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Feb 19, 2024

Hydraulic Fracturing 101

Ein Überblick über den Fracking-Prozess und die Probleme und Auswirkungen im Zusammenhang mit diesem Öl- und Gasgewinnungsprozess. Geologische Formationen können große Mengen Öl oder Gas enthalten, weisen jedoch eine geringe Fließgeschwindigkeit auf

Ein Überblick über den Fracking-Prozess und die Probleme und Auswirkungen im Zusammenhang mit diesem Öl- und Gasgewinnungsprozess.

Geologische Formationen können große Mengen Öl oder Gas enthalten, weisen jedoch aufgrund geringer Permeabilität oder aufgrund von Schäden oder Verstopfungen der Formation während des Bohrens eine schlechte Durchflussrate auf. Dies gilt insbesondere für dichte Sande, Schiefer und Methanformationen aus Kohleflözen.

Hydraulic Fracturing (auch bekannt alsFracking , was sich auf „Knacken“ reimt) regt die Bohrung von Bohrlöchern in diesen Formationen an, was eine rentable, ansonsten unerschwinglich teure Förderung ermöglicht. Innerhalb des letzten Jahrzehnts hat die Kombination von hydraulischem Fracking mit horizontalem Bohren Schiefervorkommen im ganzen Land erschlossen und groß angelegte Erdgasbohrungen in neue Regionen gebracht.

Der Fracking-Prozess findet statt, nachdem ein Bohrloch gebohrt und ein Stahlrohr (Futterrohr) in das Bohrloch eingeführt wurde. Die Verrohrung ist innerhalb der Zielzonen, die Öl oder Gas enthalten, perforiert, sodass die Frakturierungsflüssigkeit beim Einspritzen in das Bohrloch durch die Perforationen in die Zielzonen fließt.

Letztendlich ist die Zielformation nicht in der Lage, die Flüssigkeit so schnell aufzunehmen, wie sie injiziert wird. An diesem Punkt führt der erzeugte Druck dazu, dass die Formation reißt oder bricht. Sobald die Brüche entstanden sind, hört die Injektion auf und die Bruchflüssigkeiten beginnen zurück an die Oberfläche zu fließen.

Als Stützmittel bezeichnete Materialien (z. B. meist Sand oder Keramikperlen), die als Teil der Frac-Flüssigkeitsmischung injiziert wurden, verbleiben in der Zielformation, um die Risse offen zu halten.

Typischerweise wird eine Mischung aus Wasser, Stützmitteln und Chemikalien in die Gesteins- oder Kohleformation gepumpt. Es gibt jedoch auch andere Möglichkeiten, Brunnen aufzubrechen. Manchmal entstehen Brüche durch das Einspritzen von Gasen wie Propan oder Stickstoff, und manchmal kommt es gleichzeitig zu einer Ansäuerung mit dem Bruch. Beim Ansäuern wird Säure (normalerweise Salzsäure) in die Formation gepumpt, um einen Teil des Gesteinsmaterials aufzulösen, Poren zu reinigen und Gas und Flüssigkeit leichter in das Bohrloch strömen zu lassen.

Einige Studien haben gezeigt, dass mehr als 90 % der Fracking-Flüssigkeiten unter der Erde verbleiben können. Gebrauchte Fracking-Flüssigkeiten, die an die Oberfläche zurückkehren, werden oft als Flowback bezeichnet. Diese Abfälle werden vor der Entsorgung typischerweise in offenen Gruben oder Tanks am Bohrstandort gelagert.

Der Prozess des Bohrlochbruchs ist alles andere als harmlos. Die folgenden Abschnitte bieten einen Überblick über einige der Probleme und Auswirkungen im Zusammenhang mit dieser Bohrlochstimulationstechnik.

Im Jahr 2010 schätzte die US-Umweltschutzbehörde, dass jedes Jahr 70 bis 140 Milliarden Gallonen Wasser zum Aufbrechen von 35.000 Bohrlöchern in den Vereinigten Staaten verbraucht werden. Das entspricht etwa dem jährlichen Wasserverbrauch von 40 bis 80 Städten mit jeweils 50.000 Einwohnern. Bei der Bruchbehandlung in Kohleflöz-Methanbrunnen werden zwischen 50.000 und 350.000 Gallonen Wasser pro Brunnen verbraucht, während tiefere horizontale Schieferbrunnen zwischen 2 und 10 Millionen Gallonen Wasser verbrauchen können, um einen einzelnen Brunnen aufzubrechen. Die Gewinnung so großer Wassermengen für das Fracking hat Bedenken hinsichtlich der ökologischen Auswirkungen auf aquatische Ressourcen sowie der Entwässerung von Grundwasserleitern geweckt.

Schätzungen zufolge sind für den Transport von zwei bis fünf Millionen Gallonen Wasser (Frisch- oder Abwasser) 1.400 LKW-Fahrten erforderlich. Das für die hydraulische Frakturierung verwendete Wasser erschöpft also nicht nur die Süßwasservorräte und beeinträchtigt den aquatischen Lebensraum, sondern der Transport so großer Wassermengen führt auch lokal zu Problemen in den Bereichen Luftqualität, Sicherheit und Straßenreparatur.

