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Ein neues Labor an der Bergbauuniversität St. Petersburg eröffnet

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© Форпост Северо-Запад

Den Forschern der ältesten technischen Universität Russlands steht ein neues Labor für die Entwicklung von Gas- und Gaskondensatbohrungen zur Verfügung. Es verfügt über eine hochmoderne Ausrüstung, die dazu beitragen wird, die Grundlagenforschung zu Gashydratbildungsprozessen auf ein neues Qualitätsniveau zu heben. Forpost untersuchte die Relevanz dieses Forschungsbereichs und die Rolle der deutsch-russischen Partnerschaft bei der Förderung dieses Bereichs.

Was sind Gashydrate?

Gashydrate sind molekulare Verbindungen aus Wasser und Methan, die durch eine Kombination aus niedrigen Temperaturen und hohem Druck entstehen. In der Natur kommen sie entweder im Permafrost oder in tiefen Gewässern vor und sind daher von vornherein schwer zu erschließen. Gleichzeitig zeigt eine grobe Schätzung der weltweiten Gashydratvorkommen, dass sie wesentlich mehr Gas enthalten als konventionelle Vorkommen.

Die Aussicht auf eine praktisch unbegrenzte Primärenergiequelle beschäftigt Wissenschaftler, Politiker und Geschäftsleute schon seit Jahrzehnten. Im Jahr 2013 haben die Japaner sogar eine erfolgreiche Offshore-Pilotproduktion von Methan aus Gashydraten durchgeführt. Auch in den USA, Kanada und mehreren anderen Ländern werden derzeit Studien durchgeführt. Ihr Ziel ist es, die Kosten für einen auf diese ungewöhnliche Weise gewonnenen Rohstoff auf ein wirtschaftlich vertretbares Niveau zu senken.

Bislang funktioniert das nicht. Trotzdem hat es niemand eilig, die Idee aufzugeben und sich von der Umsetzung zu verabschieden. Viele Experten führen als Beispiel die "Schiefergasrevolution" an, die es den USA ermöglichte, die Kohlenwasserstoffproduktion erheblich zu steigern und zu einem wichtigen Exporteur fossiler Brennstoffe zu werden. Auch vor zehn Jahren glaubten nicht viele an seinen Erfolg. Die Analogie zu den Gashydraten ist also durchaus angebracht.

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Ihre Untersuchung, die notwendig ist, um die Energiesicherheit künftiger Generationen zu gewährleisten, ist jedoch auch heute noch von praktischer Bedeutung. Denn Wasser- und Methanverbindungen bilden sich nicht nur in natürlichen Ökosystemen, sondern auch in Gaspipelines und sogar in Betriebsbohrungen. Dies führt zu einer Verkürzung der Überholungsfristen.

"Zurzeit gibt es in Russland keine Technologien zur Erschließung von Gashydratvorkommen. Daher ist die Einrichtung eines neuen Labors ein großer Schritt, der es uns ermöglichen wird, einen Beitrag zu einem so vielversprechenden Forschungsbereich zu leisten, in dem praktisch alle technologisch entwickelten Länder tätig sind. Wenn es darum geht, die Bildung von Gashydraten in Rohrleitungen zu bekämpfen, wird Methylalkohol häufig verwendet. Aber erstens ist es ein starkes kumulatives Gift, und zweitens führt die Notwendigkeit seines Kaufs und Transports oft zu erhöhten Kosten für spezialisierte Unternehmen. Die Unternehmen sind heute sehr daran interessiert, das Risiko von Hydratpfropfen zu verringern. Unsere Forschung wird also definitiv gefragt sein", sagte Michail Dwoinikow, Direktor des Arktis-Forschungszentrums an der Bergbauuniversität, zu dem das neue Labor gehört.

