Fracking gefährdet Oberflächengewässer

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IESE-Forschung in der Wissenschaft

Am 20.08.2021 in Science publizierte Forschungsergebnisse belegen, dass Fracking zu erhöhten Salzkonzentrationen in Oberflächengewässern führt. In dem Artikel kommen Professoren der IESE Business School, der Chicago Booth und der University of Bristol zu dem Schluss, dass bessere und häufigere Wassermessungen erforderlich sind, um die Umweltauswirkungen der sogenannten unkonventionellen Öl- und Gasförderung auf Oberflächengewässer vollständig zu verstehen.

In Deutschland nicht erlaubt: Provisorisches Fracking-Schlamm-Depot, Bakken-Formation, North Dakota – Foto © Joshua Doubek – Eig. Werk, CC BY-SA 3.0, commons.wikimedia.org

Die Entdeckung des Fracking wird von vielen als die wichtigste Veränderung im Energiesektor seit der Einführung der Kernenergie vor mehr als 50 Jahren angesehen – und als eine kontroverse Veränderung. Die US-amerikanische Erdöl- und Erdgasproduktion ist gestiegen, die Energiepreise sind gesunken, und die heimische Energiesicherheit hat sich erhöht, da die USA nun mehr auf einheimisches Fracking und weniger auf Importe angewiesen sind. Kritiker weisen jedoch auf Gesundheits- und Umweltbedenken hin, vor allem auf die Gefahr, die Fracking für die Wasserversorgung darstellen könnte.

Einige Untersuchungen haben eine Verunreinigung des Grundwassers im Zusammenhang mit Fracking nachgewiesen – aber auch das Oberflächenwasser könnte gefährdet sein: Pietro Bonetti von der IESE Business School, Christian Leuz von der Chicago Booth University und Giovanna Michelon von der University of Bristol haben Beweise dafür gefunden, dass Fracking zu erhöhten Salzkonzentrationen in Oberflächengewässern in mehreren US-Schiefergesteinsprovinzen und vielen Wassereinzugsgebieten führt. Die von ihnen entdeckten erhöhten Werte waren zwar sehr gering und lagen im Rahmen dessen, was die US-Umweltschutzbehörde als unbedenklich ansieht, doch die Forscher weisen darauf hin, dass bessere Daten zur Wasserqualität erforderlich sind, um die Auswirkungen der unkonventionellen Öl- und Gasförderung auf das Oberflächenwasser vollständig zu verstehen.

Fracking ermöglicht es der Energieindustrie, Öl- und Gasvorkommen zu erreichen, die sonst nicht zugänglich sind. Dazu werden Millionen Liter Flüssigkeit unter hohem Druck in den Untergrund gepresst, um Risse im Gestein zu erzeugen, durch die Öl oder Gas fließen kann. Während die Industrie behauptet, das Verfahren sei sicher, haben andere Bedenken hinsichtlich der Fracking-Flüssigkeit (ein Gemisch aus Wasser, chemischen Zusätzen und Stützmitteln wie Sand) und der großen Mengen an entstehendem Abwasser geäußert, das sowohl den Rückfluss der Fracking-Flüssigkeit als auch das Förderwasser aus den tiefen Formationen umfasst. Bei letzterem handelt es sich um natürlich vorkommendes Wasser, in dem sich organische und anorganische Bestandteile aus der Formation gelöst haben, was zu hohen Salzkonzentrationen führt.

Während Studien wie die von Stephen G. Osborn, Avner Vengoshb, Nathaniel R. Warnerb und Robert B. Jackson von der Duke University aus dem Jahr 2011 Fracking mit der Verunreinigung des Grundwassers in Verbindung bringen, gibt es weniger Belege für die Verunreinigung des Oberflächenwassers, abgesehen von vereinzelten Verschüttungen und Leckagen. Die Forschungsergebnisse von Bonetti, Leuz und Michelon legen jedoch nahe, dass Fracking zu erhöhten Salzkonzentrationen in Oberflächengewässern führen kann.