Herkömmliche Öl- und Gasbohrungen verbrauchen durchschnittlich 300.000 Pfund Stützmittel, Kohleflözbruchbehandlungen verbrauchen zwischen 75.000 und 320.000 Pfund Stützmittel und Schiefergasbohrungen können mehr als 4 Millionen Pfund Stützmittel pro Bohrloch verbrauchen.

Frac-Sandminen schießen im ganzen Land aus dem Boden, von Wisconsin bis Texas, und bringen ihre ganz eigenen Auswirkungen mit sich. Der Abbau von Sand zur Verwendung als Stützmittel hat eine Reihe von Auswirkungen, darunter Wasserverbrauch und Luftemissionen sowie potenzielle Gesundheitsprobleme im Zusammenhang mit kristallinem Siliziumdioxid.

Zusätzlich zu großen Wassermengen werden in hydraulischen Fracking-Flüssigkeiten eine Vielzahl von Chemikalien verwendet. Die Öl- und Gasindustrie sowie Handelsgruppen weisen schnell darauf hin, dass Chemikalien typischerweise nur 0,5 bis 2,0 % des Gesamtvolumens der Fracking-Flüssigkeit ausmachen. Wenn jedoch Millionen Gallonen Wasser verbraucht werden, ist die Menge an Chemikalien pro Fracking-Vorgang sehr groß. Beispielsweise würde ein 4-Millionen-Gallonen-Fracturing-Vorgang 80 bis 330 Tonnen Chemikalien verbrauchen.[1]

Als Teil des Entwurfs der ergänzenden allgemeinen Umweltverträglichkeitserklärung (SGEIS) des Staates New York in Bezug auf Horizontalbohrungen und großvolumiges hydraulisches Frakturieren im Marcellus-Schiefer hat das Ministerium für Umweltschutz eine Liste der Chemikalien und Zusatzstoffe zusammengestellt, die beim hydraulischen Frakturieren verwendet werden. Die folgende Tabelle enthält Beispiele für verschiedene Arten von hydraulischen Fracking-Additiven, die für den Einsatz in New York vorgeschlagen werden. Chemikalien in Klammern [ ] wurden nicht für die Verwendung in diesem Staat vorgeschlagen, es ist jedoch bekannt, dass sie in anderen Staaten oder Schieferformationen verwendet werden.

Es ist bekannt, dass viele Frakturierungsflüssigkeitschemikalien für Menschen und Wildtiere giftig sind und einige krebserregend sind. Zu den potenziell giftigen Substanzen gehören Erdöldestillate wie Kerosin und Dieselkraftstoff (die Benzol, Ethylbenzol, Toluol, Xylol, Naphthalin und andere Chemikalien enthalten); polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe; Methanol; Formaldehyd; Ethylenglykol; Glykolether; Salzsäure; und Natriumhydroxid.

Sehr kleine Mengen mancher Fracking-Chemikalien können Millionen Gallonen Wasser verunreinigen. Laut der Environmental Working Group enthalten erdölbasierte Produkte, die als Erdöldestillate bekannt sind, wie z. B. Kerosin (auch bekannt als mit Wasserstoff behandelte leichte Destillate, Testbenzin und Erdöldestillatmischungen), wahrscheinlich Benzol, ein bekanntes menschliches Karzinogen, das in Wasser giftig ist in Mengen von mehr als fünf Teilen pro Milliarde (oder 0,005 Teilen pro Million).

Andere Chemikalien wie 1,2-Dichlorethan sind flüchtige organische Verbindungen (VOCs). Es wurde gezeigt, dass flüchtige organische Bestandteile in Rückflussabfällen aus der Spaltflüssigkeit in Mengen vorhanden sind, die über den Trinkwassernormen liegen. Beispielsweise haben Tests von Rückflussproben aus Texas Konzentrationen von 1,2-Dichlorethan von 1.580 ppb ergeben, was mehr als dem 316-fachen des maximalen Schadstoffgehalts der EPA für 1,2-Dichlorethan im Trinkwasser entspricht.

VOCs stellen im Wasser nicht nur ein Gesundheitsrisiko dar, sondern können aufgrund ihrer Flüchtigkeit auch leicht in die Luft gelangen. Laut Forschern des Center for Healthy Environments and Communities der University of Pittsburgh gelangen organische Verbindungen, die durch den Frac-Flowback oder das produzierte Wasser an die Oberfläche gebracht werden, oft in offene Aufstaubecken (Frac-Teiche), wo die flüchtigen organischen Chemikalien in die Luft ausgasen können.

