Als je het gasveld weer bijvult

Als je aardgas oppompt uit de bodem, gaat de druk in het gasveld omlaag. Dat veroorzaakt de aardbevingen in Groningen. Kan je de druk herstellen door het gasveld met ander materiaal weer aan te vullen? En houden de bevingen dan op? Die vraag kwam meerdere malen binnen, al verschilde het materiaal waarmee het gasveld nagevuld zou moeten worden per vraagsteller. Vervuild slib, zeewater, CO₂ en stikstof, waren de genoemde suggesties.

Slib of water?

Uit de vraagstelling bleek dat sommige lezers een verkeerd beeld hebben van een gasveld. Een gasveld is geen holle ruimte in de aarde – dus niet een soort grot of konijnenhol gevuld met gas. Een gasveld bestaat uit gesteente, meestal zandsteen, dat enigszins poreus is. Het aardgas wordt gewonnen uit de minuscule ruimtes tussen de korrels waaruit het gesteente is opgebouwd. De afmetingen van die poriën zijn hooguit enkele tienden van millimeters.

Slib past daar niet in. Zodra je dat gaat injecteren raakt de boel onmiddellijk verstopt. Om water in de poriën te brengen is zeer veel kracht nodig, en moet je dus onder zeer hoge drukken gaan injecteren. Dat brengt risico’s met zich mee.

Bovendien weten we van andere plekken op aarde dat breuken in de aarde nogal heftig op water kunnen reageren. Als de poriën van het gesteente waar een breuk doorheen loopt gevuld raken met (extra) water, neemt de wrijving langs het breukvlak af. Dat kan leiden tot extra aardbevingen, en daar zit Groningen niet op te wachten.

De NAM wees het idee eerder af, onder meer omdat het te veel tijd, geld en energie zou kosten. Het ging destijds (in 2013) om bedragen van 6 tot 10 miljard euro – uitgaande van een aardgaswinning van 42 miljard kuub per jaar. Voor de nu voorgestelde 12 miljard kuub aardgaswinning is de benodigde capaciteit voor de stikstofproductie dus ruim drie keer lager, redeneren de ingenieurs. Dat scheelt aanzienlijk in de kosten.

“En het verdient zich snel terug”, zegt Wim Turkenburg, emeritus hoogleraar Science, Technology & Society van de Universiteit Utrecht en een van de initiatiefnemers. Een kuub aardgas levert ongeveer 12,5 eurocent op. “Er zit naar schatting nog 600 miljard kuub aardgas in het veld”, zegt Turkenburg. “Dat is goed voor 75 miljard euro, al zal niet alles er meer uit gehaald worden.” Uiteindelijk kunnen de stikstofinjecties dus makkelijk uit de gasopbrengst worden gefinancierd, zegt Turkenburg. “Temeer omdat hiermee veel nieuwe kostbare schadegevallen worden voorkomen.”

Zeer voorzichtig

Maar Jan Dirk Jansen, aardwetenschapper/ingenieur bij de faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen (CITG) van de TU Delft, en Suzanne Hangx, aardwetenschapper bij het Hoge druk en temperatuur laboratorium (HPT-lab) van de Universiteit Utrecht, die beiden onderzoek doen naar de gevolgen van dit soort injecties, hebben bedenkingen.

“De druk in het Groningen-gasveld is in de loop der jaren van zo’n 350 bar naar 75 bar gezakt”, vertelt Jansen. Bij 100 bar begonnen de problemen. De druk niet nóg verder laten zakken is de enige manier om de aardbevingen een halt toe te roepen, en dat kan door stikstof in de bodem te injecteren. Tot zover zijn Jansen en Hangx het met de ingenieurs van de Overleggroep eens. Maar je moet zeer voorzichtig zijn, voegen ze er onmiddellijk aan toe.

“Op dit moment is het onmogelijk te voorspellen hoe de diepe ondergrond van Groningen op injecties van stikstof zal reageren”, zegt Hangx namens het HPT-lab. De druk zal zich bijvoorbeeld in eerste instantie waarschijnlijk niet gelijkmatig over het gasveld verdelen. Hoe groot zijn de drukverschillen die je dan krijgt? En kunnen daardoor nieuwe aardbevingen optreden, waarbij de het gesteente bijvoorbeeld weer een stukje terugschuift langs de breuk? Hangx: “Dat is nog niet goed uitgezocht. De onzekerheden zijn ongeveer even groot als die van de effecten van het verminderen van de gaswinning.

Door de hoge druk waarmee injecties ook bij stikstof nog altijd gepaard gaan, kan je lokale aardbevingen rond de injectieputten verwachten, zegt Jansen. “Maar de vraag is inderdaad: wat gebeurt er op andere plaatsen?”

“Het ligt zeer voor de hand dat injecteren van stikstof, tijdens aardgaswinning op een andere plek, het aantal aardbevingen vermindert”, zegt Jansen. “Maar dat is wel gemiddeld. Op sommige plekken kan het door de drukverschillen die je creëert in eerste instantie juist toenemen. Na verloop van tijd zal het wel helpen, omdat je de kern van het probleem – de drukdaling dus – wegneemt.”

Spelen met vuur

Manuel Sintubin, aardwetenschapper bij de KU Leuven is goed op de hoogte van de bevingen maar niet bij enig onderzoek betrokken. Hij formuleert het nog wat stelliger. “We weten nog te weinig over wat er echt gebeurt ter hoogte van de breuken om voor deze schijnbaar logische oplossing te kiezen. Nu met stikstofinjectie beginnen, is echt met vuur spelen”, mailt hij vanuit België.

Het plan moet dan ook eerst uitgebreid onderzocht worden, zeggen Jansen en ook Hangx, die dit soort onderzoek overigens zelf uitvoert. Gesteente-eigenschappen als compactie en frictie langs breuken moeten beter bekend worden, net als de variaties in diktes en gesteente-eigenschappen in het gasveld zelf. “Tot die tijd is het wetenschappelijk gezien niet verantwoord een standpunt in te nemen, simpelweg omdat het onduidelijk is of het positieve of negatieve effecten zal hebben”, zegt Hangx.

Sintubin is het hier grondig mee eens. “Maar tegen de tijd dat we voldoende kennis vergaard hebben om een wetenschappelijk onderbouwd antwoord te geven op de cruciale vragen, is de injectie-optie hoogstwaarschijnlijk niet meer relevant”, voegt hij eraan toe. “Dan is de Groningse gaswinning waarschijnlijk al gestopt.”