Taiwanische Wissenschaftler führen seit langem Grundlagenforschung in dem Bereich durch, da die Verwendung von Gashydrat als Brennstoffquelle von vielen Energieforschern als sehr attraktiv angesehen wird. Nach Auskunft von US Geological Survey (USGS) „kommen selbst die vorsichtigsten Schätzungen zu dem Schluss, dass etwa tausendmal mehr Methan in Gashydraten gebunden ist, als im Jahr weltweit verbraucht wird, um den Energiebedarf zu decken“. Man nimmt an, dass der Meeresgrund im Südwesten der Insel Taiwan, die ansonsten keine Reichtümer an Energie-Rohstoffen vorzuweisen hat, eine hübsche Menge davon enthält, auch wenn der kommerzielle Offshore-Abbau von Gashydraten immer noch ungeheuer kostspielig ist.
Seit die Forschung Früchte trug, haben sich Teams aus anderen Ländern Taiwans Bemühungen angeschlossen. Ein Beispiel der jüngeren Zeit ist das deutsche Forschungsschiff „Sonne“, das von März bis Mai vergangenen Jahres im Rahmen des TAIFLUX-Projektes die Gewässer südwestlich von Taiwan erkundete. Deutschland hat insgesamt 1,2 Millionen Euro für TAIFLUX bereitgestellt, Taiwan hat ungefähr die gleiche Summe für alle taiwanisch-deutschen Gashydratprojekte des Jahres 2013 abgezweigt.
Die Fahrt der „Sonne“ war das Ergebnis einer sechsjährigen Zusammenarbeit zwischen den beiden Ländern. Eine zweite TAIFLUX-Expedition fand im Juni 2013 an Bord eines taiwanischen Schiffes unter der Führung von Chi Wu-cheng von der Academia Sinica, Taiwans renommiertester Forschungsinstitution, statt.
„Für uns ist Taiwan ein ideales Betätigungsfeld, weil taiwanische Wissenschaftler ein wesentliches Verständnis darüber erlangt haben, wo man die geologischen Strukturen finden kann, die für die Bildung von Gashydrat-Lagerstätten erforderlich sind“, sagt Prof. Christian Berndt, Geophysiker am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel. Berndt leitete das GEOMAR-Team an Bord der „Sonne“, ein 40 Jahre altes Schiff, das mit der modernsten Technologie zur Gashydratforschung ausgestattet ist.
„Eine weitere von Taiwans Attraktionen ist die einzigartige Geologie, die uns erlaubt, einen genaueren Blick auf Dinge zu werfen, die wir sonstwo unmöglich zusammen auf einem Platz finden könnten“, versichert Berndt. Er erläutert, dass Taiwan sich an einer Verbindungsstelle eines passiven Kontinentalrandes, die sich von Festlandchinas Südostküste bis ins Südchinesische Meer erstreckt, mit der aktiven Plattengrenze befindet, wo die eurasische tektonische Platte unter die philippinische Platte geschoben wird. Der Meeresboden des passiven Randes wird nicht durch tektonische Kräfte gestört, wogegen die aktive Platte Verwerfungen, Krusten und Zerdrückungen aufweist, die sich zuweilen heftig bewegen und damit Erdbeben und Tsunamis hervorrufen. Weil sowohl der passive Kontinentalrand als auch die aktive eurasische tektonische Platte so nah beieinanderliegen, können Forscher untersuchen, wie die fundamental unterschiedlichen Milieus Gashydrate beeinflussen, erklärt der deutsche Forscher.
Taiwan bevorzugt
Es gibt indes noch einen weiteren verlockenden Grund, sich für Taiwan zu entscheiden. Laut Berndt ist die wissenschaftliche Kultur der Insel dem Westen deutlich näher als andere Länder der Region wie Indien, Japan oder Festlandchina. „In Taiwan gibt es mehr Offenheit und weniger Hierarchie, was bessere wissenschaftliche Ergebnisse erheblich fördert“, lobt er.