Wenn Unternehmen einen Überschuss an ungenutzten hydraulischen Fracking-Flüssigkeiten haben, verwenden sie diese entweder an einem anderen Arbeitsplatz oder entsorgen sie. Einige Materialsicherheitsdatenblätter (MSDS) enthalten Informationen zu Entsorgungsmöglichkeiten für Fracking-Flüssigkeiten und Additive. Die folgende Tabelle fasst die Entsorgungsaspekte zusammen, die das Unternehmen Schlumberger Technology Corp. („Schlumberger“) in seinen Sicherheitsdatenblättern aufführt.[2]

Wie in der Tabelle zu sehen ist, empfiehlt Schlumberger, dass viele Frakturierungsflüssigkeitschemikalien in Sondermülldeponien entsorgt werden. Dieselben Flüssigkeiten (in verdünnter Form) dürfen jedoch direkt in oder neben USDWs injiziert werden. Gemäß dem Safe Drinking Water Act dürfen gefährliche Abfälle nicht in USDWs eingeleitet werden. Selbst wenn gefährliche Abfälle decharakterisiert werden (z. B. mit Wasser verdünnt werden, sodass sie ungefährlich werden), müssen Abfälle immer noch in eine Formation injiziert werden, die unterhalb des USDW liegt.

Offensichtlich enthalten einige hydraulische Fracking-Flüssigkeiten Chemikalien, die als „gefährliche Abfälle“ gelten. Selbst wenn diese Chemikalien verdünnt werden, ist es unverständlich, dass die EPA zulässt, dass diese Substanzen direkt in unterirdische Trinkwasserquellen injiziert werden.

Die Exposition von Menschen gegenüber Fracking-Chemikalien kann durch die Aufnahme verschütteter und in Trinkwasserquellen gelangter Chemikalien, durch direkten Hautkontakt mit den Chemikalien oder Abfällen (z. B. durch Arbeiter, Notfallhelfer oder medizinisches Fachpersonal) oder durch Einatmen von Dämpfen aus rückfließenden Abfällen erfolgen in Gruben oder Tanks gelagert.

Im Jahr 2010 veröffentlichten Theo Colborn und drei Co-Autoren einen Artikel mit dem Titel Natural Gas Operations from a Public Health Perspective. Colborn und ihre Co-Autoren haben Informationen zu gesundheitlichen Auswirkungen von 353 Chemikalien zusammengefasst, die zum Bohren und Brechen von Erdgasquellen in den Vereinigten Staaten verwendet werden. Die gesundheitlichen Auswirkungen wurden in 12 Kategorien eingeteilt: Haut, Augen und Sinnesorgane, Atemwege, Magen-Darm-Trakt und Leber, Gehirn und Nervensystem, Immun-, Nieren-, Herz-Kreislauf- und Blut-, Krebs-, mutagene, endokrine Störungen, andere und ökologische Auswirkungen. Die folgende Grafik veranschaulicht die möglichen gesundheitlichen Auswirkungen der 353 erdgasbezogenen Chemikalien, für die Colborn und ihre Co-Autoren Daten zu gesundheitlichen Auswirkungen sammeln konnten.

Colborns Artikel enthält eine Liste von 71 besonders schädlichen Bohr- und Fracking-Chemikalien, also solchen, die mit zehn oder mehr gesundheitlichen Auswirkungen verbunden sind.

Chemikalien für Erdgasbohrungen und hydraulisches Brechen mit 10 oder mehr gesundheitlichen Auswirkungen

Während sich Colborn und ihre Mitarbeiter auf Chemikalien konzentrierten, die bei der Erdgasförderung verwendet werden, sind die Chemikalien, die zum Aufbrechen von Ölquellen verwendet werden, sehr ähnlich oder gleich. Ein Blick auf einige der Ölquellen, die im Bakken Shale in North Dakota erschlossen wurden, zeigt, dass die Fracking-Flüssigkeitsmischungen einige der Chemikalien enthalten, die laut Colborn das Potenzial haben, zehn oder mehr gesundheitsschädliche Auswirkungen zu haben. Auf der FracFocus-Website veröffentlichte Informationen über hydraulische Frakturierungsflüssigkeitschemikalien deuten darauf hin, dass Ölquellen im Bakken-Schiefer giftige Chemikalien wie mit Wasserstoff behandeltes leichtes Destillat, Methanol, Ethylenglykol, 2-Butoxyethanol (2-BE), Phosphonium und Tetrakis(hydroxymethyl)sulfat ( auch bekannt als Phosphonsäure), Essigsäure, Ethanol und Naphthalin.[3]

Seit 2010 hat Earthworks eine Reihe von Gesundheitsstudien im ganzen Land durchgeführt, mit Schwerpunkt auf Kalifornien, Pennsylvania und Texas.

Durch das Verschütten von Fracking-Chemikalien und -Abfällen beim Transport, bei Fracking-Vorgängen und bei der Abfallentsorgung wurden Böden und Oberflächengewässer kontaminiert. Im Jahr 2013 kam es allein in Colorado zu 41 Auswirkungen auf das Oberflächenwasser. In diesem Abschnitt finden Sie einige Beispiele für Leckagen im Zusammenhang mit der hydraulischen Frakturierung, die zu Auswirkungen auf die Umwelt geführt haben.

Wie bereits erwähnt, wird hydraulisches Fracking in vielen Produktionsgebieten für Kohleflözmethan (CBM) eingesetzt. Einige Kohleflöze enthalten Grundwasser von ausreichend hoher Qualität, um als unterirdische Trinkwasserquellen (USDWs) zu gelten.

