27 februari 2018

“We maken een serie over de gasbevingen in Groningen, op basis van lezersvragen. Vandaag de meest gestelde van alle vragen die we binnen kregen: waarom vult men het Groningen-gasveld niet opnieuw, om de druk op peil te houden en de aardbevingen tegen te gaan?”

Je leest:

Als je het gasveld weer bijvult

Als je het gasveld weer bijvult

Kan je de Groningse aardbevingen dan een halt toeroepen?

Auteur: | 23 februari 2018

Het zou een oplossing voor de Groningse gasbevingen kunnen zijn: het leeggepompte gasveld weer bijvullen, bijvoorbeeld met stikstof. Maar voorzichtigheid is geboden.

Bluesky fm sand
Zandsteen onder de microscoop. Het gas in een gasveld zit tussen de korrels.
Qyd, via Wikiemdia Commons, CC BY-SA 3.0

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.

Met een gas als CO2 of stikstof zou het navullen wél moeten lukken. Maar is het ook een goed idee?

Seismogram
Seismogram van een aardbeving

Ingenieurs

Het zou kunnen helpen, zeggen experts eensgezind. Als het om haalbaarheid en risico’s gaat lijken technici, die gewend zijn de wereld naar hun hand te zetten, echter een positievere kijk op de zaak te hebben dan aardwetenschappers, die moeder Aarde kennen als notoir onbetrouwbaar.

Begin deze maand verenigde een groepje ingenieurs zich in de Overleggroep Groningen 2.0, die actief voor het navulscenario pleit. Deze groep wil de injectie van stikstofgas testen in het noordelijke deel van het gasveld, waar de winputten inmiddels gesloten zijn. Daarna zou het binnen vijf jaar moeten lukken om zowel de benodigde stikstoffabrieken als een goed injectieplan af te hebben en van start te kunnen gaan.

Damage repair co contractor west emden
Als er minder ardbevingen zijn is er ook minder schade. Die kosten moet je meerekenen.
Nederlandse Aardolie Maatschappij (NAM)

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.”

Hoe dan?

Het stikstof wordt gewonnen uit een veel voorkomend bronmateriaal: de lucht. Om het te isoleren van de andere bestanddelen van lucht (voornamelijk zuurstof), wordt de lucht gekoeld tot –196 graden Celcius. Het stikstof wordt vervolgens met injectieputten de grond in gepompt. In het gunstigste geval kunnen hier dezelfde putten voor gebruikt worden waardoor het aardgas eerder omhoog werd gehaald.

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.”

Waarom geen CO2 of lucht?

Waarom stikstof injecteren? Lucht is gewoon voorradig en ook CO2 klinkt logischer – daar willen we immers vanaf. Vier redenen waarom stikstof toch meer voor de hand ligt:

- De zuurstof uit de lucht kan in het gasveld gaan reageren met het aardgas dat daar nog zit, resulterend in ondergrondse verbranding.

- Zuurstof uit de lucht is sterk reactief. Dat kan corrosie (roest) van de injectieputten veroorzaken. Hetzelfde geldt voor waterdamp en zuurstof die als vervuiling nog bij de CO2 kunnen zitten – het gas komt namelijk mee met rookgassen van met name elektriciteitscentrales. Je kan deze corrosie wel voorkomen, door de CO2 zeer goed te zuiveren (tot zo’n 99 procent CO2).

- CO2 ligt gevoelig. Eerdere plannen om CO2 op te slaan in een leeg gasveld bij Barendrecht zijn niet doorgegaan wegens felle weerstand van de bevolking. De kans op lekkage is weliswaar zeer klein, de gevolgen zijn wel gevaarlijk. Dat is bij stikstof niet het geval. Zo blijft het zware CO2 bij een lekkage boven land hangen, en stijgt het lichtere stikstof gewoon op, de atmosfeer in. Lucht bestaat bovendien al voor 78 procent uit stikstof (en voor slechts 0,04 procent uit CO2).

- Het klinkt gek, maar van CO2 hebben we niet genoeg om het hele gasveld op te vullen. In 2013 schreef de NAM dat we hiervoor de CO2-uitstoot van alle elektriciteitscentrales van Nederland nodig zouden hebben. Met de verlaging van de winning is dat nu weliswaar minder, maar nog altijd problematisch: Om CO2 op te slaan moet je het namelijk eerst afvangen, dicht bij de plek waar de injectie plaats gaat vinden. Stikstof winnen uit de lucht is een stuk eenvoudiger, en dus goedkoper.

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.”

In het volgende artikel gaan we in op de vraag: “Hoeveel daalt de bodem van Groningen door de gaswinning? En wat voor effect heeft dat op de waterhuishouding en de infrastructuur?”

Bronnen

  • Website van de Overleggroep Groningen 2.0
  • Van Elk e.a. (2013), Winningsplan Groningen 2013, Subsidence, Induced Earthquakes and Seismic Hazard Analysis in the Groningen Field, Technical Addendum (zie blz. 209-239)
  • Jansen en Herber (2017), Research into induced seismicity in the Groningen field – further studies, Netherlands Journal of Geosciences, 96-5, blz. 279-284, Open Access
Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 23 februari 2018

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.