Liu Char-shine, ein Geophysiker am Institut für Ozeanografie von der National Taiwan University (NTU) in Taipeh, ist einer der führenden taiwanischen Wissenschaftler auf dem Gebiet der Suche nach Gashydraten. Liu konzentriert sich seit Anfang der neunziger Jahre auf den Einsatz seismischer Techniken, um seine Kenntnisse über Gashydrate zu mehren, und auf seine Empfehlung hin initiierte das Zentrale Bodenforschungsamt (Central Geological Survey, CGS) im Wirtschaftsministerium im Jahr 2004 eine Gashydratstudie. Die ersten vier Forschungsjahre dienten in erster Linie dazu, das Offshore-Gebiet südwestlich von Taiwan zu kartografieren, und man entdeckte, dass Gashydrat in jenem Gebiet weit verbreitet ist und die Vorkommen eine hohe Dichte aufweisen, vielversprechende Anzeichen für potenziell große Mengen des Energie-Rohstoffes. Eine zweite vierjährige Phase konzentrierte sich auf detaillierte Untersuchungen der geologischen Strukturen, welche die Entstehung von Lagerstätten gefrorenen Methans begünstigen.
Im Jahr 2013 nutzte ein taiwanisch-deutsches Team an Bord des Forschungsschiffes „Sonne“ mehrere Hightech-Systeme zur Suche nach dem Rohstoff. Das rechts gezeigte Unterwassergerät strahlt elektromagnetische Signale aus, um das Vorhandensein von Gashydrat zu ermitteln. (Foto mit freundlicher Genehmigung von Saulwood Lin)
„Wenn man Gashydrat von einem Energiequellen-Blickwinkel aus betrachtet, ist das nicht anders als die Erforschung von Erdöl oder Erdgas — nur wo ein natürlicher Mechanismus vorhanden ist, welcher die Konzentration des Rohstoffes steigert, ist ein kommerzieller Abbau durchführbar“, urteilt Liu. „Wir suchen nach geologischen Schichten mit hoher Porösität, wo eine große Menge Gashydrat lagert und wenig Gas austritt, wenn man kein Loch bohrt.“
Im Rahmen der CGS-Forschung werden bei der Suche nach Gashydrat drei maßgebliche Methoden angewandt, wobei die Programme derzeit vereinigt werden, so Liu. „Unsere Forschung wird nun von mehreren Ministerien durch das Nationale Wissenschafts- und Technologieprogramm für Energie unterstützt“, ergänzt er.
Lius Team verwendet in erster Linie eine seismische Technik, ein Verfahren, das sich mit medizinischem Ultraschall zur Untersuchung der inneren Organe eines Patienten oder während einer Schwangerschaft für ein Bild vom ungeborenen Kind vergleichen lässt. Das Gerät für die Gashydratforschung strahlt Schallwellen mit niedriger Frequenz ab, welche durch das Seewasser und den Meeresboden wandern und die Sedimentschichten darunter durchdringen. Bei Unterschieden in den physikalischen Eigenschaften, zum Beispiel Veränderungen der Material-Zusammensetzung, werden Abweichungen der zurückgeworfenen Schallwellen von den Gerätschaften aufgezeichnet. Unterschiedliche Schallwellen können die Struktur des Substrats andeuten und lassen sogar Schlüsse darauf zu, ob die Poren im Sediment mit Wasser, Erdgas oder Gashydrat gefüllt sind.
Eine weitere Gruppe unter der Führung von Hsu Shu-kun, einem Professor am Institut für Geophysik der National Central University (NCU) in Chungli im nordtaiwanischen Landkreis Taoyuan, benutzt ultra-hochauflösende optische Instrumente, um besondere Merkmale im Meeresboden aufzuzeichnen, etwa Spalten, Schlammvulkane oder Löcher, die mit Gasaustritt in Verbindung gebracht werden. Hsus Team arbeitet nicht im Rahmen des TAIFLUX-Projekts.