Im Jahr 2004 veröffentlichte die US-Umweltschutzbehörde (EPA) eine Abschlussstudie zur Bewertung der Auswirkungen auf unterirdische Trinkwasserquellen durch hydraulisches Brechen von Methanlagerstätten im Kohleflöz. In der Studie stellte die EPA fest, dass zehn von elf CBM-Becken in den USA zumindest teilweise innerhalb von USDWs liegen. Darüber hinaus stellte die EPA fest, dass in einigen Fällen hydraulische Fracking-Chemikalien im Rahmen normaler Fracking-Vorgänge direkt in USDWs injiziert werden.

Von der EPA im Entwurf ihrer Studie durchgeführte Berechnungen zeigen, dass mindestens neun Hydrofracking-Chemikalien in oder in der Nähe von USDWs in Konzentrationen injiziert werden können, die eine Gefahr für die menschliche Gesundheit darstellen. Die folgende Tabelle ist eine Reproduktion der Daten aus dem EPA-Studienentwurf. Wie in der Tabelle zu sehen ist, können Chemikalien in Konzentrationen eingespritzt werden, die zwischen dem 4- und fast 13.000-fachen der akzeptablen Konzentration im Trinkwasser liegen.

Die Injektion dieser Chemikalien stellt nicht nur eine kurzfristige Gefahr für die Trinkwasserqualität dar, es ist auch durchaus möglich, dass diese Fracking-Flüssigkeiten langfristige negative Folgen für USDWs haben könnten. Laut der EPA-Studie, Studien der Öl- und Gasindustrie sowie Interviews mit Industrie und Regulierungsbehörden könnten 20 bis 85 % der Frakturierungsflüssigkeiten in der Formation verbleiben, was bedeutet, dass die Flüssigkeiten noch über Jahre hinweg eine Quelle der Grundwasserverschmutzung darstellen könnten kommen.

Die möglichen langfristigen Folgen von Entwässerung und hydraulischem Fracking auf die Wasserressourcen wurden von einem professionellen Hydrogeologen zusammengefasst, der 32 Jahre lang beim US Geological Survey tätig war:

Das größte Kontaminationsrisiko besteht bei den Kohleflözgrundwasserleitern, die derzeit als Trinkwasserquellen genutzt werden. Im Powder River Basin (PRB) beispielsweise sind die Kohleflöze die besten Grundwasserleiter. Die CBM-Produktion im PRB wird die meisten dieser Wasserbrunnen zerstören. BLM prognostiziert Absenkungen, die die Wasserbrunnen in der Kohle unbrauchbar machen werden, da der Wasserstand um 600 bis 800 Fuß sinken wird. Es wird erwartet, dass die CBM-Produktion im PRB bis zum Jahr 2020 weitgehend beendet sein wird. Bis zum Jahr 2060 werden sich die Wasserstände in den Kohleflözen voraussichtlich auf 95 % ihres aktuellen Niveaus erholt haben; Die Kohleflöze werden wieder zu nützlichen Grundwasserleitern. Allerdings könnte eine Kontamination im Zusammenhang mit der Hydrofrakturierung im Becken die Brauchbarkeit der Grundwasserleiter für eine zukünftige Nutzung gefährden.

Wie bereits erwähnt, verbleiben mehr als 90 % der Fracking-Flüssigkeiten im Boden. Einige Bruchgele bleiben in der Formation gestrandet, selbst wenn Unternehmen versucht haben, die Gele mit Wasser und starken Säuren auszuspülen. Studien zeigen außerdem, dass Gelbildner in hydraulischen Frakturierungsflüssigkeiten die Durchlässigkeit von Kohle verringern, was das Gegenteil von dem ist, was hydraulisches Frakturieren bewirken soll (dh die Durchlässigkeit der Kohleformationen erhöhen). Weitere ähnliche, unerwünschte Nebenwirkungen der wasser- und chemikalienbasierten Frakturierung sind: Feststoffe, die die Risse verstopfen; Wassereinlagerungen in der Formation; und chemische Reaktionen zwischen den Formationsmineralien und Stimulationsflüssigkeiten. All dies führt zu einer Verringerung der Durchlässigkeit in den geologischen Formationen.

Weitere Einzelheiten zu den Studien, die sich mit gestrandeten Fracking-Flüssigkeiten und dem Potenzial von Hydraulic Fracturing für Auswirkungen auf unterirdische Trinkwasserquellen befasst haben, finden Sie in „Our Drinking Water at Risk“, unserem Bericht der EPA-Studie über die Auswirkungen von Hydraulic Fracturing auf Methanlagerstätten in Kohleflözen auf Trinkwasser.

In vielen Öl- und Gasförderregionen hat sich die Luftqualität durch die zunehmende Förderung verschlechtert. In Texas wurden beispielsweise hohe Benzolwerte in der Luft in der Nähe von Bohrlöchern in den Barnett Shale-Gasfeldern gemessen. Diese flüchtigen Luftgifte können aus einer Vielzahl von Gasfeldquellen wie Separatoren, Dehydratoren, Kondensatoren, Kompressoren, verschütteten Chemikalien sowie undichten Rohren und Ventilen stammen.

