Geologie: Mehr Erdöl dank Pilz-Polymer

Der häufig beim Tanken gehörte Stoßseufzer „Der Sprit wird teurer, weil das Erdöl zur Neige geht“, ist nur zum Teil richtig. In der Erde lagern noch große Mengen des Rohstoffs, der nach wie vor sehr wichtig für die Chemie- und Energiewirtschaft ist. Mit herkömmlichen Methoden lässt sich jedoch nur ein Teil des Erdöls aus dem Untergrund holen, oft bleibt der weitaus größte Teil in den Lagerstätten zurück. Mithilfe eines Pilzes will nun die Firma Wintershall aus Kassel die Ausbeute erhöhen.

Als Helfer haben die Ingenieure den „Gemeinen Spaltblättling“ (Schizophyllum commune) engagiert. Der Pilz wächst auf totem Holz und produziert lange Ketten aus jeweils rund 25 000 Zuckermolekülen. Das so hergestellte Biopolymer Schizophyllan benötigt er, um Zellwände aufzubauen. Aber auch Menschen nutzen die Substanz, in Südostasien beispielsweise, um ihr Immunsystem zu stärken. Der Lagerstättenexperte Bernd Leonhardt und sein Team verwenden das Biopolymer in einem kürzlich gestarteten Test, mit dem die Erdölförderung in Bockstedt verbessert werden soll.

Ungefähr zwischen Bremen und Osnabrück gelegen, wird dort seit den 1950er Jahren Erdöl aus einer Tiefe von rund 1300 Metern gefördert. Der gewaltige Druck dort unten trieb in den ersten Jahren das Öl ohne weiteren Antrieb zur Oberfläche, danach förderten Pumpen die schwarze Flüssigkeit. „Man darf sich so eine Lagerstätte nicht als See im Untergrund vorstellen“, sagt Leonhardt. Tatsächlich sind es winzige Poren und Risse im Gestein. Darin ist eine Mischung aus 80 Prozent Erdöl und 20 Prozent Wasser enthalten. Nach mehreren Jahren haben die Pumpen aber nur einen kleinen Teil gefördert, schätzungsweise 80 bis 85 Prozent des ursprünglich vorhandenen Öls haftet weiter in den Poren.

Im nächsten Schritt pumpen die Ingenieure über zusätzliche Bohrungen Wasser in die Lagerstätte. Es drückt das Öl aus den Poren und hilft so, weitere 10 bis 20 Prozent des einst vorhandenen Erdöls zu fördern. Danach versagt die Methode aus einem physikalischen Grund: Das eingepresste Wasser ist dünnflüssiger als das meist zähe Öl. Das Wasser fließt leichter durch die Poren im Gestein und quetscht sich dabei bald am Öl vorbei, statt es vor sich herzuschieben.

Mit einem Trick lässt sich das umgehen: Man gibt ein Verdickungsmittel in das Wasser, so dass es zähflüssiger wird und damit mehr Öl aus den Poren drücken kann. „Dazu hat man bisher Polyacrylamide verwendet, die auch als Flockungsmittel in der Wasseraufbereitung eingesetzt werden“, sagt Leonhardt. Die langen Ketten aus kleinen Molekülen tun ihren Job eigentlich gut, vertragen aber kein Salz. Doch in vielen Lagerstätten ist das Wasser in großer Tiefe sehr salzig.

Hier kommt der Gemeine Spaltblättling und sein Schizophyllan ins Spiel. „Jeweils drei dieser langen Zuckerketten winden sich umeinander und bilden so eine Tripelhelix“, erläutert Leonhardt. Aufgrund dieser Struktur verhält sich die Substanz ähnlich wie Gelee. Bereits geringe Mengen machen Wasser dickflüssig. „Selbst in Wasser mit einem Viertel Salzanteil wird der Verdickungseffekt nicht beeinflusst.“

Obendrein gibt es im Boden viele Mikroorganismen, die mithilfe eines speziellen Enzyms die Zuckerketten zerlegen und so verdauen können. „Nach 14 Tagen sind in der Natur 80 bis 85 Prozent des Schizophyllans abgebaut“, sagt Leonhardt. Damit sei das Pilzprodukt biologisch abbaubar, auch wenn das in der Tiefe etwas länger dauern mag.

Bevor der zwei Jahre dauernde Versuch in Bockstedt gestartet werden konnte, mussten Projektleiter Leonhardt und seine Mitarbeiter nachweisen, dass die Methode umweltverträglich ist. Die Bohrung zum Injizieren des Wassers wurde mit einzementierten Stahlrohren abgedichtet und unter hohem Druck getestet, damit im oberen Teil nichts austreten und das Grundwasser belasten kann. Das Gestein der Erdöllagerstätte selbst ist seit Jahrmillionen von wasserundurchlässigen Schichten begrenzt, so dass nach Ansicht der Experten keine Verbindung zum mehr als einen Kilometer höher liegenden Grundwasser besteht.

Wenn der Schizophyllan-Test erfolgreich ist, könnten weitere zehn Prozent Erdöl aus der Lagerstätte Bockstedt geholt werden, sagt Leonhardt. Das Potenzial sei enorm: „Fördert man aus den derzeit bekannten Lagerstätten nur ein einziges Prozent zusätzlich, genügt das, um den heutigen Erdölbedarf weltweit für drei Jahre zu decken.“