Marine Biogeochemie


Teilprojekt A1- Hydroakustik

Die Genese von Gashydraten ist meist an die Verfügbarkeit von freiem Gas gekoppelt. Austritte von Gasblasen und –fahnen am Meeresboden sind deshalb ein starker Indikator für Hydratvorkommen im Untergrund. Gasblasen in der Wassersäule sind mit hydroakustischen Methoden am besten zu erkennen; ein rationelles Verfahren bietet der Einsatz von Fächersonaren (Fächerecholoten).  Ziel des Teilprojektes A1 ist es, Algorithmen und Visualisierungstechniken zu entwickeln, um eine routinemäßige schnelle Erkennung und sichere Lokalisierung von Gasblasen in der Wassersäule mithilfe von portablen Fächerecholotsystemen zu ermöglichen.

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Teilprojekt A2- Geophysik

Der Teilprojektbereich A2 befasst sich mit geophysikalischen Methoden zur Exploration von zum Abbau und gleichzeitiger CO2-Verklappung geeigneten Gashydratlagerstätten. Dafür sollen sowohl seismische

(TP A2.1, Geophysik-Vermessung von Hydratvorkommen als CO2-Deponie mittels tief-geschleppter Streamer (DTMCS))

als auch elektromagnetische

(TP A2.2, Aktive Elektromagnetik zur Evaluierung und Quantifizierung von Gashydratvorkommen)

Methoden optimiert und eingesetzt werden.


Teilprojekt A3- Bohrtechnologie

Im Teilprojekt A3 sollen Bohrgeräte mit Autoklav-Technologie zur Beprobung von Hydratvorkommen entwickelt und eingesetzt werden. Zur Bewertung der Qualität einer Gashydrat-Lagerstätte, die die Verteilung der Gashydrate innerhalb der Vorkommen sowie die zu ermittelnden Gashydrat-Konzentrationen berücksichtig, ist der Einsatz von Bohrtechnologie unerlässlich. Da Gashydrate sich bei der Druckentlastung und Erwärmung im Bohrstrang zersetzen und das frei werdende Gas sich verflüchtigt, ist zum Erhalt der Gashydratproben eine spezielle Autoklav-Bohrtechnologie notwendig, die eine Quantifizierung des Methanhydrats ermöglicht.

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Teilprojekt A4- Modellierung

Die Bildung submariner Gashydrate und ihre räumliche Verteilung im Untergrund hängt von einer Vielzahl sensitiver Parameter ab (z.B. in situ Methan-Bildungsraten; Zufluß gelösten und gasförmigen Methans; Existenz von Aufstiegswegen; Porosität und Permeabilität der Sedimente). Derzeit ist die Quantifizierung der Vorkommen daher noch immer großen Unsicherheiten unterworfen. Im beantragten Projekt soll die Bildung von Gashydraten für ausgewählte Regionen anhand numerischer Modelle simuliert und so ihre 3D Verteilung in den Sedimenten ermittelt werden. Hierbei soll neben der räumlichen Verteilung auch die zeitliche Dynamik hinsichtlich der langfristigen Stabilität von Gashydratvorkommen untersucht werden.

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Teilprojekt B1- Numerische Simulation

Im Teilprojekt B1 soll ein 3D numerisches Modell zur Beschreibung des Abbaus von Methanhydraten bei gleichzeitiger CO2-Sequestrierung entwickelt werden. Verschiedene Fördertechnologien und Lagerstätten-Typen werden dabei betrachtet und hinsichtlich ihrer Effizienz geprüft. Durch validierte, mathematische  Simulationsmodelle wird die Maßstabsübertragung von Daten aus Experimenten in Labor und Technikum sowie der Literatur erreicht.

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Teilprojekt B2- Drucklaborexperimente

Methanhydrate sollen im Labor mit CO2 umgesetzt werden, um Erdgas (Methan) aus den Hydraten zu gewinnen und das CO2 als Hydrat zu speichern. Diese Reaktion ist thermodynamisch begünstigt, da CO2-Hydrate unter den Druck- und Temperaturbedingungen im Meeresboden stabiler sind als  Methanhydrate.

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Teilprojekt B3- Pellettransport

Aus Gashydraten auf See gewonnenes Erdgas muss gelagert und in effizienter, kostengünstiger Weise transportiert werden. In diesem Teilprojekt wird versucht, die Käfigstruktur von Gashydraten als hocheffektives Speichermedium zu verwenden. Hierbei soll der Effekt der „anomal langsamen Zersetzung“ zur Stabilisierung ausgenutzt werden. Bei Umgebungsdruck und Temperaturen nur wenige Grad unterhalb des Schmelzpunktes von Eis befinden sich Gashydrate in einem Bereich anomal langsamer Zersetzung. Unter diesen Bedingungen kann sich an der Oberfläche der Gashydrat-Pellets ein Eisfilm bilden, durch den der Zeitraum einer vollständigen Zersetzung von wenigen Minuten bis hin zu Wochen oder Monaten ausgedehnt wird. In dieser Form soll dann der Schifftransport zu den Abnahmestätten an der Küste erfolgen.

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