Zunehmend werden Untersuchungen zu den potenziellen Luftemissionen durchgeführt, die während der Rückströmungsphase des Frackings freigesetzt werden, wenn das Abwasser an die Oberfläche zurückkehrt. Schiefer enthält zahlreiche organische Kohlenwasserstoffe, und bei Schiefergasbohrungen, Bohrlochstimulationen (z. B. Hydraulic Fracturing) und Bohrlochüberholungen werden zusätzliche Chemikalien in den Untergrund injiziert.

Das Pittsburgh University Center for Healthy Environments and Communities (CHEC) hat untersucht, wie organische Verbindungen im Schiefer bei Fracking- und Gasgewinnungsprozessen mobilisiert werden können. Laut den CHEC-Forschern werden diese organischen Verbindungen im Frac-Flowback oder im produzierten Wasser an die Oberfläche gebracht und gelangen oft in offene Aufstaubecken (Frac-Teiche), wo das Abwasser „seine organischen Verbindungen in die Luft ausgast“. Dies wird zu einem Luftverschmutzungsproblem, und die organischen Verbindungen werden jetzt als gefährliche Luftschadstoffe (Hazardous Air Pollutants, HAP) bezeichnet.“

Der erste Entwurf des New Yorker Entwurfs einer ergänzenden Umweltverträglichkeitserklärung im Zusammenhang mit Bohrungen im Marcellus-Schiefer (der nicht mehr online verfügbar ist) enthielt Informationen zur Modellierung potenzieller Luftauswirkungen durch in zentralen Aufstaulagern gelagerte Fracking-Flüssigkeitsabfälle. Eine Analyse befasste sich mit der flüchtigen organischen Verbindung Methanol, die bekanntermaßen in Frakturierungsflüssigkeiten wie Tensiden, Vernetzern, Ablagerungsinhibitoren und Eisenkontrolladditiven vorhanden ist. Der Staat errechnete, dass eine zentralisierte Aufstauung von Rückflussabfällen, die 10 Bohrlöcher (5 Millionen Gallonen Rückfluss pro Bohrloch) versorgt, zu einer jährlichen Emission von 32,5 Tonnen Methanol führen könnte.

Die US-Umweltschutzbehörde EPA berichtet, dass „chronisches Einatmen oder orale Exposition gegenüber Methanol beim Menschen zu Kopfschmerzen, Schwindel, Schwindel, Schlaflosigkeit, Übelkeit, Magenbeschwerden, Bindehautentzündung, Sehstörungen (verschwommenes Sehen) und Blindheit führen kann.“

Tagebaue, Tanks oder Aufstauanlagen, die Rückflussabfälle aus einem Bohrloch aufnehmen, hätten eine viel geringere Emission flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) wie Methanol als Anlagen, die Abfälle aus mehreren Bohrlöchern aufnehmen. Es gibt jedoch zentralisierte Rückflussanlagen wie die von Range Resources in Washington County, Pennsylvania, die für den „Langzeitgebrauch“ konzipiert sind und daher wahrscheinlich Abfälle aus mehr als einer Quelle aufnehmen.

Die New Yorker Luftmodellierung deutete außerdem darauf hin, dass die Emission gefährlicher Luftschadstoffe (HAPs) aus zentralisierten Rückflussaufstauanlagen die Umgebungsluftgrenzwerte 1.000 Meter (3.300 Fuß) von der Aufstauung entfernt überschreiten könnte und dazu führen könnte, dass die Aufstauung als Hauptquelle für HAPs gilt.

Methanol ist nur eines der im Rückflusswasser enthaltenen VOCs. Die kombinierten Emissionen aller flüchtigen organischen Verbindungen (flüchtige organische Verbindungen), die im in zentralisierten Lagerstätten gelagerten Rückfluss vorhanden sind, könnten abhängig von der Zusammensetzung der in den Bohrlöchern verwendeten Frakturierungsflüssigkeiten sehr groß sein. Veröffentlichte Daten über Rückflusswasser aus Brunnen in Pennsylvania zeigen, dass zahlreiche flüchtige organische Chemikalien teilweise in hohen Konzentrationen an die Oberfläche zurückkehren. Das Pennsylvania Department of Environmental Protection suchte nach 70 flüchtigen organischen Verbindungen im Rückfluss, und es wurden 27 verschiedene Chemikalien gefunden.

In einer von Theo Colborn und anderen durchgeführten Analyse der gesundheitlichen Auswirkungen wurde festgestellt, dass 37 % der beim Bohren, Brechen und Fördern von Erdgas verwendeten Chemikalien (für die Gesundheitsdaten verfügbar waren) flüchtig sind und in die Luft gelangen können. Colborn und ihre Co-Autoren verglichen die potenziellen gesundheitlichen Auswirkungen flüchtiger Chemikalien mit solchen Chemikalien, die eher im Wasser vorkommen (d. h. Chemikalien mit hoher Löslichkeit). Sie fanden heraus, dass „weitaus mehr der flüchtigen Chemikalien (81 %) das Gehirn und das Nervensystem schädigen können.“ 71 Prozent der flüchtigen Chemikalien können das Herz-Kreislauf-System und das Blut schädigen, und 66 Prozent können die Nieren schädigen“, was zu einem Profil führt, das „eine höhere Häufigkeit gesundheitlicher Auswirkungen aufweist als die wasserlöslichen Chemikalien“. Die Forscher fügen hinzu, dass die Wahrscheinlichkeit einer Exposition gegenüber flüchtigen Chemikalien steigt, wenn diese eingeatmet, aufgenommen und über die Haut absorbiert werden können.

