MicroPro GmbH Microbiological Laboratories Magdeburger Straße 26b 39245 Gommern www.micropro.de
Projektkonzept Aufgabenstellung: Untersuchung, Bilanzierung und ökotoxikologische Bewertung mikrobieller Abbau bzw. chemischer Transformationsprozesse eines biozidstabilisierten Frac Fluids unter simulierten Lagerstättenbedingungen (Modellversuche unter Hochdruck) Arbeitsprogramm: Auswertung verfügbarer Daten Mikrobiologische Versuchsreihen Simulationstests unter Lagerstättenbedingungen Ökotoxikologische Analysen Hochdruckreaktoren
Autoklavenversuche (Druck und Temperatursimulation) Versuchskomponente I: Druck und Temperatur Hochdruckreaktoren Versuchskomponente II: Gesteinsmaterial Versuchskomponente III: Bakterien
Versuchsergebnisse: Cholinchlorid Cholinchlorid bleibt über den Versuchszeitraum unverändert Die Werte liegen in der Schwankungsbreite der Analysen
Versuchsergebnisse: 2 (2 Butoxy) ethanol 2 (2 Butoxy) ethanol bleibt bei Temperaturen unter 80 C stabil; Abnahme der Konzentration oberhalb von 80 C und mit Gesteinsmatrix Die Werte der gesteinsfreien Versuche liegen innerhalb der Schwankungsbreite der Analysen
Versuchsergebnisse: Lösung von Gesteinsbestandteilen Durch Wasser werden geringe Mengen an Mineralien aus der Gesteinsmatrix (Posidonienschiefer) herausgelöst (z.b. Sulfat, Chlorid) Dieser Prozess ist unabhängig vom Einsatz von Fracking Chemikalien
Versuchsergebnisse: Strukturveränderungen Bei hohen Temperaturen kommt es zu irreversiblen Veränderungen weiterer Komponenten des Frac Fluids Eine Abnahme der Wasserabgabezeit (WAZ) als Indikator der Viskosität ist nachgewiesen. (hohe WAZ Werte = hohe Viskosität) Ringapparatur zur Bestimmung der WAZ
Allgemeine Beobachtungen der Hochdruckversuche o Absenkung des ph Wertes um eine Einheit o Leichter Anstieg der Mineralisation in den Versuchen mit Gestein (Lösung von Sulfat und Chlorid Ionen) o Keine signifikante Veränderung der Zusammensetzung der Gasphase (Durch CO 2 Lösung in der Flüssigkeit nimmt die Methankonzentration proportional zu) o Mikroorganismen werden vollständig abgetötet 2 4
Versuchskomponente III: Bakterien Aus den Kernproben konnten direkt keine Mikroorganismen angereichert werden, die auf dem Frac Fluid wachsen können. Daher wurden Mischkulturen aus Grundwässern sowie Klärschlamm erzeugt, die Komponenten des Frac Fluids verwerten und sich darauf vermehren können. Die artifizielle Testkultur enthält ein breites Mikroorganismen Spektrum unterschiedlicher physiologischer Gruppen. Lebende und tote Zellen/ ml Kulturmedium (log Skalierung) 1,E+10 1,E+09 1,E+08 1,E+07 1,E+06 1,E+05 Molekularbiologische Analyse Anreicherungskultur Eubakterien SRB Lactobacilli Acetogene SOP Methanotrophe Methanogene SRA Archaeen
Ökotoxikologische Bewertung des Frac Fluids Toxische Wirkung gegen Algen und Bakterien nachgewiesen Im untersuchten Konzentrationsbereich ist keine toxische Wirkung gegenüber Daphnien und Fischen nachweisbar Testkonzentration max. 10.000 mg/l (ca. 100 mg C/L) 1:100 Verdünnung Frac Fluid Effektkonzentrationen Untersuchte Einsatzkonzentration [mg/l] 10.000 8.000 6.000 4.000 2.000 0 EC50 NOEC Die grünen Balken stellen die untersuchte Konzentration dar. Die tatsächliche toxische Konzentrationsgrenze liegt deutlich höher.
Ökotoxikologische Bewertung des Frac Fluids Toxizität nimmt nach Druck / Temperatureinfluss signifikant ab Toxizität und Verdünnung sind bedeutend für einen evtl. Havariefall Keine toxische Wirkung bei einem Verdünnungsfaktor von: Erforderlicher Verdünnungsfaktor um Algentoxizität auszuschließen 1.529 1.529 Verdünnungsfaktor (x fach) 1.600 1.400 1.200 1.000 800 600 400 200 0 100 (minimaler Wert) 1.000 100 (minimaler Wert) Verdünnungsfaktor (x fach) 1.600 1.400 1.200 1.000 800 600 400 200 0 Fracking Fluid unbehandelt 598 Fracking Fluid mit Zellen und Kernmaterial, 48h bei 50 C und 100bar 500 Fracking Fluid mit Zellen und Kernmaterial, 48h bei 80 C und 150bar