Je leest:

Buigen of barsten

Buigen of barsten

De winning van schaliegas

Auteur: | 20 maart 2011

In Nederland zit een voorraad gas in de ondergrond die misschien wel drie keer zo groot is als die van het gasveld uit Slochteren. Het heet schaliegas, en een deel ervan valt te winnen. Daarvoor moet de boor de bocht om, of het gesteente moet gebarsten worden. Maar wat zijn de gevolgen?

Boortoren in Pennsylvania, VS. Hiermee wordt horizontaal geboord naar schaliegas, in de Marcellus-Shale Formatie.

Eind februari was het plotseling in het nieuws: schaliegas. Het Amerikaanse milieuagentschap EPA had ontdekt dat boren naar dit gas schadelijk zou kunnen zijn voor het milieu. Er komt radiumhoudend afvalwater bij vrij, meldde het agentschap, en radium is radioactief. Weliswaar is de straling op zich niet schadelijk voor mensen of dieren, maar het zou in de voedselketen terecht kunnen komen, en eenmaal door het lichaam opgenomen kan het kanker en andere ziektes veroorzaken.

En dat terwijl in Nederland net de eerste vergunningen voor proefboringen waren afgegeven. Brabant Resources zou bij Boxtel en Haaren gaan onderzoeken of zich hier op een diepte van ongeveer 4000 meter schaliegas in de bodem bevindt.

Maar wat is schaliegas eigenlijk? Hoe valt het te winnen? En waar komt de milieuschade vandaan?

Verschil conventioneel aardgas en schaliegas

Aardgas ontstaat als de organische resten van bijvoorbeeld planten en algen in de loop van miljoenen jaren bedekt raken onder een steeds dikkere laag sedimenten. Uiteindelijk worden hierbij de druk en temperatuur zo hoog, dat uit het zogenaamde brongesteente waarin het organisch materiaal zich ophoudt (vaak steenkool of schalie) een mengsel van olie en gas kan vrijkomen.

Mix van plankton, algen en klei

Schalie wordt afgezet in zeeën of meren in een milieu met rustig water. Wanneer hierin plankton en algen aanwezig zijn en afsterven, dwarrelen deze naar de bodem en mixen zich met klei. Als deze laag niet wordt afgebroken en begraven raakt onder sedimenten, vormt zich uiteindelijke een organisch rijke schalie. Onder toenemende temperatuur en druk kan deze schalie olie en/of gas vormen.

Of dit gas winbaar is hangt af van verschillende factoren. Ten eerste moet het gesteente waarin het gas zich gevormd heeft goed doorlatend zijn– dus genoeg minuscule gangetjes bevatten waardoor het gas zich kan verplaatsen. Omdat gas een lage dichtheid heeft zoekt het zich dan een weg naar boven, tot het alsnog op een ondoordringbare laag (de “seal”) stuit. Met een beetje geluk stuit het uiteindelijk op een gasval: een geologische structuur, bijvoorbeeld een plooi in de aardkorst, waardoor het gas in het reservoirgesteente gevangen komt te zitten. In het ideale scenario is dit reservoirgesteente een poreuze zandsteen. Omdat dit flink poreus en ook goed doorlatend is kan het gas dan gewonnen worden door simpelweg een boor in de grond steken.

Schematisch overzicht van de mogelijke locatie van gas in de grond. De rechte boor komt uit in ¨gewoon¨ (conventioneel) gas, de boor die een bocht maakt komt uit in gashoudend schalie
US Energy Information Administration via media commons, public domain

Bij schaliegas is aan de eerste voorwaarde niet voldaan. Een deel van het gas is gebonden aan organisch materiaal in de schalie, een ander deel zit opgeslagen in holtes in het gesteente. De schalie is dus wel poreus genoeg, maar de holtes waarin het gas zich ophoudt staan niet met elkaar in verbinding. Het gas zit hierdoor opgesloten in ontelbaar veel mini-gasreservoirtjes, en één gat boren volstaat niet om het er uit te krijgen. Je kan proberen het gas toch te winnen door horizontaal te boren: dan begint de boring aan het aardoppervlak, gaat recht naar beneden tot de boor de laag bereikt waar het gas in gevangen zit, draait de bocht om, en buigt vervolgens met de vorm van de schalielaag mee. Op die manier kan je deze laag kilometers lang vervolgen, en veel meer scheurtjes bereiken waar gas in zou kunnen zitten dan als je verticaal boort.

Barsten

Meestal wordt het gesteente echter ondergronds gebarsten (“gefract”), bijvoorbeeld door er onder hoge druk water in te spuiten. Vaak wordt hier zand aan toegevoegd, omdat dat tussen de scheuren gaat zitten en deze dus openhoudt. Uiteindelijk is het de bedoeling dat er genoeg barsten in het gesteente komen om het gas een vrije doorgang naar de boorput te verlenen.