Die Bewohner des Gasfeldes leiden unter gesundheitlichen Auswirkungen der flüchtigen Chemikalien aus den Gruben.

Berichten zufolge kehren zwischen 25 und 100 % der chemisch versetzten hydraulischen Frakturierungsflüssigkeiten aus dem Marcellus-Schieferabbau an die Oberfläche zurück. Das bedeutet, dass bei einigen Schiefergasquellen Millionen Gallonen Abwasser anfallen, die entweder zur Wiederverwendung aufbereitet oder entsorgt werden müssen.

Mit der Expansion der Branche nimmt auch die Menge des anfallenden Abfalls rapide zu. Zwischen 2010 und 2011 stieg er in Pennsylvania um 70 % auf über 610 Millionen Gallonen.

Die schiere Menge an Abfällen, kombiniert mit hohen Konzentrationen bestimmter Chemikalien im Rückfluss von Fracking-Vorgängen, stellt die Marcellus-Schiefer-Staaten vor große Herausforderungen bei der Abfallbewirtschaftung.

Außerdem hat der US Geological Survey herausgefunden, dass der Rückfluss verschiedene Formationsmaterialien enthalten kann, darunter Solen, Schwermetalle, Radionuklide und organische Stoffe, die die Abwasserbehandlung schwierig und teuer machen können.

Laut einem Artikel in ProPublica hat das Gesundheitsministerium von New York City Bedenken hinsichtlich der Konzentration radioaktiver Stoffe im Abwasser von Erdgasbrunnen geäußert. In einem Brief vom Juli 2009, den ProPublica erhalten hatte, schrieb das Ministerium, dass „die Handhabung und Entsorgung dieses Abwassers ein Problem für die öffentliche Gesundheit darstellen könnte.“ In dem Brief wurde auch darauf hingewiesen, dass der Staat möglicherweise Schwierigkeiten bei der Entsorgung des Abfalls haben könnte, dass in Wasseraufbereitungsanlagen gründliche Tests erforderlich sein werden und dass die Arbeiter möglicherweise ebenso intensiv auf Strahlung überwacht werden müssen wie in Kernkraftwerken.

Zu den Optionen für die Entsorgung von radioaktivem Rückfluss oder produziertem Wasser gehören die unterirdische Injektion in UIC-Bohrlöcher der Klasse II und die externe Behandlung. Die US-Umweltschutzbehörde hat darauf hingewiesen, dass Injektionsentsorgungsbrunnen der UIC-Klasse II in New York ungewöhnlich sind und bestehende Brunnen nicht für die Aufnahme radioaktiver Abfälle zugelassen sind. Injektionsbrunnen der Klasse II wurden auch mit Erdbeben in Verbindung gebracht.

Was die externe Behandlung betrifft, ist nicht bekannt, ob eine der Wasseraufbereitungsanlagen in New York in der Lage ist, radioaktives Abwasser zu behandeln. ProPublica kontaktierte mehrere Werksleiter im Zentrum von New York, die sagten, sie könnten den Abfall nicht annehmen oder seien mit den staatlichen Vorschriften nicht vertraut.

Auch die Regulierungsbehörden des Bundesstaates Pennsylvania und die Erdgasindustrie stehen vor der Herausforderung, die ordnungsgemäße Entsorgung der Millionen Gallonen chemikalienhaltigen Abwassers sicherzustellen, die täglich beim hydraulischen Brechen und bei der Gasproduktion im Marcellus-Schiefer anfallen.

Trinkwasseraufbereitungsanlagen in Pennsylvania sind nicht für die Behandlung und Entfernung vieler Rückflussverunreinigungen ausgestattet, sondern verlassen sich auf die Verdünnung von Chloriden, Sulfaten und anderen Chemikalien in Oberflächengewässern, die für die Trinkwasserversorgung verwendet werden.

Im Herbst 2008 trug die Entsorgung großer Mengen an Rückfluss- und Produktionswasser in öffentlichen Aufbereitungsanlagen (POTWs) zu einem hohen Gesamtgehalt an gelösten Feststoffen (TDS) im Monongahela River und seinen Nebenflüssen in Pennsylvania bei. Studien zeigten, dass neben dem Monongahela River auch viele andere Flüsse und Bäche in Pennsylvania nur sehr begrenzt in der Lage waren, zusätzliches TDS, Sulfat und Chloride aufzunehmen, und dass die hohen Konzentrationen dieser Bestandteile die Wassergemeinschaften schädigten. Untersuchungen von Experten der Carnegie Mellon University und der Pittsburgh Water and Sewer Authority legen nahe, dass die Erdgasindustrie zu erhöhten Bromidwerten in den Flüssen Allegheny und Beaver beigetragen hat. Bromide reagieren mit Desinfektionsmitteln, die in kommunalen Kläranlagen verwendet werden, und bilden bromierte Trihalomethane, die mit verschiedenen Krebsarten und Geburtsfehlern in Verbindung gebracht werden.

