Mikrobielle Aktivität
Die Aktivität von Mikroorganismen im Untergrund kann die Effizienz der Speicherung von Erdgas und Wasserstoff im Untergrund beeinflussen. Zum einen kann Wasserstoff in Methan oder Acetat umgewandelt werden oder zur Reduktion von Sulfat dienen. Zum anderen besteht die Möglichkeit, dass die Funktionalität und Integrität von Bohrungen durch die mikrobielle Stoffwechselaktivität negativ beeinflusst wird, weil die Zugabe von Elektronendonatoren wie Wasserstoff oder Erdgas die mikrobielle Aktivität und damit unter Umständen auch die Korrosion fördern kann. Im Rahmen von SUBI werden von der Arbeitsgruppe Mikrobielles GeoEngineering (HoMe) die Wechselwirkungen zwischen den technischen Einrichtungen eines geologischen Erdgasspeichers, den Fluiden, dem Gestein sowie dem Speichergas und der mikrobiellen Biozönose unter kontrollierten Laborbedingungen unterschiedlicher Komplexität untersucht.
Mikroorganismen können bei Änderung ihrer Lebensbedingungen wie Nährstoffangebot, Temperatur und Druck insbesondere unter ungünstigen Lebensbedingungen eine lange Adaptationsphase aufweisen. Um die erforderliche Versuchsdauer der Langzeitexperimente zu reduzieren, werden Anreicherungskulturen aus Speicherfluiden und/oder Filtermaterial für die Inkubationsexperimente genutzt (Abb. 1). Die für die Inkubationen verwendeten Biozönosen sind von Vertretern der methanogenen Archaea und der fermentierenden Bacteria dominiert (Abb. 2).
Die Langzeitversuche werden mit Hilfe einer stoffwechselaktiven Anreicherungskultur unter in situ ähnlichen Bedingungen durchgeführt. Hierfür wird der Gasraum mit einer H2- und CO2-haltigen oder mit einer CO2- und CH4-haltigen Gasphase beaufschlagt und bei 40 °C unter atmosphärischem Druck (1 bar) oder unter Hochdruck (41 bar) inkubiert (Abb. 3). Während der Experimente wird der Verlauf der mikrobiellen Aktivität bestimmt. Im Anschluss wird die Zusammensetzung der mikrobiellen Biozönose molekularbiologisch charakterisiert und im Hinblick auf ihr Potential zur Veränderung der Gaszusammensetzung und ihren Einfluss auf Korrosionsprozesse bewertet. Zusätzlich werden organische und anorganische Strukturen, die sich im Laufe der Langzeitversuche gebildet haben, rasterelektronenmikroskopisch untersucht.
