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Der Einfluss mikrobiellen Wachstums auf die hydraulischen Eigenschaften poröser Gasspeicher

Projektleitung
Loibner Andreas Paul, BOKU Projektleiter/in
Laufzeit:
01.08.2019-31.07.2022
Programm:
Energieforschung - Kooperative Projekte der Grundlagenforschung
Art der Forschung
Angewandte Forschung
Projektpartner*innen
Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Mainz, Deutschland.
Kontaktperson: Institut für Geowissenschaften;
Funktion des Projektpartners: Partner
Montanuniversität Leoben, Franz- Josef- Straße 18, 8700 Leoben, Österreich.
Kontaktperson: Department Petroleum Engineering;
Funktion des Projektpartners: Koordinator
RAG Rohöl-Aufsuchungs Aktiengesellschaft, Schwarzenbergplatz 16, 1015 Wien, Österreich.
Funktion des Projektpartners: Partner
University of Bergen, Norwegen.
Kontaktperson: Department of Physics and Technology;
Funktion des Projektpartners: Partner
Mitarbeiter*innen
Frühauf Sabine, Projektmitarbeiter/in
Konegger Hannes, Projektmitarbeiter/in
Zaknun Cathrine, Projektmitarbeiter/in
Schönhofer Mathias, Projektmitarbeiter/in (bis 31.12.2021)
Doppler Christoph, Projektmitarbeiter/in (bis 14.11.2021)
Milas Lea, Projektmitarbeiter/in
Hasinger Simon Gabriel, Projektmitarbeiter/in
Edlinger Elisabeth, Projektmitarbeiter/in
Otte Julia, Projektmitarbeiter/in (bis 31.12.2021)
Beteiligte BOKU-Organisationseinheiten
Institut für Umweltbiotechnologie
Gefördert durch
FFG - Forschungsförderungsgesellschaft, Sensengasse 1, 1090 Wien, Österreich
Abstract
Die zeitliche Koinzidenz von hohem Energieverbrauch und Produktionsspitzen an erneuerbarer Energie ist in der Regel als gering zu erachten. Aus dieser Produktionsvolatilität resultiert eine potentielle Unterdeckung des Energiebedarfs. Um diese Schwankungen auszugleichen und Produktionsüberschüsse an erneuerbarer Energie großtechnisch aufzufangen, werden Energiespeicher mit enormen Kapazitäten benötigt. Gase als chemische Energieträger können in den erforderlichen Mengen in ausgeförderten Gaslagerstätten gespeichert werden. Dies gilt zum Beispiel für Wasserstoff, der mittels Elektrolyse aus erneuerbarer Energie gewonnen werden kann. Dazu wurde bereits ein Pilotprojekt durchgeführt („Underground Sun Storage“ – ein Leitprojekt der FFG), in dessen Rahmen ein Wasserstoff/Methan Gemisch in eine erschöpfte Gaslagerstätte eingespeichert wurde, um das Speicherpotenzial zu erheben und etwaige technische Risiken abschätzen zu können. Weiters können neben grünem Wasserstoff auch weitere Gase wie Kohlendioxid in die Lagerstätte eingebracht werden, um grünes Methan in situ durch Mikroorganismen produzieren (i.e. erneuerbares Geo-Methan) und speichern zu können, wie das FFG Projekt „Underground Sun Conversion“ eindrücklich aufzeigte. Das Einbringen von verwertbaren Gassubstraten in geologische Formationen induziert jedoch auch mikrobielle Wachstumsprozesse im Porenraum des entsprechenden Gasspeichers. Als Konsequenz einer solchen Biomasseanreicherung reduziert sich der zur Speicherung verfügbare Porenraum und damit die Permeabilität des Gesteins, was sowohl die Speicherkapazität als auch die Injektivität kompromittiert. Im Rahmen des Forschungsprojekts BioPore wird nun das Biomassewachstum im Mikromaßstab bei nachgestellten Reservoirbedingungen mittels mikrofluidischer und bildgebender Methoden untersucht. Dabei soll geklärt werden inwiefern eine Reduktion des effektiven Porenraums zu einer Reduktion der Permeabilität führt und wie eine solche Beziehung mathematisch dargestellt werden kann. Weiters sollen Erkenntnisse über die Verteilung der Biomasse im Porenraum gewonnen werden und die Frage beantwortet werden, inwiefern mikrobielle Interaktionen die Bildung von Biofilmen und Aggregaten beeinflussen. In Kombination mit numerischen Strömungssimulationen soll ein grundlegendes Verständnis mikrobieller Prozess sowie deren Einfluss auf die hydraulischen Eigenschaften poröser Medien entwickelt werden. Damit soll die Grundlage für weiterführende angewandte Forschungsaktivitäten gelegt werden, um Erdgaslagerstätten zur Speicherung von erneuerbarer Energie nutzbar zu machen.
Schlagworte
Umweltgeowissenschaften; Mikrobiologie; Umweltbiotechnologie;
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