Energie
Ungenutztes Potenzial: Schweizer Bergseen stecken voller Methan

Gelangt Methan aus Gewässern in die Luft, treibt es den Klimawandel voran. Doch würde es aus dem Wasser geholt zu Treibstoff umgewandelt, könnten damit fossile Brennstoffe ersetzt werden. Schweizer Forscher haben aufgezeigt, wie das ginge.

Niklaus Salzmann
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Um die Klimabilanz von Stauseen – hier der Zervreilasee im Graubünden – zu verbessern, könnte das Methan herausgeholt werden.

Um die Klimabilanz von Stauseen – hier der Zervreilasee im Graubünden – zu verbessern, könnte das Methan herausgeholt werden.

Gian Ehrenzeller/Keystone

Strom aus Stauseen ist wunderbar sauber. Glauben wir. Aber der Anschein trügt, diese Energiequelle ist nicht klimaneutral. Im Vergleich zum Gebirgsbach, der vorher zu Tal sprudelte, ist der Stausee schlechter durchlüftet. Deshalb beginnt pflanzliches Material am Grund des Sees zu Gären. Dabei entsteht Methan, ein starkes Treibhausgas. Ein Teil davon entweicht in die Luft und schlägt sich negativ auf die Klimabilanz der Wasserkraft nieder.

Dabei kann Methan durchaus wertvoll sein. Es kann zu Treibstoff umgewandelt werden oder mit Gasturbinen zur Stromerzeugung genutzt werden. Die weltweiten Binnengewässer produzieren genügend Methan, um theoretisch den gesamten Strombedarf der Menschheit zu decken. Gut wäre es also, wenn das Methan aus dem See geholt und genutzt werden könnte.

Die Technologien funktionieren in der Kläranlage

«Technisch ist dies möglich», sagt Maciej Bartosiewicz, Postdoktorand am Departement Umweltwissenschaften der Universität Basel. In einer Publikation, die kürzlich in der Fachzeitschrift «Environmental Science & Technology» erschienen ist, hat er gemeinsam mit zwei weiteren Wissenschaftern das Potenzial aufgezeigt. Bartosiewicz sagt:

«Wir haben Technologien für jeden einzelnen Schritt. Aber das alles zu einem Projekt zusammenzubringen, erfordert grössere finanzielle Investitionen.»
Maciej BartosiewiczPostdoktorand am Departement Umweltwissenschaften der Universität Basel

Maciej Bartosiewicz
Postdoktorand am Departement Umweltwissenschaften der Universität Basel

Bild: Unibas

Ihm schwebt ein Gerät vor, einige Meter gross, auf dem ein Sensor befestigt ist, der die Methankonzentration im Wasser misst. Mit Hilfe dieses Sensors soll das Gerät autonom die Stelle mit der höchsten Konzentration im See finden. Im Innern des Kastens stecken spezielle Membranen, die für das Gas durchlässig sind, nicht aber für Wasser. Mit diesen kann das Gas gewissermassen aus dem See gefiltert werden.

Solche Membranen existieren bereits, getestet wurden sie unter anderem in der Aufbereitung von Abwasser. Die Schwierigkeit in Seen ist, dass das Methan viel weniger stark konzentriert ist als im Abwasser. Aber technisch hat sich in den vergangenen Jahren in diesem Bereich viel entwickelt, und in Zukunft könnten die Membranen noch effizienter werden. Unter anderem forscht die ETH Zürich in diesem Gebiet, ein Postdoktorand war als Co-Autor an der Publikation von Bartosiewicz beteiligt.

In Ruanda soll ein Kraftwerk Katastrophen verhindern

Es gibt sogar einen See, wo bereits Methan gewonnen wird: der Kiwusee zwischen Ruanda und der Demokratischen Republik Kongo. Dort wird Methan aus 260 Metern Tiefe hochgeholt. In einem Kraftwerk wird es verbrannt, um mit Turbinen Strom zu erzeugen – ungefähr so viel wie in einem grösseren Aarekraftwerk. Dieser See ist aber ein Spezialfall, das Methan ist darin sehr viel stärker konzentriert als in Schweizer Gewässern. «Wenn es an die Oberfläche gelangt, bilden sich Blasen, wie im Coca-Cola», sagt Maciej Bartosiewicz.

Falls Gas aus einem solchen See unkontrolliert austritt, kann es sogar gefährlich werden. 1986 sind in Kamerun nach einem Gasausbruch fast alle Bewohnerinnen und Bewohner eines Dorfes am Nyos-See gestorben, es gab rund 1700 Todesopfer. Indem das Methan am Kiwusee kontrolliert herausgeholt wird, soll auch verhindert werden, dass es dort zu einer ähnlichen Katastrophe kommen könnte.

Die Gase im Nyos-See lösen von Zeit zu Zeit Fontänen aus.

Die Gase im Nyos-See lösen von Zeit zu Zeit Fontänen aus.

Keystone

In der Schweiz droht diese Gefahr nicht. Zu klären bleibt aber, wie sich das Entnehmen von Methan auf die Pflanzen und Tiere im See auswirken würde. Denn theoretisch könnte über die Nahrungskette die gesamte Lebensgemeinschaft im Wasser durcheinanderkommen. «Wir vermuten zwar, dass der Effekt nur klein ist», sagt Bartosiewicz. «Aber solange diese Frage nicht vertieft untersucht wurde, ist Vorsicht angebracht.» Das ist einer der Gründe, weshalb er für derartige Projekte am ehesten Stauseen in Betracht zieht. «Stauseen sind ohnehin künstlich geschaffen, da ist ein Eingriff eher verkraftbar.»

Unternehmen zeigen sich bereits interessiert

Noch liegt die Realisierung eines Projekts in weiter Ferne. Aber die wissenschaftliche Publikation hat mehr Echo ausgelöst, als die Autoren erwartet haben. So zeigte sich ein Schweizer Energieversorger interessiert, die Technologie anzuwenden – ohne sich bewusst zu sein, dass noch keine solchen Geräte existieren. Aus Deutschland wurden die Forscher von einem Unternehmen kontaktiert, dass auf ähnliche Weise Grundwasser von Methan reinigt.

Methan ist der Hauptbestandteil von Erdgas und kann im Boden auf natürliche Weise ins Grundwasser gelangen. Aber auch Fracking kann dazu beitragen, also jene umstrittene Technologie, bei der mit sehr hohem Druck Erdgas aus dem Gestein gepresst wird. Wie viel Fracking tatsächlich zum Methan im Grundwasser beiträgt, ist in der Fachwelt umstritten.

Zwar ist Methan ungiftig, aber es bildet mit Luft ein explosives Gemisch. Wird es aus dem Seewasser geholt, könnte es gleich vor Ort in Methanol umgewandelt werden – eine Flüssigkeit, die einfacher zu speichern und zu transportieren ist und als Treibstoff verwendet werden kann. Wegen der vielen Rückmeldungen auf die Publikation spielt das Forschungsteam nun mit dem Gedanken, Mittel für ein Pilotprojekt zu beantragen.