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Wärmeträgerflüssigkeiten in der Geothermie

Wie wirken sich in der Geothermie eingesetzte Wärmeträgerfluide auf das Grundwasser aus?

Geothermie – die Nutzung der im Erdreich vorhandenen Wärme - wird immer beliebter. 17.000 Erdwärmesonden liefern momentan allein in Baden-Württemberg Heizenergie, wobei der Oberrheingraben für diese alternative Energieform besonders geeignet ist. Um die Wärme aus dem Untergrund zu transportieren, verwenden geothermische Anlagen Wärmeträgerflüssigkeiten, sogenannte Fluide. Wie genau diese Fluide zusammengesetzt sind, ob sie umweltverträglich sind oder möglicherweise das Grundwasser gefährden, ist jedoch noch weitgehend ungeklärt.

Dieser Fragestellung ging deshalb ein Projektteam aus badenova-Fachleuten und Experten des Technologiezentrums Wasser (TZW) Karlsruhe nach. Bekannt ist die Hauptsubstanz der Fluide: Es handelt sich in der Regel um Ethylen- oder Propylenglykol, zwei Alkoholen, die biologisch abbaubar und wenig toxisch sind. Die genaue Zusammensetzung der Trägerflüssigkeiten, also welche Zusatz, Duft- oder Farbstoffe enthalten sind, ist aber Betriebsgeheimnis der Hersteller. Die Wissenschaftler des TZW analysierten daher in einem ersten Schritt, welche Substanzen in einer Reihe handelsüblicher Fluide überhaupt enthalten sind. Anschließend untersuchten sie, wie gut die Trägerflüssigkeiten abbaubar sind, und ob die einzelnen Bestandteile oder deren Abbauprodukte im Grundwasser giftig wirken. In diesem Fall konnten die Forscher alternative Substanzen vorschlagen

Die Ergebnisse floßen in ein Positionspapier „Erdwärmenutzung in Trinkwassereinzugsgebieten“ ein und trugen dazu bei, geothermische Verfahren zu optimieren und das Grundwasser zu schützen.

Projektdaten

Projektnummer 2010-03
Projektart Forschung und Studien
Projektträger badenova
Laufzeit März 2010 bis Feburar 2011
Zuschuss 48.600

Ihre Ansprechpartner

Richard Tuth

Richard Tuth

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-29 84

E-Mail: richard.tuth@badenova.de

Michael  Artmann

Michael Artmann

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-22 53

E-Mail: michael.artmann@badenova.de

Einblicke in weitere Förderprojekte:

Unterstützung der Hydrolyse durch aerobe Produktion von Enzymen unter Verwendung von Gärresten in einer Biogasanlage
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Enzymvorstufe verbessert Biogasproduktion

Bei Energiepflanzen der zweiten Generation nutzt man zunehmend nicht nur Teile sondern die gesamte Pflanze. Dies bedeutet jedoch auch, dass zunehmend cellulosehaltige Substrate in die Biogasanlagen gelangen. Cellulose ist Hauptbestandteil pflanzlicher Zellwände und besteht aus Kohlenhydraten, welche die Mikroorganismen nur schlecht oder schwer abbauen können. Die Forschung konzentriert sich deshalb darauf, diese Kohlenhydrate durch Hydrolyse – d.h. eine chemische Spaltung mit Wasser - besser zu zersetzen. Dafür kann man das Substrat beispielsweise mechanisch besser zerkleinern oder Druck und Temperatur in den Gärbehältern verändern. Die Hochschule Offenburg verfolgt einen dritten Weg: Sie setzt hydrolytisch wirkende Enzyme ein – ein Ansatz, der andernorts bereits erfolgreich erprobt wurde. Anstatt ständig neue Enzyme zuzusetzen, zielte man in Offenburg darauf, sie im Gärprozess selbst fortlaufend herzustellen. Dazu trennten die Forscher einen Nebenfermenter ab und füllten ihn mit einem Kultivierungsmedium aus einem Teil Gärrest sowie einem cellulosehaltigem Teilstrom. Der mineralstoffreiche Gärrest versorgt die enzymproduzierenden Pilze und Bakterien mit Nährstoffen, die Cellulose sorgt für die notwendige Stärke. Die Wärme aus dem Hauptfermenter sichert die notwendige Temperatur. Das nun enzymhaltige Gemisch fließt dann später wieder dem Hauptfermenter zu. Ziel des Projektes war es, Pilze und Bakterien zu identifizieren, die thermophil wachsen und besonders gut die gewünschten Enzyme produzieren. Anschließend entwickelten die Forscher Analyseparameter und optimieren die Zusammensetzung von Substrat und Kultivierungsmedium. Nach der Wirtschaftlichkeitsberechnung entwickelten sie dann ein Model um die Fermentationsstufe mit Enzymeinsatz vom Labor auf größere Anlagen zu übertragen. Das Offenburger Model bietet mehrere Vorteile für viele ähnliche Biogasanlagen in Deutschland: Die Ausbeute an Biogas steigt während gleichzeitig bisher ungenutzte cellulosehaltige Substrate zum Einsatz kommen können. Durch die Enzyme verbleibt das Substrat außerdem kürzer im Hauptfermenter. Weil der Gärrest als Kultivierungsmedium dient, können die Anlagenbesitzer außerdem ihre Lager verkleinern.

Arzneimittel in der aquatischen Umwelt
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