Bei der dritten Methode kommen geochemische Verfahren zur Gashydraterforschung zum Einsatz. Diese Gruppe untersteht Saulwood Lin, ebenfalls ein Geowissenschaftler am Ozeanografie-Institut der NTU und Taiwans Chefforscher im TAIFLUX-Projekt. Die Finanzierung für Lins Team kommt von CGS und mittlerweile auch vom Nationalen Wissenschaftsrat (National Science Council, NSC), Taiwans übergeordneter Behörde für wissenschaftliche Forschung. Lins Gruppe sammelt Proben vom Meeresboden und analysiert sie auf Merkmale wie Methankonzentration und Alter der Sedimentablagerungen, was beides dazu beitragen kann, das Potenzial dieser neuen Energiequelle und das geologische Milieu, wo sie vorkommt, zu verstehen.
Das Forschungsschiff „Sonne“ hatte vier in Deutschland entwickelte Systeme an Bord, die vorher noch nie in den Gewässern um Taiwan eingesetzt worden waren, bemerkt Prof. Berndt. Das erste System erzeugt mit Sonar 3D-Bilder von der Bodenschicht unter dem Meeresgrund. „Unsere taiwanischen Kollegen hatten vorher lediglich 2D-Technologie benutzen können, die ,Scheiben‘ vom Meeresgrund zeigen, doch mit unserer Methode sehen wir das auf dem Bildschirm als Würfel, so wie bei einer anspruchsvollen Computertomografie (CT)“, beschreibt er.
Hightech Made in Germany
Berndt erläutert, dass die Auflösung der 3D-Bilder außerordentlich hoch sei, was deswegen möglich ist, weil Gashydrate höchstens ungefähr einen Kilometer unterm Meeresboden vorkommen, wogegen Öl-Erforschungssysteme oft für Tiefen von bis zu 5 Kilometern unter dem Meeresboden ausgelegt werden müssen. Die Bereichsgrenze für Gashydrate ergibt sich daraus, dass bei steigender Tiefe und größerer Nähe zum Erdmittelpunkt auch die Temperatur zunimmt, so dass tiefer liegende Gashydrate schmelzen würden, begründet er.
Das zweite System der „Sonne“ misst den elektrischen Widerstand des Sediments unter dem Meeresboden. Berndt legt dar, dass bei dieser Methode etwa ein Dutzend Empfänger auf den Meeresboden platziert werden, jeder von ihnen mit mehreren 10 Meter langen Armen ausgestattet, die den Boden berühren. Eine Antenne überträgt dann ein elektromagnetisches Signal. Liegen Gashydrate in der Nähe, verzeichnen die Empfänger Veränderungen in der Leitfähigkeit des Sediments, wenn das im porösen Sediment enthaltene Salzwasser verdrängt wird. „Das machen wir etwa 15 Minuten lang, dann wiederholen wir den Vorgang 100 Meter weiter und erzeugen damit ein Profil“, fährt Berndt fort.
Das dritte System an Bord trägt die Bezeichnung HyBis, ein brandneuer Roboter mit hochentwickelten Kameras zur Untersuchung des Meeresbodens. Die von HyBis geschaffenen Bilder steuern das vierte System, einen ferngesteuerten Greifarm, der stark genug ist, um Steinproben von beachtlicher Größe aufzulesen.
