Umweltauswirkungen von Fracking bei der Aufsuchung und Gewinnung von Erdgas aus unkonventionellen Lagerstätten

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1 - Boden Umweltforschungsplan des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit FG II 2.1 FKZ Umweltauswirkungen von Fracking bei der Aufsuchung und Gewinnung von Erdgas aus unkonventionellen Lagerstätten Risikobewertung, Handlungsempfehlungen und Evaluierung bestehender rechtlicher Regelungen und Verwaltungsstrukturen von Dr. H. Georg Meiners / Dr. Michael Denneborg / Frank Müller ahu AG Wasser Geomatik, Kirberichshofer Weg 6, Aachen Dr. Axel Bergmann / Dr. Frank-Andreas Weber / Prof. Dr. Elke Dopp / Dr. Carsten Hansen / Prof. Dr. Christoph Schüth IWW Rheinisch-Westfälisches Institut für Wasser - Beratungs- und Entwicklungsgesellschaft mbh, Moritzstr. 26, Mülheim a.d. Ruhr in Kooperation mit: Hartmut Gaßner / Dr. Georg Buchholz [Gaßner, Groth, Siederer & Coli.] Rechtsanwälte Partnerschaftsgesellschaft, Energieforum Berlin, Stralauer Platz 34, Berlin Prof. Dr. Ingo Sass / Dipl.-Ing. & MSc. Sebastian Homuth / Dipl.-Ing. Robert Priebs Technische Universität Darmstadt, Institut für Angewandte Geowissenschaften, Fachgebiet Angewandte Geothermie, Mornewegstr. 32, Darmstadt IM AUFTRAG DES UMWELTBUNDESAMTES August 2012

2 - Stand Umweltauswirkungen von Fracking bei der Aufsuchung und Gewinnung von Erdgas aus unkonventionellen Lagerstätten Inhaltsverzeichnis Einleitung Ol TEIL A: VORKOMMEN, TECHNIK UND STOFFE AI Unkonventionelle Gas-Vorkommen in Deutschland AI Al.l Informations-und Datengrundlage AI AI.2 Einführung AI AI.3 Vorkommen und Aufsuchungsfelder in Deutschland A5 A1.4 Fracking in Deutschland AlO A2 Systemanalyse und Wirkungspfade AI2 A2.1 Systemanalyse AI 2 A2.2 Wirkungspfade AI 3 A2.3 (Potenzielle) konkurrierende unterirdische Nutzungen AI6 A2.4 Systemanalysen für ausgewählte Geosysteme/Typlokalitäten AI8 A2.4.1 Tight Gas-Vorkommen A18 A2.4.2 Kohleflözgas-Vorkommen A23 A2.4.3 Schiefergas-Vorkommen A28 A2.5 Fazit und Zusammenfassung der Standortspezifika mit Relevanz für die Risikoanalyse A40 A3 Erkundungs-, Stimulierungs- und Gewinnungstechniken A42 A3.1 Informationsgrundlagen und Vorgehensweise A42 A3.2 Darstellung der generellen Gewinnungsstrategien für unkonventionelle Erdgas-Vorkommen A42 A3.3 Fracking der Technik A43 A3.3.1 Komplettierung der Bohrung (well completion) A48 A3.3.2 Ablauf einer Frack-Maßnahme A51 A3.3.3 Ausbreitung hydraulisch erzeugter Risse A54 A3.4 Unsicherheiten/Wissensdefizite A59 A4 Frack-Fluide A60 A4.1 Überblick und Einsatzzwecke A61 A4.2 Kriterien zur Auswahl der Frack-Additive A64 A4.2.1 Technische Anforderungen A65 I

