In den Tiefen des Meeresbodens nach Kohlenwasserstoffen suchen
Ungeachtet erheblicher Fortschritte kann Europa noch nicht seinen gesamten Energiebedarf aus erneuerbaren Ressourcen decken. Solange sich das nicht ändert, stellen fossile Brennstoffe weiterhin eine wichtige Energiequelle dar. Aber das bedeutet nicht, dass in Europa keine saubereren Formen fossiler Brennstoffe zum Einsatz kommen können. „Die europäischen Volkswirtschaften sowie die Bürgerinnen und Bürger brauchen Energie, die nachhaltig und erschwinglich ist und eine sichere und zuverlässige Versorgung bietet“, sagt Jens Kallmeyer, Geomikrobiologe am Helmholtz-Zentrum für Geoforschung(öffnet in neuem Fenster).
Erdgas: alle Kriterien erfüllt
Erdgas verursacht nicht nur weniger Emissionen als andere auf fossilen Brennstoffen basierende Energieformen, sondern ist auch eine direkt hier in Europa vorhandene Ressource. Die Herausforderung besteht darin, dass Europa ein dichtbesiedelter Kontinent ist, was es erschwert, Energiereserven zu erkunden. „Die Herstellung eines Gleichgewichts zwischen der Untersuchung von Energierohstofflagerstätten und Energieerzeugung und dem verantwortungsvollen Umgang mit Umweltressourcen wird auch in den kommenden Jahren eine Herausforderung bleiben“, fügt Kallmeyer hinzu. Die Arbeit des EU-finanzierten Projekts PROSPECTOMICS(öffnet in neuem Fenster) trägt zur Realisierung eines solchen Gleichgewichts bei.
Auf innovativen Wegen unauffällige Kohlenwasserstofflagerstätten finden
In europäischen Gewässern wird die Suche nach Öl- und Gasvorkommen durch strenge Umweltverordnungen eingeschränkt, und Tiefbohrungen können unerschwinglich teuer sein. Deswegen entschloss sich das Team des Projekts PROSPECTOMICS dazu, die Oberfläche des Meeresbodens zu erkunden. Laut Kallmeyer, der als Hauptforscher fungiert, weist jede Öl- und Gaslagerstätte ein gewisses Maß an Leckagen auf. Die aufsteigenden Kohlenwasserstoffe können an der Oberfläche vielfältige geologische Erscheinungsformen hinterlassen, da sie eine Energiequelle für das Leben am Meeresboden darstellen. Während sichtbare natürliche Sickerstellen schon früher zur Kohlenwasserstofferkundung genutzt wurden, erreichen nicht alle aufsteigenden Leckagen den Meeresboden. „Im Untergrund können geringe Mengen an austretenden Kohlenwasserstoffen eine unsichtbare Veränderung der Struktur der mikrobiellen Gemeinschaft und der Stoffwechselprozesse bewirken, ohne dass sich dies sichtbar an der Oberfläche manifestiert“, erklärt Kallmeyer. „Unser Ziel besteht darin, innovative Methoden zu entwickeln, um diese unauffälligen Stellen aufzuspüren.“ Diese Detektion wird mithilfe modernster „Omik“-Verfahren und detaillierter Biogeochemie erfolgen. „Anhand der Kombination aus Umwelt-„Omik“ mit kontextuellem Wissen über die chemische Umgebung werden wir in der Lage sein, Sedimentproben aus den oberen drei Metern des Meeresbodens zu analysieren“, erläutert Kallmeyer.
Riesige Datenmengen mit maschinellem Lernen analysieren
Infolge des Einsatzes dieser Verfahren wurden riesige Datenmengen generiert, die mithilfe maschinellen Lernens und Vorhersagemodellen analysiert werden müssen. Das Projektteam hat jedoch aufgrund einer durch die COVID-19-Pandemie verursachten erheblichen Verzögerung erst jetzt mit der Auswertung dieser Daten begonnen. Abgesehen davon wurden im Zuge des Projekts dennoch einige wichtige Erkenntnisse erbracht. Beispielsweise wurde festgestellt, dass die Mikroorganismen in den entnommenen Sedimentkernen auch dann noch den erhöhten Eintrag chemischer Energie widerspiegeln, wenn die aus diesen Lagerstätten austretenden Kohlenwasserstoffe unterhalb der Entnahmetiefe bereits vollständig aufgebraucht worden sind.
Kohlenwasserstoffexploration bei minimaler Umweltbelastung
Obwohl noch mehr Arbeit zu leisten ist, hat das Team des Projekts PROSPECTOMICS einen echten Multiomikdatensatz mit reinen Parallelproben geschaffen, der direkte Vergleiche zulässt. „Das hat es in dieser Auflösung noch nie zuvor gegeben“, bekräftigt Kallmeyer. Daher zeigt sich das Projektteam zuversichtlich, dass es gut aufgestellt ist, um ein biologisch basiertes Instrument zum schnellen und minimalinvasiven Screening selbst kleinerer Kohlenwasserstoffaustritte in Meeressedimenten zu konzipieren. „Mit der Bereitstellung einer Reihe von biologischen ‚Fingerabdrücken‘ kann unser Instrument dazu beitragen, die Kohlenwasserstoffexploration bei minimaler Beeinträchtigung der Umwelt zu lenken und kleinere Leckagen in Rohrleitungen nachzuweisen“, schließt Kallmeyer.