Im August 2010 erließ Pennsylvania neue Vorschriften, die die Einleitung von Abwasser aus Gasbohrungen auf 500 Milligramm pro Liter gelöster Feststoffe (TDS) und 250 Milligramm pro Liter Chloride begrenzten. Die Zahl der kommunalen Einrichtungen, die Bohr- und Fracking-Abwasser aufnehmen dürfen, ist von 27 im Jahr 2010 auf 15 im Jahr 2011 gesunken.

Die Entsorgung von Bohr- und Fracking-Abwässern wird weiterhin eine Herausforderung für lokale und staatliche Regierungen darstellen, da im ganzen Land immer mehr Bohrlöcher errichtet werden.

Ein möglicherweise frustrierendes Problem für Oberflächeneigentümer besteht darin, dass es nicht einfach war herauszufinden, welche Chemikalien bei den hydraulischen Fracking-Vorgängen in Ihrer Nachbarschaft verwendet werden. Nach Angaben des Natural Resources Defense Council waren in den späten 1990er und frühen 2000er Jahren Versuche verschiedener Umwelt- und Viehzuchtorganisationen, chemische Zusammensetzungen von hydraulischen Fracking-Flüssigkeiten zu ermitteln, weitgehend erfolglos, weil sich Öl- und Gasunternehmen weigerten, diese „geschützten Informationen“ preiszugeben.

Mitte der 2000er Jahre begannen das Oil and Gas Accountability Project und The Endocrine Disruption Exchange (TEDX) mit der Zusammenstellung von Informationen über Bohr- und Fracking-Chemikalien aus einer Reihe von Quellen, einschließlich Materialsicherheitsdatenblättern, die auf Anfrage staatlicher Behörden nach dem Freedom of Information Act eingeholt wurden . Anschließend erstellte TEDX Berichte über die giftigen Chemikalien, die bei der Öl- und Gasförderung in mehreren westlichen Bundesstaaten verwendet wurden, darunter Montana, New Mexico, Wyoming und Colorado, und arbeitete mit der Environmental Working Group zusammen, um einen Bericht über Chemikalien zu erstellen, die in Öl- und Gasquellen in Colorado injiziert wurden.

Im Jahr 2006 wurde der erste Versuch gestartet, die Offenlegung von Chemikalien zu verlangen. Im Juni 2006 reichte das Earthworks' Oil and Gas Accountability Project im Namen von fünf Bürgerorganisationen in Colorado einen Brief an die Colorado Oil and Gas Conservation Commission (COGCC) und das Colorado Department of Public Health and the Environment (CDPHE) ein. Die Gruppen forderten, dass staatliche Behörden die Offenlegung der verwendeten Chemikalien und die Überwachung der von der Öl- und Gasindustrie in Colorado freigesetzten Chemikalien und Abfälle verlangen.

Seitdem haben sich das Oil and Gas Accountability Project von Earthworks und andere dafür eingesetzt, dass Offenlegungsgesetze in Bundesstaaten im ganzen Land verabschiedet werden. Wyoming, Arkansas, Pennsylvania, Michigan und Texas verlangen mittlerweile ein gewisses Maß an Offenlegung, obwohl Gesetze zu Geschäftsgeheimnissen in den meisten Bundesstaaten immer noch eine vollständige Offenlegung verhindern.

Im Mai 2014 kündigte die EPA eine „Advanced Notice of Proposed Rulemaking“ zu Informationen an, die für hydraulische Fracking-Chemikalien und -Gemische gemeldet und offengelegt werden könnten, sowie zu den Ansätzen zur Beschaffung dieser Informationen, einschließlich nicht-regulierender Ansätze.

Aus Sicht der öffentlichen Gesundheit besteht die beste Option im Falle einer Hydrofracking-Stimulierung darin, Formationen mit Sand und Wasser ohne Zusatzstoffe oder mit Sand und Wasser mit ungiftigen Zusatzstoffen aufzubrechen. Ungiftige Zusatzstoffe werden von der Offshore-Öl- und Gasindustrie verwendet, die Fracking-Flüssigkeiten entwickeln musste, die für Meeresorganismen ungiftig sind.

Es ist üblich, Diesel in hydraulischen Fracking-Flüssigkeiten zu verwenden. Dies sollte vermieden werden, da Diesel das krebserregende Benzol sowie andere schädliche Chemikalien wie Naphthalin, Toluol, Ethylbenzol und Xylol enthält.