Russisch-Deutsche Zusammenarbeit

Jens Pfeiffer, Gründer und Chefkonstrukteur der deutschen PSL Systemtechnik, nahm an der Eröffnungsfeier des Labors "Gas- und Gaskondensatbohrlochentwicklung" teil. Zu den Kunden zählen die weltweit führenden Forschungszentren, darunter die Universität Stavanger und das IFP in Katar, die Dienstleistungsunternehmen Schlumberger, Halliburton und Baker Hughes sowie große Öl- und Gaskonzerne wie ENI, ExxonMobile, BP, Chevron und Shell. Die Bergbauuniversität St. Petersburg verfügt nun auch über Geräte, die zum Industriestandard in der Gashydratforschung geworden sind.

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"Die Verfügbarkeit moderner Geräte, insbesondere der Systemtechnik GHA-350, die wir gemeinsam mit Herrn Pfeiffer installiert haben, ermöglicht es uns, das wissenschaftliche Aufgabenspektrum zu erweitern und die Zusammenarbeit mit unseren Hochschulpartnern zu intensivieren. Wir planen Forschungsarbeiten in Bereichen wie der Gewinnung von Gashydraten unterschiedlicher Zusammensetzung unter isothermen und isobarisch-isothermen Bedingungen, der Methanextraktion aus Gashydraten in ihrem natürlichen Vorkommen, der Prüfung thermodynamischer und kinetischer Hemmstoffe für die Hydratbildung und vielen anderen", so Kirill Kupavykh, Exekutivdirektor des Arktischen Wissenschaftszentrums.

Er wies darauf hin, dass 2022 ein entsprechendes Abkommen mit Gazprom unterzeichnet werden soll, das an der Entwicklung und Einführung neuer Technologien und technischer Mittel interessiert ist, um die Risiken der Gashydratbildung beim Betrieb des Chayanda-Feldes zu verringern. Ziel der Zusammenarbeit ist die Erarbeitung von Vorschriften für die Erschließung von Niedertemperatur-Lagerstätten, die Empfehlungen zur Vermeidung der Bildung von Gashydraten im Bohrloch enthalten. Eine weitere Aufgabe der Wissenschaftler besteht darin, neue Technologien für die Erschließung von Gashydratvorkommen zu entwickeln, wobei die besonderen Betriebsbedingungen der Bohrungen im Norden der Region Tjumen sowie die chemische Zusammensetzung des Gases, das aus dem Untergrund der Polarregion gewonnen werden soll, zu berücksichtigen sind.

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Teil des Systems zur Verbesserung des Forschungs- und Bildungsumfelds

Das neue Labor ist kein Einzelbeispiel für die Maßnahmen, die die Leitung der Bergbauuniversität St. Petersburg ergriffen hat, um ein Umfeld zu schaffen, das die Wissenschaftler motiviert, ernsthaft zu forschen, und ihnen ermöglicht, ihr volles Potenzial auszuschöpfen. Allein im Jahr 2021 wurden hier 32 Labore von Grund auf neu geschaffen oder modernisiert, die Teil von sechs großen Forschungszentren von Weltrang wurden. An diesen Standorten sind alle hauptamtlichen Wissenschaftler, Lehrkräfte, Studenten und Doktoranden der Universität vertreten, die zu ähnlichen Themen forschen.

Die Forschungsinteressen der Mitarbeiter des Bergbauinstituts sind vielfältig. Dazu gehören die Steigerung der Rentabilität des Abbaus und der Verarbeitung von Rohstoffen, die Erhöhung der Energieeffizienz der Produktion, die Minimierung der technogenen Umweltbelastung, die Reproduktion der mineralischen Rohstoffbasis und eine Reihe weiterer Bereiche. Dazu gehört nun auch die Untersuchung von Gashydraten.

Die Aufgabe bleibt jedoch unabhängig vom Thema dieselbe: bei wissenschaftlichen Experimenten ein zuverlässiges Ergebnis zu erhalten, auf dieser Grundlage ein innovatives Produkt zu schaffen und es in die Produktion einzuführen.