Die Forscher nutzten eine geokodierte Datenbank, die Oberflächenwassermessungen von 46.479 Fracking-Bohrungen aus 24 Schiefergesteinen in 408 Wassereinzugsgebieten aus den Jahren 2006 bis 2016 kombinierte. Sie suchten speziell nach Konzentrationen von Bromid, Chlorid, Barium und Strontium, da diese Ionen in der Regel in hohen Konzentrationen in Rückfluss- und Produktionswasser aus Bohrlöchern vorkommen, sich nicht biologisch abbauen und auch noch mehrere Jahre nach dem Austritt gefunden werden. Mithilfe eines statistischen Ansatzes ermittelten Bonetti, Leuz und Michelon anomale Veränderungen der Ionenkonzentration im Zusammenhang mit neuen Bohrungen in denselben Wassereinzugsgebieten.

Geringe, aber beständige Anstiege von Barium, Chlorid und Strontium

In Gebieten, in denen es neue Hydraulic Fracturing-Bohrungen gab, wurden auch erhöhte Salzkonzentrationen in den Oberflächengewässern festgestellt, so die Forscher, die für viele Wassereinzugsgebiete in den USA kleine, aber konsistente Erhöhungen der Barium-, Chlorid- und Strontiumkonzentrationen, nicht aber der Bromidkonzentrationen, fanden. Diese erhöhten Werte traten in Pennsylvania – das fast 41 Prozent der Stichprobe ausmachte – und in allen US-Wassereinzugsgebieten in vergleichbarer Größenordnung und Bedeutung auf.

Der Anstieg der Salzkonzentrationen war in den frühen Phasen der Förderung am stärksten, wenn bei den Bohrungen große Mengen an Rückfluss- und Produktionswasser anfallen, was auf einen Zusammenhang zwischen den erhöhten Konzentrationen und dem unkonventionellen Öl- und Gaserschließungsprozess schließen lässt, so die Forscher. Am stärksten ausgeprägt waren die Salzkonzentrationen bei Bohrungen, die größere Wassermengen förderten, und bei Bohrungen in Gebieten, in denen die tiefen Formationen einen höheren Salzgehalt aufwiesen.

Die erhöhten Werte, die die Forscher entdeckten, lagen weit unter den Grenzwerten und Empfehlungen der US-Umweltschutzbehörde, die als sicher gelten. Allerdings wurden die Wassermessungen überwiegend an Flüssen vorgenommen, und es ist wichtig zu erkennen, dass nicht alle Brunnen in der Nähe von Oberflächengewässern liegen und nicht alle Überwachungsgeräte sich an Orten befinden, an denen sie eine Auswirkung feststellen könnten, argumentieren die Forscher. Außerdem sei die Studie durch die Verfügbarkeit und die Messhäufigkeit von Wasserqualitätsdaten beeinträchtigt worden, schreiben sie. Hydraulic Fracturing-Flüssigkeiten enthalten chemische Substanzen, die potenziell gefährlicher sind als Salze, aber Bonetti, Leuz und Michelon sahen sich nicht in der Lage, nach diesen Chemikalien zu suchen, da sie in öffentlichen Datenbanken nicht umfassend erfasst werden.

Die Untersuchung zeigt, dass wir eine bessere und häufigere Überwachung und Wassermessung benötigen, um die Auswirkungen von Fracking auf die Umwelt besser verstehen zu können“, so Bonetti. „Bundes- und Landesumweltbehörden könnten zum Beispiel in Erwägung ziehen, Überwachungsstationen gezielter zu platzieren, um mögliche Auswirkungen auf die Wasserqualität besser verfolgen zu können. Umfangreichere Wassermessungen für ein breiteres Spektrum von Stoffen erfordern natürlich eine angemessene Finanzierung dieser Behörden.“

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