Nach Angaben des Unternehmens Halliburton steigert „Diesel die Effizienz der Fracking-Flüssigkeit nicht; es ist lediglich ein Bestandteil des Liefersystems.“ Es ist technologisch machbar, Diesel durch ungiftige „Liefersysteme“ wie klares Wasser zu ersetzen. Laut EPA „gibt es wasserbasierte Alternativen und aus ökologischer Sicht sind diese wasserbasierten Produkte vorzuziehen.“

Öl- und Gasabfälle werden oft in Gruben an der Oberfläche zurückgeleitet und dort gelagert. Oft sind diese Gruben nicht ausgekleidet. Aber selbst wenn sie ausgekleidet sind, können die Auskleidungen reißen und den Boden und möglicherweise das Grundwasser mit giftigen Chemikalien kontaminieren. (Lesen Sie mehr über Gruben.)

Wie oben erwähnt, werden bei hydraulischen Fracking-Vorgängen giftige Chemikalien verwendet. Die gleichen Chemikalien, die injiziert werden, gelangen in den zurückgeflossenen Abfällen wieder an die Oberfläche. Außerdem können Kohlenwasserstoffe aus der gebrochenen Formation in die Abfallgruben zurückfließen. Eine bevorzugte Art der Abfalllagerung wäre die Rückführung in Stahltanks.

Erhalten von Informationen zu Fracking-Chemikalien: Das Gesetz verlangt, dass alle Mitarbeiter Zugang zu einem Materialsicherheitsdatenblatt (MSDS) haben, das Informationen zu Gesundheitsgefahren, chemischen Inhaltsstoffen, physikalischen Eigenschaften, Kontrollmaßnahmen und besonderen Handhabungsverfahren für alle gefährlichen Stoffe im Arbeitsbereich enthält. Die Sicherheitsdatenblätter werden von den Chemikalienherstellern und -händlern erstellt und vertrieben. Es ist zu beachten, dass Sicherheitsdatenblätter möglicherweise nicht alle verwendeten Chemikalien oder chemischen Bestandteile auflisten (sofern es sich um Geschäftsgeheimnisse handelt). Grundbesitzer können möglicherweise Kopien von Sicherheitsdatenblättern von Firmenmitarbeitern, den Chemikalienherstellern oder möglicherweise von Vertretern staatlicher Behörden erhalten.

Vor der Verabschiedung einiger bundesstaatlicher Gesetze zur Offenlegung von Hydrofracking und anderen Bohrchemikalien gab es zwei Informationsquellen zu Chemikalien, die bei der Öl- und Gasförderung verwendet wurden. Diese Quellen waren: Sicherheitsdatenblätter und Tier-II-Berichte. Mittlerweile können begrenzte chemische Informationen auch über Websites wie Frac Focus oder Websites staatlicher Behörden abgerufen werden. Es wurde jedoch Kritik an den Registern für Fracturing-Flüssigkeiten geäußert, da sie beispielsweise nicht genügend detaillierte Informationen zu chemischen Konzentrationen und Volumina liefern und die Informationen auch nicht in einem benutzerfreundlichen Format bereitgestellt werden.

Theo Colborn von The Endocrine Disruption Exchange hat mehrere Probleme mit den Informationen in Sicherheitsdatenblättern und Tier-II-Berichten aufgezählt.

Sicherheitsdatenblätter und Tier-II-Berichte sind voller Informationslücken über die Formulierung der Produkte. Die US-amerikanische Arbeitsschutzbehörde (OSHA) stellt nur allgemeine Richtlinien für das Format und den Inhalt von Sicherheitsdatenblättern bereit. Es bleibt den Herstellern der Produkte überlassen, welche Informationen in ihren Sicherheitsdatenblättern offengelegt werden. Die Formulare werden der OSHA nicht zur Überprüfung vorgelegt, es sei denn, sie sind Teil einer Inspektion gemäß dem Hazard Communication Standard (US-Arbeitsministerium 1998). Einige Sicherheitsdatenblätter enthalten kaum oder gar keine Informationen über die chemische Zusammensetzung eines Produkts. Die Sicherheitsdatenblätter, in denen dies der Fall ist, geben möglicherweise nur einen Bruchteil der Gesamtzusammensetzung an, manchmal weniger als 0,1 %. Einige Sicherheitsdatenblätter enthalten nur eine allgemeine Beschreibung des Inhalts, z. B. „Weichmacher“, „Polymer“, während andere die Inhaltsstoffe als „proprietär“ oder nur als chemische Klasse beschreiben. Nach dem derzeitigen Regulierungssystem sind alle oben genannten „Identifikatoren“ zulässig. Daher überrascht es nicht, dass eine Studie des US General Accounting Office (1991) ergab, dass Sicherheitsdatenblätter leicht ungenau und unvollständig sein können. Berichte der Stufe II können ebenfalls wenig aussagekräftig sein, da die Berichtspflichten von Bundesstaat zu Bundesstaat, Landkreis zu Landkreis und Unternehmen zu Unternehmen unterschiedlich sind. Einige Tier-II-Formulare enthalten nur einen funktionalen Kategorienamen (z. B. „Gewichtsmaterialien“ oder „Biozide“), jedoch keinen Produktnamen. Der prozentuale Anteil an der Gesamtzusammensetzung des Produkts wird auf diesen Formularen selten angegeben.

North Dakota Frack-Abfallbericht

New Yorker Abfallbericht