromat

Dichtschlämme 19.215 2-Butoxyethanol

Kettenverlängerer und Vernetzer

(Crosslinker)

827 anorg. Borate, anorg. Salze, 2,2`,2"-

nitrilotriethanol

84 2,2`,2"-Nitrilotriethanol,

Natriumtetraborat

Ton Stabilisator 2.887 Tetramethylammoniumchlorid 10.612 Tetramethylammoniumchlorid

Stabilisierungsmittel 657 Essigsäure 161 Tetraethylenpentamin

Biozid 176 u.a. Magnesiumchlorid und

Magnesiumbitrat

460 u.a. Magnesiumchlorid und

Magnesiumbitrat

3 u.a. Magnesiumchlorid und

Magnesiumbitrat

Stabilisator 702 Tetraethylenpentamin

pH-Wert Regulierung 167 Natriumhydroxid

Lösungsmittel 571 2-Butoxyethanol, Propan-2-ol

Wasser Reibungsreduzierer 8.801 Leichte (Erdöl-) Destillate, mit

Wasserstoff behandelt, Polymer

Gelbildner 52 Zitrusterpene

Netzmittel 40 Glykolether

wechselwirkendes Lösungsmittel 1.190 2-Butoxyethanol

KCl-Salze 3.216 Kaliumchlorid



Bilanzierung der Stoffströme

| Inhaltsstoffe im Output: Lagerstättenwasser und Flowback

| Berechnung der Median-, Minimal- und Maximalwerte der Konzentrationen

| Analyse der Bohrung Hengstlage (keine Fracs durchgeführt, daher nur Lagerstättenwasser im Output vorhanden) ergab:

– zunächst hohe Konzentrationen im Lagerstättenwasser

– nach kurzer Zeit fallen sämtliche nicht flüchtigen Stoffe auf geringe Konzen-trationen ab

– Zusammenhang: Wasser liegt in unterschiedlichen Phasen (Flüssigkeit/Dampf) vor

– Tabellenübersicht: gemessene Werte und Grenzwerte



Bohrung Hengstlage Grenzwerte

Parameter Einheit MAX MIN MEDIAN TrinkwV Anhang 40 Anhang 51

Antimon µg/l 5,0 5,0 5,0 5

Arsen µg/l 73,0 0,5 0,5 10 100 100

Barium mg/l 10,2 0,1 0,1 2

Benzol µg/l 10900,0 2420,0 6875,0 1

Blei µg/l 4450,0 25,0 25,0 10 500 500

Cadmium µg/l 215,0 5,0 5,0 5 100-200

Calcium mg/l 19800,0 1,0 1,0

Chlorid mg/l 167200,0 2,1 8,7 250

Chrom, gesamt µg/l 50,0 10,0 10,0 50 500 500

Chromat µg/l 100,0 50,0 50,0

Cyanide, gesamt µg/l 10,0 10,0 10,0 50

Cyanide, leicht freisetzbar

µg/l10,0 10,0 10,0 200-1000 200

Dichte bei 20 °C g/l 1184,1 998,4 998,8

Eisen mg/l 84,0 4,0 22,5 0,2 3

Fluorid µg/l 1530,0 200,0 200,0 1500 50000

Gesamthärte mmol/l 554,0 0,1 0,1

Hydrogencarbonat mg/l 185,0 30,0 45,0

Kalium mg/l 2370,0 1,0 1,0

Kobalt µg/l 50,0 10,0 10,0

KW-Index µg/l 63000,0 800,0 3900,0

Kupfer µg/l 575,0 10,0 10,0 2000 500 500

Leitfähigkeit/25 °C mS/cm 160,0 0,1 0,2

Lithium mg/l 22,5 0,1 0,1

Magnesium mg/l 1100,0 1,0 1,0

Molybdän µg/l 50,0 10,0 10,0

Naphthalin µg/l 250,0 18,0 68,0

Natrium mg/l 65900,0 1,0 4,6 200

Nickel µg/l 25,0 5,0 5,0 20 500 1000

PAK, gesamt µg/l 368,8 30,0 113,7 0

pH-Wert 6,9 5,6 6,5 zw 6,5 - 9,5

Quecksilber µg/l 55,0 0,5 1,3 1 50 50

Selen µg/l 5,0 5,0 5,0 10 1000

Strontium mg/l 1250,0 0,1 0,1

Sulfat mg/l 915,0 1,0 1,9 240

Summe BTEX µg/l 26150,0 4660,0 15547,5

Zink µg/l 218000,0 25,0 120,0 2000 2000

Zinn µg/l 125,0 25,0 25,0 2000



Ausblick

| maßgebende Werte und Zuordnungen für die Bilanzierung von Mengen und Frachten müssen noch eingearbeitet werden

| nach Dateneingabe: detaillierte Auswertung dieser Daten

| Aufzeigen des Standes der Technik für die Entsorgung und Behandlung des Flowbacks (Literaturauswertungen und Verweis auf technische Behandlungsmöglichkeiten für vergleichbare Inhaltsstoffe)

| ggf. weitere Untersuchungen notwendig: z. B. Labor- und halbtechnische Untersuchungen zu Behandlungsverfahren

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