Während ein großer Teil der 3D-Daten praktisch sofort an Bord der „Sonne“ ausgewertet wird, sind die anderen Daten ungefähr gleichmäßig zwischen den deutschen und taiwanischen Teams aufgeteilt worden. „Da werden sie mindestens drei Jahre lang gut mit zu tun haben“, kommentiert Berndt. Das soll nicht heißen, dass die Expedition der „Sonne“ nicht bereits mehrere interessante vorläufige Erkenntnisse geliefert hat. Es wurden verblüffende Anomalien festgestellt, die in keinen geologischen Lehrbüchern stehen, etwa Gas, das an unvermuteten Stellen eingeschlossen ist. Berndt: „Das könnte bedeuten, dass dort Gashydrat-Konzentrationen in Rekordhöhe sind, doch wir müssen die elektromagnetischen und seismischen Daten abwarten, bis wir diesen Verdacht bestätigen können.“
Das deutsche Forschungsschiff „Sonne“. Die jüngsten deutsch-taiwanischen Forschungsfahrten gingen auf sechs Jahre Zusammenarbeit zwischen den beiden Ländern zurück. (Foto: Courtesy GEOMAR)
Eine andere Entdeckung ist die Existenz eines Erdgas-Ausströmungssystems auf der aktiven eurasischen tektonischen Platte. Solche Stellen, wo Methangas aus dem Meeresboden austritt, nähren Bakterien, die wiederum ein ganzes Ökosystem aus Fischen, Krebsen und Muscheln am Leben erhalten. In der Umgebung von Taiwan kannte man lebendige Gemeinschaften von Wesen am Meeresboden auf der Grundlage von Gas zuvor nur als am passiven Kontinentalrand vorkommend. „Für Fische und anderes Meeresgetier sind solche Methangasausströmungen wie eine Oase in der Wüste“, vergleicht Berndt. Wenn ökologische Veränderungen die Umwandlung des Methangas in Gashydrate bewirkten, dann würden diese Ökosysteme schnell absterben, eine Situation mit unkalkulierbaren Folgen für die allgemeine Ozean-Ökologie, warnt er.
Nach Auskunft des GEOMAR-Teamleiters sind die beiden anderen bedeutenden Aspekte, die noch nicht sehr gut verstanden werden, die potenziellen Auswirkungen von Gashydraten auf die Stabilität des Meeresgrundes, was eine entscheidende Frage mit Auswirkungen auf die Sicherheit von Öl-Bohrinseln und anderen künstlichen Strukturen hat, und die Erwärmung des Weltklimas. Es gibt die Befürchtung, dass bei einem Anstieg der Temperaturen im Meeresboden sich mehr Gashydrat auflöst, dadurch mehr Methan in die Erdatmosphäre gelangt, was wiederum die globale Erwärmung beschleunigen und so einen Teufelskreis schaffen würde.
Im März vergangenen Jahres wurde weltweit erstmals Methan aus Gashydraten gefördert, und zwar durch Japan in einem Gashydratfeld 50 Kilometer vor der zentraljapanischen Küste, was bei Umweltschützern rund um den Erdball Entsetzen hervorrief. Gegner machen geltend, dass jede sinnvolle Entwicklung von erneuerbarer Energie unweigerlich in den Hintergrund treten wird, wenn Menschen lernen, eine weitere reichlich vorhandene fossile Brennstoffquelle zu erschließen, die am Ende genauso verfeuert werden wird wie Öl und Gas, und der Klimawandel würde sich dann noch beschleunigen. Mit anderen Worten, Länder, die es mit dem Kampf gegen den Klimawandel ernst meinen, sollten neu entdeckte fossile Brennstoffreserven wie Gashydrate im Boden lassen, drängen sie.
„Sauberer“ als andere Brennstoffe
In Prof. Berndts Augen jedoch ist Gashydrat immer noch viel umweltfreundlicher als herkömmliche fossile Brennstoffe und könnte daher eine wertvolle Zwischenlösung bieten. „Wenn man den Energiemix normaler Industrienationen mal genauer unter die Lupe nimmt, dann sind Kohle, Öl und Atomkraft samt und sonders wesentlich schmutziger“, enthüllt er. „Während Methan sich bei Verbrennung in reines Kohlendioxid verwandelt, geben Kohle und Öl auch Stickoxide und Schwefelverbindungen in die Atmosphäre ab.“
Im GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel wird derzeit Forschung unternommen, um zu ermitteln, ob es möglich ist, Kohlendioxid ins Sediment unter dem Meeresboden zu pumpen, gibt Berndt bekannt. Falls sich das bewerkstelligen ließe, könnte man Gashydrat abbauen, das Methan zur Energiegewinnung verbrennen und das dabei entstehende Treibhausgas in den Hohlräumen versenken, wo sich zuvor das Gashydrat befunden hatte. „Das könnte man schon bald in den Gewässern vor Taiwan mit Kohlendioxid versuchen, das in taiwanischen Kohle- und Erdgaskraftwerken anfällt“, regt er an.