3 A4.2.2 Chemikalienrechtliche Anforderungen A67 A4.3 In Deutschland eingesetzte Frack-Fluide A67 A4.3.1 Informations- und Datengrundlage A67 A4.3.2 Einsatzmengen A69 A4.3.3 Eingesetzte Frack-Zubereitungen A72 A4.3.4 Eingesetzte Frack-Additive A73 A4.3.5 Gegenwärtige Weiterentwicklungen der Frack-Fluide A74 A4.4 Unsicherheiten/Wissensdefizite A75 A5 Flowback A76 A5.1 Mengen A77 A5.2 Chemische Beschaffenheit A78 A5.2.1 Tight Gas-Lagerstätten A78 A5.2.2 Schiefergas-Lagerstätten A81 A5.2.3 Kohleflözgas-Lagerstätten A83 A5.3 Entsorgungswege A85 A5.4 Unsicherheiten/Wissensdefizite A86 A6 Quellennachweis A87 TEIL B: EVALUIERUNG RECHTLICHER REGELUNGEN UND VERWALTUNGSSTRUKTUREN Bl Grundlagen Bl Bl.l Bergrecht Bl B Ordnung der Aufsuchung und Gewinnung B2 Bl.1.2 Gefahrenvorsorge: Betriebsplanpflicht B5 Bl.l.3 Voraussetzungen der Betriebsplanzulassung B7 Bl.l.4 Inhalt von Betriebsplänen und Betriebsplanzulassungen B9 B Rechtsverordnungen, insbesondere ABBergV und Tiefbohr verordnungen (BVOT) BIO B1.1.6 Zuständigkeit B12 B1.2 Wasserrecht B13 B1.2.1 Allgemeine Sorgfaltspflichten B13 Bl.2.2 Benutzungen B14 Bl.2.3 Lagern und Ablagern von Stoffen, Erdaufschlüsse B15 II

4 B Anlagen zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen B16 B1.2.5 Abwasserbeseitigung B17 B Wasser- und Heilquellenschutzgebiete B18 B1.2.7 Zuständigkeiten B19 B1.3 Verhältnis zwischen Berg- und Wasserrecht B23 Bl.3.1 Überschneidung von Anforderungen B24 B Abgrenzung der Verfahren und Zuständigkeiten B25 Bl.3.3 Verfahrensrechtliches Verhältnis und Ablauf paralleler Verfahren B26 B Rohstoffsicherungsklausel B27 B1.4 Umweltverträglichkeitsprüfung und Strategische Umweltprüfung B28 B1.4.1 Umweltverträglichkeitsprüfung B28 B Strategische Umweltprüfung B31 B1.5 Andere umweltrechtliche Anforderungen B32 B1.6 Integrierte untergesetzliche Regelungen B33 B2 Beschaffung, Lagerung und Beförderung B35 B2.1 Beschaffung von Wasser B35 B2.2 Additive B37 B2.2.1 Allgemeine chemikalienrechtliche Verbote, Beschränkungen und Zulassungserfordernisse B38 B2.2.2 Biozide B38 B2.2.3 Allgemeine Anforderungen der REACH-Verordnung B41 B2.2.4 Gefahrstoffverordnung und bergrechtliche Sonderregelungen B41 B2.3 Innerbetriebliche Lagerung und Beförderung von Additiven und Fracking- Fluiden B42 B2.3.1 Bergrecht B42 B2.3.2 Wasserrecht B43 B2.4 Außerbetriebliche Beförderung B46 B3 Bohrung und Einbringen von Stoffen beim Fracking B47 B3.1 Bergrechtliche Anforderungen B47 B3.1.1 Bohrbetrieb B47 B3.1.2 Förderbetrieb B48 B3.1.3 Allgemein anerkannte Regeln der Sicherheitstechnik B50 III

5 B4.4 Entsorgung radioaktiver Rückstände B125 B5 Wasserschutzgebiete B128 B5.1 Bohrungen B129 B5.2 Umgang mit wassergefährdenden Stoffen B129 B5.3 Fracks und Einleiten wassergefährdender Stoffe B130 B5.4 Umgang mit dem Flowback B131 B5.5 Genehmigungen und Befreiungen B132 B5.6 Maßnahmen bei geplanten und in der Umgebung von Wasserschutzgebieten B134 B6 Umweltverträglichkeitsprüfung B135 B6.1 UVP-pflichtiges Vorhaben B136 B6.2 UVP-Pflicht unterhalb des Schwellenwertes B138 B6.3 UVP-Pflicht wasserrechtlicher Teilvorhaben B141 B7 Quellennachweis B142 TEIL C: RISIKOBEWERTUNG UND DEFIZITANALYSE C1 Wasserbezogene Wirkungspfade C1 Cl.l Wasserbezogene Risiken des Fracking über die Wirkungspfade C2 C1.2 Bedeutung der wasserbezogenen Wirkungspfade und rechtliche Vorgaben C3 C2 Steuerung und Überwachung der Rissbildung beim Fracking C7 C3 Gefährdungspotenziale der Frack-Fluide C9 C3.1 Einsatz von Frack-Additiven C9 C3.2 Bewertung der Gefährdungspotenziale ausgewählter Frack-Fluide Cll C3.2.1 Bewertungsmethode Cll C3.2.2 Zu bewertende Stoffkonzentrationen C13 C3.2.3 Wasserrechtliche Beurteilungswerte C14 C3.2.4 Ableitung humantoxikologischer Beurteilungswerte C15 C3.2.5 Ableitung ökotoxikologischer Beurteilungswerte C17 C3.2.6 Einstufung nach Anlagenrecht C20 C3.2.7 Einstufung nach Gefahrstoffrecht C21 C3.2.8 Auswahl exemplarisch zu bewertender Frack-Fluide C21 VI

