Kohleflözgas im Steinkohlenbergbau

Land / Region: Deutschland / Ruhrgebiet

Projektanfang: 01.01.2002

Projektende: 31.12.2007

Projektstand: 04.10.2005

Steinkohlevorkommen der Welt und Kohleflözgasnutzung 2001 Quelle: BGR

Die weltweiten Vorkommen an wirtschaftlich gewinnbaren Kohleflözgasen betrugen nach BGR-Berechnungen Ende 2001 1,1 Billionen m³. Das sind 0,7 % der Naturgasreserven der Erde. Davon wurden 2001 etwa 42 Mrd. m³ gefördert und genutzt.

Seit Jahrhunderten ist Kohleflözgas wegen seiner Explosivität im untertägigen Kohlebergbau als Sicherheitsrisiko und als die Produktivität einschränkender Faktor gefürchtet. Als Gegenmaßnahme wurden Gruben bewettert und Flöze über Bohrungen vorentgast. So sank die Zahl der Todesfälle. Ab dem 20. Jahrhundert werden die abgesaugten Gase zunehmend energetisch genutzt.

Grubengasnutzung in Deutschland, 1998 bis 2005 Quelle: BGR

Mit dem Inkrafttreten des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) in Deutschland am 01.04.2000 (und der EEG-Novelle 2004) und einer Vergütungsregelung auch für das Grubengas erlebte die Nutzung dieses steinkohlebegleitenden Gases einen regelrechten Aufschwung. Mittelständische Unternehmen wurden gegründet bzw. erweitert. Im Ruhrgebiet wurden Investitionen von über 80 Mio. € in Grubengas-betriebene Blockheizkraftwerke getätigt. Bisher ist jedoch die genaue Herkunft des Grubengases unklar, ebenso wie mögliche Gasneubildungsraten und die insgesamt noch zu fördernden Grubengasmengen. Daher betreibt die BGR in einem Forschungsprojekt die Klärung dieser Fragen.

Die bisherigen Forschungsergebnisse zeigen, dass das Grubengas eine Mischung aus thermisch und mikrobiell gebildetem Methan darstellt. Während das thermische Methan ein Alter von über 300 Ma hat, kann das mikrobielle Methan deutlich jünger sein. Wir konnten lebende und methanbildende Mikroorganismen in einigen Grubenwässern des Ruhrgebietes nachweisen. Dieser Nachweis lässt es möglich erscheinen, dass zumindest ein Bruchteil des Gases rezent gebildet wird. Weiterhin scheinen technische und physikalische Faktoren (Desorption) einen Einfluss auf die Gasisotopie zu haben. Um die Reservoirdynamik präziser beurteilen zu können, ist die Kenntnis der mikrobiellen Methanneubildungsraten wichtig. Diese Daten werden in einem laufenden Projekt erarbeitet.

Die zu verschiedenen Zeitpunkten im Ruhrgebiet genommenen Grubengasproben zeigten bei konstanten Gaskonzentrationen Veränderungen in der Isotopie. Das Methan stammt je nach Standort zu etwa 38 bis 90 % aus mikrobieller Produktion (Thielemann et al. 2004). Eine Änderung der Methanisotopie mit der Zeit weist an einigen Lokalitäten auf eine rezente mikrobielle Methanbildung hin. Im Laborversuch zeigten Grubenholz- und Steinkohleproben verschiedener stillgelegter Anlagen mikrobielle Methanproduktion und -freisetzung. Über- und untertage an mehreren Stellen beprobtes Grubenwasser hingegen wies keine aktive Methanbildung auf. Die Kohlenstoffisotopensignaturen des in den Laborinkubationen wie auch den in situ Kammer gebildeten Methans stimmten mit den im Grubengas der jeweiligen Schächte gemessenen Werten überein. Durch molekularbiologische Methoden konnten in allen Originalproben, welche im Labor mikrobielle Methanbildung zeigten, die hierfür verantwortlichen methanogenen Archaeen nachgewiesen werden. Zusammenfassend lassen diese Ergebnisse den Schluß zu, dass die rezente mikrobielle Methanbildung ein verbreiteter und lang anhaltender Prozess ist, der signifikant zum Methangehalt des Grubengases in stillgelegten Schachtanlagen beiträgt.

Bitte klicken Sie hier, um zum Interessenverband Grubengas e.V. zu gelangen.

Literatur:

• Thielemann, T. (2005): Neue Ergebnisse der Forschung zur mikrobiellen Grubengasbildung. – 4. Int. Grubengas-Tage 15.-16.09.2005, RuhrCongress Bochum, DMT. Tagungsband, 8 Seiten
• Thielemann, T., Cramer, B. & Schippers, A. (2004): Coalbed methane in the Ruhr Basin, Germany: a renewable energy resource? – Organic Geochemistry, 35 (11-12): 1537-1549; Amsterdam (Elsevier).
• Thielemann, T., Cramer, B. & Schippers, A. (2004): Kohleflözgas im Ruhrbecken: fossil oder erneuerbar? (PDF, 148 KB) – DGMK-Tagungsbericht, 2004-2: 449-459; Hamburg. ISBN 3-936418-17-9.
• Commodity TopNews 17 (2002): Kohleflözgas in Deutschland (PDF, 191 KB) (Newsletter)
• Krüger, M., Beckmann, S., Engelen, B., Thielemann, T., Cramer, B., Schippers, A., and Cypionka, H. (2009) Microbial methane formation from hard coal and timber in an abandoned coal mine. Geomicrobiology Journal 25: 315-321.
• Feisthauer, S., Siegert, M., Seidel, M., Richnow, H.-H., Zengler, K., Krüger, M.* (2010) Isotope fingerprints of methane and CO2 for exploring methane formation from aliphatic and aromatic hydrocarbons. Org. Geochem. 41: 482-490.
• Beckmann, S., Krüger, M., Engelen, B., Gorbushina, A., Cypionka, H. (2010) Role of Bacteria, Archaea and Fungi involved in methane release in abandoned coal mines. Geomicrobiol J., in press.