Im Durchschnitt begibt Liu sich im Rahmen seiner Forschung über Taiwans Gashydrate zwei Mal im Jahr auf See, jeder Ausflug dauert rund zwei Wochen. Das wissenschaftliche Team, das ihn bei seiner Arbeit unterstützt, benutzt mehrere Forschungsschiffe, die entweder einheimischen Universitäten oder dem Ozeanforschungsinstitut — einer gemeinnützigen Organisation unter den Nationalen Laboratorien für angewandte Forschung — gehören. Gemäß dem Fahrplan, der in Taiwans nationalem Wissenschafts- und Technologieprogramm für Energie dargelegt ist, begann die erste Phase des Gashydrat-Hauptprojekts im Jahr 2012 und soll bis 2015 laufen, und ihr primäres Ziel besteht darin, Merkmale für geeignete Bohrstellen zu ermitteln und Probebohrungen durchzuführen, um die Verfügbarkeit von Gashydrat zu bewerten. Die zweite Phase, geplant für 2016 bis 2020, wird sich dann auf die Produktion von Gashydrat konzentrieren.
Liu leitet das Probebohrungs-Projekt mit Schwerpunkt auf sechs Gebieten in einem 5000 Quadratkilometer großen Areal südwestlich von Taiwan, die am nächsten zur Insel gelegene Stelle ist gerade mal gut 50 Kilometer von der Küste entfernt. Zwar wurde das nächste Budget vom NSC für Gashydratforschung noch nicht festgelegt, doch lässt sich bereits zweifelsfrei absehen, dass die Arbeit sehr kostspielig werden wird. „Im Jahr 2008 legte das CGS einen Bohrvorschlag vor und bat um 60 Millionen US$, was aber nicht bewilligt wurde, in unserem neuen Vorschlag haben wir den Umfang der Probebohrungen vermindert und beantragen 25 Millionen US$, damit wären Bohrungen an sechs oder sieben Stellen möglich“, sagt Liu.
Der NTU-Professor ist zuversichtlich, dass Japans erfolgreicher Methanabbau aus Gashydrat einen positiven Eindruck auf den Entscheidungsfindungsprozess der Regierung in Taiwan gemacht hat. Zwar sind die japanischen Produktionskosten immer noch zu hoch, und die geförderte Gasmenge ist für kommerzielle Entwicklung viel zu niedrig, doch Liu glaubt, dass in schwindelerregendem Tempo neue Technologie entwickeln werden wird, um diese Probleme zu lösen, so wie es bei der Gewinnung von Schiefergas geschah, eine Energiequelle, die derzeit in den USA überraschende Profite abwirft.
Die Aussichten im Hinblick auf den Umfang von Gashydratreserven, die Taiwan besitzt, sind ebenfalls ermutigend. Liu hat an vielen Orten der Welt mit Wissenschaftlern aus Indien, Südkorea, den USA und mehreren anderen Ländern zur Erforschung von Gashydrat zusammengearbeitet. An manchen Orten waren die Anzeichen, die auf das Vorhandensein von Gashydrat hindeuteten, recht schwach, was bedeutet, dass dort vielleicht Gashydrat vorkommt, vielleicht aber auch nicht. In den Gebieten vor Taiwans Südwestküste sieht es indes entschieden anders aus. „Hier sind die Anzeichen sehr stark, und es besteht kein Zweifel daran, dass die in Lagerstätten unterm Meeresboden eingeschlossene Gashydratmenge enorm ist“, versichert er. „Ich habe auf vielen internationalen Konferenzen Präsentationen über Taiwans Gashydrat-Forschungsergebnisse gegeben, und die Frage, die ich am häufigsten höre, lautet: ,Warum wird bei Ihnen nicht gebohrt?‘“
(Deutsch von Tilman Aretz)
_______________________________
Jens Kastner ist freischaffender Journalist und lebt in Taipeh.
Copyright © 2013 Jens Kastner