6 C3.2.9 Gefährdungspotenzial des Frack-Fluids Söhlingen Z16" (Tight Gas) C22 C Gefährdungspotenzial des Frack-Fluids Damme 3" (Schiefergas) C32 C Gefährdungspotenzial des Frack-Fluids Natarp" (Kohleflözgas) C38 C Gefährdungspotenzial des Frack-Fluids Weiterentwicklung Slickwater und Gel-Fluid" C43 C Zusammenfassende Bewertung und Wissensdefizite C48 C4 Bewertung des Verbleibs der Frack-Additive im Untergrund C50 C4.1 Anteil der Frack-Additive im Flowback C50 C4.2 Hydrochemische und hydraulische Veränderungen durch verbleibende Frack-Additive im Untergrund C51 C5 Bewertung der Entsorgung/Wiederverwendung des Flowback C53 C5.1 Bewertung der hydrochemischen Beschaffenheit des Flowback hinsichtlich der Entsorgung C53 C5.2 Praktizierte und grundsätzliche Wege der Entsorgung und C6 Wiederverwertung und deren Bewertung im Hinblick auf ihre Umweltverträglichkeit Ermittlung und Bewertung möglicher Verfahren ohne Einsatz chemischer Additive beim Fracking C53 C56 C6.1 Verfahren zum Fracking ohne chemische Additive C56 C6.2 Bewertung der Alternativen C60 C7 Methodische Hinweise zur Durchführung standortspezifischer Risikoanalysen C61 C7.1 Aufbau/Methode der Risikoanalyse C61 C7.2 Wirkungspfade (Eingriffsintensität) C63 C7.3 Gefährdungspotenzial C64 C7.4 Risikomatrix C66 C8 Fazit und Defizitanalyse C67 C8.1 Fazit und Defizitanalyse aus naturwissenschaftlich-technischer Sicht C67 C8.1.1 Defizite Geosystem C68 C8.1.2 Defizite Technik C70 C8.1.3 Defizite Stoffe C71 C8.1.4 Defizite beim Umgang mit Flowback C73 C8.2 Fazit und Defizitanalyse aus rechtlicher Sicht C74 C8.2.1 Umweltverträglichkeitsprüfung und Öffentlichkeitsbeteiligung C74 VII

7 Umweltauswirkungen von Frackinq bei der Aufsuchung und Gewinnung von Erdgas aus unkonventionellen Lagerstätten C8.2.2 Klarstellungen und Ergänzungen im Wasserrecht C82 C8.2.3 Entwicklung genereller Standards C86 C8.2.4 Koordinierung der Zulassungsverfahren C88 C8.2.5 Zuständigkeiten C90 C8.2.6 Regelungsebene C93 C9 Quellennachweis C95 TEIL D: HANDLUNGS- UND VERFAHRENSEMPFEHLUNGEN Dl Vorbemerkung Dl D2 Übergreifende Empfehlungen D3 D3 Spezielle Empfehlungen zum Bereich Umwelt/Geosystem D 6 D4 Spezielle Empfehlungen zum Bereich Technik D10 D5 Spezielle Empfehlungen zum Bereich Stoffe Dil D6 Spezielle Empfehlungen zum Bereich Recht/Verwaltung D13 D7 Quellennachweis D17 ANHANGTEIL ANHANG 1: In unkonventionellen Erdgas-Lagerstätten in Deutschland eingesetzte Frack-Zubereitungen 1 ANHANG 2: In unkonventionellen Erdgas-Lagerstätten in Deutschland eingesetzte Frack-Additive 9 ANHANG 3: Bewertung ausgewählter Additive 19 VIII