Das Projekt "Vorhaben: Stabile Isotopenuntersuchungen zum Prozessverständnis von Fluidverhalten in und um Salzkavernen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Department Geographie und Geowissenschaften, Geozentrum Nordbayern, Lehrstuhl für Angewandte Geologie durchgeführt. Aufgrund ihrer hohen Abdichtungswirkung dienen Salzlagerstätten bevorzugt als Speichermedium für verschiedene Fluide. Hierzu werden künstliche Kavernenhohlräume geschaffen, die zur Untergrundspeicherung von Erdöl oder Erdgas nutzbar sind, um Bedarfsspitzen auszugleichen und eine stabile Energieversorgung zu gewährleisten. Damit die langfristige Integrität solcher Kavernen sichergestellt werden kann, ist eine umfangreiche Überwachung der Speicher sowohl während der Betriebs- als auch der Nachbetriebsphase erforderlich. Im Untergrund zirkulierende wässrige Fluide bergen aufgrund ihrer lösenden Wirkung ein hohes Gefahrenpotential für die Integrität von Kavernenspeichern. Gleiches gilt für das natürliche Vorkommen von Fluiden im aktiven Kalisalzbergbau. In beiden Fällen können eindringende Fluide eine Auflockerung des Gesteinsverbandes verursachen, die zur Subsidenz mit erheblichem Schadenspotential für Bergwerksgebäude und oberirdische Schutzgüter führen kann.
Das Verbundprojekt befasst sich mit offenen Fragen zur zeitlichen und räumlichen Entwicklung der Fluidmigration zwischen Kavernenhohlraum und Salzgestein, die mit Hilfe geochemischer und geophysikalischer Methoden sowie experimentellen Simulationen auf verschiedenen Skalen beantwortet werden sollen. Da Speicherkavernen für direkte Untersuchungen nicht zugänglich sind, ist geplant, großskalige Untersuchungen in einem aktiven Salzbergwerk durchzuführen. In einem Bergwerksstollen sollen dabei etwa 100 Meter lange Messprofile erstellt werden, welche die Übergangszone zwischen Salzgestein und einem natürlich entstandenen Kavernenhohlraum abdecken. Weiterhin ist beabsichtigt, in einem Salzpfeiler des Bergwerks einen künstlichen Hohlraum zu schaffen, um kavernentypische Prozesse in situ zu simulieren und die Dimensionen von Fluidmigration beobachten zu können. Vergleichbare Experimente sind auch im Labormaßstab mit Autoklaven geplant. Dabei soll auch der Einfluss variierender Prozessparameter wie Salzmineralogie, Feuchtegehalt, Gaszusammensetzung sowie Temperatur- und Druckgradienten ermittelt und durch gas-, isotopen- und gesteinsgeochemische sowie petrologische Untersuchungen ergänzt werden. Die vergleichenden, skalenübergreifenden Untersuchungen - von in situ Zuständen bis hin zu mikroskopischen Maßstäben - werden für numerische Simulationen eingesetzt, wobei Modelle erarbeitet werden sollen mit denen die Übertragbarkeit auf verschiedenste natürliche und technische Situationen realisiert werden soll.
ProSalz gliedert sich in drei Teilprojekte. Im Rahmen des ersten Teilprojekts werden die Salzgesteine in einem Bergwerksstollen strukturell erfasst und beprobt sowie Gas- und Isotopenzusammensetzungen bestimmt. Weiterhin wird ein Hohlraum in einem Salzpfeiler hergestellt, in dem die Gegebenheiten technischer Kavernen simuliert und die Fluidausbreitung detektiert werden können. Das zweite Teilprojekt umfasst zu den Feldversuchen komplementäre Autoklavenexperimente im Labormaßstab. (Text gekürzt)
Das Projekt "Experimentelle Grundlagenuntersuchungen zum Transport organischer stoffe (CKW,...) in verschiedenen natuerlichen Boeden (Projekt in VEGAS)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Fakultät III Agrarwissenschaften I, Institut für Bodenkunde und Standortslehre, Fachgebiet Allgemeine Bodenkunde und Gesteinskunde durchgeführt. Ergebnisse: In kleinen, ungestoerten Bodensaeulen (150 mm Durchmesser, 200 mm Laenge) werden a) die hydraulischen Funktionen und deren Abhaengigkeit von organischen Stoffen dynamisch gemessen, b) das Transportverhalten geloester konservativer Stoffe und seine Abhaengigkeit von organischen Stoffen bestimmt, und c) gepulste Tracerexperimente zur Untersuchung der Verlagerung organischer Stoffe erprobt. Fuer die Experimente werden sandige, schluffige und tonige Boeden verwendet, welche grundsaetzlich verschiedene Strukturen haben. Nach Fertigstellung der VEGAS-Halle werden die gewonnenen Erkenntnisse in zwei grossen, ungestoerten Bodensaeulen (1 m Durchmesser, 1 5 m Laenge) angewendet, um die Transportprozesse auf der naechst hoeheren Skala zu untersuchen. Hierfuer werden, wie bei den kleinen Saeulen, Tracerexperimente durchgefuehrt. Die Experimente auf verschiedenen Skalen sollen zeigen, inwieweit der Transport von organischen Stoffen in natuerlichen Boeden durch lokale Prozesse bestimmt ist. 1994 wurde eine Laboranlage aufgebaut, die eine automatische Datenerfassung und Regelung der experimentellen Randbedingungen erlaubt. Mit der Anlage werden hydraulische Funktionen von Bodensaeulen in Abhaengigkeit von der Saettigung mit organischer Reinphase und stationaere und Instationaere Perkolationsversuche zur Bestimmung des Transportverhaltens von Tracern in Abhaengigkeit von der organischen Phase sowie das Aufloeseverhalten von organischen Residualphasen gemessen. Drei Bodentypen wurden ausgewaehlt (Sand-/Lehm-/Tonboden) und auf ihre Kennwerte untersucht. Fuer 2,6-Di- und Pentafluorbenzoesaeure wurde ein Ionenchromatographisches Verfahren zur Quantifizierung zusammen mit Bromid und Chlorid in einem Chromatogramm entwickelt. Weiter wurde durch Perkolationsversuche gezeigt, dass diese Substanzen konservative Tracer sind. Die zu untersuchenden organischen Stoffe wurden ausgewaehlt und geeignete gaschromatographische Quantifizierungsmethoden evaluiert.
Das Projekt "Mathematische Modellierung der durch Pyritoxidation induzierten Stofftransporte in gasfoermiger und fluessiger Phase und ihre Wechselwirkungen mit der Feststoffphase von Sedimenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Fakultät XVII für Geowissenschaften, Institut für Geologie, Mineralogie und Geophysik, Lehrstuhl Geologie 3 Angewandte Geologie durchgeführt. An dem Fallbeispiel pyrithaltiger Sedimente aus dem Rheinischen Braunkohlenrevier sollen die Randbedingungen der Pyritoxidation aufgeklaert und die mit ihr verbundenen und das Grundwasser belastenden Stofftransporte quantifiziert werden. Dabei ist die Erfassung der physiko-chemischen Mechanismen und die Festlegung der Randbedingungen des Gastransportes vorrangiges Ziel des Forschungsvorhabens, zumal sich daraus Moeglichkeiten ableiten lassen, die umweltschaedigenden Folgen der Pyritoxidation fuer das Grundwasser zu minimieren. Die notwendige Uebertragbarkeit der Wechselwirkungen und Mechanismen an andere Standorte mit Braunkohlenabbau soll durch eine mathematische Modellierung des Sickerwasserbereiches durchgefuehrt werden.