Drinkwater

Om het breekproces efficiënter te maken worden vaak chemicaliën toegevoegd aan het water. En precies daar zit in Amerika het probleem. Want raakt het grondwater hierdoor niet vervuild? En welke chemicaliën zijn het eigenlijk? Efficiënt fraccen is een lucratieve bezigheid, de bedrijven die zich ermee bezighouden staan dan ook niet te springen om hun geheime recepten prijs te geven.

De aanwezigheid van radium in het grondwater heeft echter niets met de toegevoegde chemicaliën te maken, denkt Frank van Bergen, aardwetenschapper bij TNO in Utrecht. Radium en andere radioactieve elementen zijn in relatief hoge concentraties aanwezig in de schalie zelf. Bij het fraccen komen deze vrij. ‘Het probleem in Amerika was dat het water niet op de juiste manier gezuiverd werd’, aldus van Bergen.

En wat te denken van grondwatervervuiling met bijvoorbeeld methaan, uit het aardgas zelf? Op internet circuleren filmpjes waarin mensen met een simpel aanstekertje een steekvlam uit de waterkraan laten komen.


Youtube-filmpje van Cmmndo85.

Scene uit de documentaire Gasland door Josh Fox


‘Methaan kan op verschillende manieren in het drinkwater terecht komen’, relativeert Yvonne Schavemaker, aardwetenschapper bij TNO in Utrecht, ‘daar hoeft je niet perse schaliegas voor te gaan winnen.’ Als de waterput bijvoorbeeld niet lekdicht is kan methaan uit de ondergrond hierdoor in het water terecht komen. En in sommige milieus bevat het grondwater standaard methaan, gewoon door natuurlijke oorzaken.

Het fraccen van methaanhoudende schalies kán wel tot methaan in het grondwater leiden, denkt Schavemaker, maar dan alleen als deze schalies heel dicht bij de aardlagen liggen waarin het grondwater zich bevindt. Die afstand zou kleiner moeten zijn dan 300 meter – de lengte van de barsten die bij fraccen kunnen ontstaan. Bij TNO vinden ze het dan ook voorbarig om te stellen dat het ontvlambare water in Amerika door fraccen veroorzaakt is. ‘En in Nederland zal dat al helemaal niet gebeuren’, voegt Schavemaker er aan toe. De schalie waar we hier eventueel gas uit zouden kunnen winnen ligt op enkele kilometers diepte, het grondwater op enkele honderden meters.

Posidonia

In Amerika is schaliegas al een vrij normale brandstof. In 2005 was 6% van al het opgeboorde aardgas schaliegas, naar verwachting gaat het in 2030 al om ongeveer de helft. En ook in Nederland zitten dus schalies in de bodem die gas bevatten. De Posidonia Schalie Formatie, een organisch rijk gesteentepakket van 30 tot 60 meter dik dat werd afgezet aan het begin van het Jura-tijdperk, lijkt een goede kandidaat. Met zijn diepte van ongeveer 2500 meter is de laag goed bereikbaar.

Kaart met diepte waarop de Posidonia-formatie aanwezig is.
TNO, Utrecht

Lastig

De hoeveelheid schaliegas in Nederland wordt door TNO geschat op 2400 tot 11 000 miljard m³. Daarmee zouden we in het gunstigste geval opeens de hoeveelheid gas van vier Slochteren-gasvelden tot onze beschikking hebben. ‘Dat het aanwezig is betekent echter nog niet dat we het kunnen winnen’, tempert Schavemaker de verwachtingen. In Amerika heeft men weliswaar vol enthousiasme duizenden putten de grond ingeslagen, in het dichtbevolkte Nederland met zijn strenge milieuwetgeving liggen de kaarten toch even anders. Wat bijvoorbeeld te doen met het chemisch vervuilde afvalwater? Een deel kan weliswaar worden gezuiverd, maar een ander deel zal ondergronds moeten worden opgeslagen, zoals dit bij de huidige methoden van gas- en oliewinning overigens ook al gebeurt.

En wat zal de bodem gaan doen? Soms worden bij fraccen kunstmatig kleine aardbevingen opgewekt. Een enkele keer zelfs een iets grotere, zoals in 2007 bij Basel in Zwitserland. Daar vond een beving plaats met een magnitude van 3.4, ten gevolge van fraccing – in dit geval om aardwarmte te winnen.

Toekomst

Technische uitdagingen, milieubeschermende maatregelen – het maakt de kosten voor de winning van schaliegas hoog. Vooralsnog zal dit goedje ons dan ook geen winst gaan opleveren, weet Schavemaker. ‘Om winning mogelijk te maken zal er in de beginfase geld bij moeten.’

Maar toch. De toekomst is onzeker, de wereldpolitiek weinig stabiel. Dat we in Nederland dan nog ergens een voorraadje gas hebben liggen is eigenlijk best een prettig idee.

Bron

GASH – Gas Shales in Europe. Factsheet TNO.

Zie ook:

Verslaafd aan aardgas (Kennislinkartikel) Nederland, het olie- en gascentrum van Europa (Kennislinkartikel) Meer zand in de ondergrond, mogelijk meer olie (Kennislinkartikel)

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 20 maart 2011

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.