Energie Schmierentheater um schwarzen Sand

Auf den ersten Blick könnte der Gegensatz kaum größer sein: Hier die pflanzenlose, vor Hitze flimmernde Sandwüste der Arabischen Halbinsel, dort die im Winter tiefgefrorene kanadische Arktis. Wer allerdings zwischen Saudi-Arabien und der Provinz Alberta im Westen Kanadas pendelt, wird schnell Gemeinsames entdecken, vor allem unterhalb der Erdoberfläche. Diese beiden Regionen stehen nämlich im Wettbewerb, die größten Vorräte an Kohlenwasserstoffen auf der Welt zu besitzen. Unter Saudi-Arabien stecken etwa 265 Milliarden Barrel (ein Fass zu je 159 Litern) förderbare Reserven, im Boden Albertas lagern je nach Rechenmodell zwischen 172 und 315 Milliarden Fass. Während das Schwarze Gold Arabiens aber in konventionellen Lagerstätten als Rohöl oder Erdgas vorkommt, steckt es in Alberta in einer an Knetmasse erinnernden zähen Mischung aus Sand, Lehm und Bitumen.

Befreiung aus dem Opec-Knebel

Solche Ölsande können nicht aus Bohrlöchern gefördert werden. Wie die Braunkohle in der Rheinischen Bucht müssen sie in riesigen Tagebauen ausgebaggert und dann aufwendig verarbeitet werden, bevor aus ihnen Rohöl wird. Vor allem in den Vereinigten Staaten gelten die kanadischen Ölsande als Befreiung von den Energieknebeln der Opec-Staaten. Für Kritiker, wie den Nasa-Klimatologen James Hansen, sind die Ölsande dagegen die schmutzigste Form fossiler Energie überhaupt und gelten als Sargnagel im Kampf um die Verminderung der Kohlendioxid-Emissionen.

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Das Wissen der Indianer

Schon lange bevor europäische Siedler nach Alberta kamen, wussten die dort heimischen Cree-Indianer das in den Ölsanden steckende Bitumen zu nutzen, nämlich als Heilmittel für eitrige Wunden und als Dichtungsmaterial für Kanus. Europäer kamen im ausgehenden 19. Jahrhundert erstmals mit den Ölsanden an den Ufern des durch Alberta fließenden Athabasca-Flusses in Kontakt. Diese Lagerstätten sind mindestens 125 Millionen Jahre alt. Sie stammen aus der „obersten Unterkreide“, als ein großer Teil der Gegend östlich der heutigen Rocky Mountains unter einem flachen, tropischen Randmeer lag, Albian Sea. Die abgestorbenen Überreste der vielen in dem warmen Wasser lebenden Meerestiere lagerten sich als Biomasse auf dem Meeresboden ab. Von jüngeren Sedimentschichten begraben, verweste diese Biomasse anaerobisch ohne den Einfluss von Sauerstoff und wurde im Rahmen der Kerogenese allmählich zu Kohlenwasserstoffen.

Reichliche Vorkommen

Ähnliche Vorgänge spielten sich im Laufe der Erdgeschichte an vielen anderen Stellen ab, so in Texas, unter der Arabischen Halbinsel oder unter der Nordsee. In den Sanden des Athabasca-Beckens wurden die leichten Komponenten des entstandenen Rohöls allerdings von Mikroben verdaut. Zurück blieben die schwereren Anteile, die mit Sand und Lehm zu einer zähen Masse verklebten. Kanada ist keineswegs das einzige Land mit derartigen Vorräten. Solche Öl- oder Teersande gibt es in mindestens 70 Ländern der Erde, vor allem im Orinoco-Becken in Venezuela. Aber auch unter der Lüneburger Heide stieß man schon vor mehr als 150 Jahren auf diesen Stoff. Aus einem Bergwerk in der Nähe der Ortschaft Wietze wurde zwischen 1918 und 1964 unter Tage so viel Ölsand abgebaut, dass man daraus insgesamt eine Million Tonnen Rohöl gewinnen konnte. Nirgendwo sonst steckt aber derart viel Öl im Sand wie in der kanadischen Provinz Alberta. Unter einer Fläche, die etwa eineinhalbmal so groß wie Niedersachsen ist, liegen dort mehr als 60 Prozent aller bisher bekannten Ölsandreserven der Welt.

Tagebau von schwarzem Sand

Im Athabasca-Becken nördlich der Ortschaft Fort McMurray kommen die bitumenhaltigen Schichten nur wenige Dutzend Meter unterhalb der Erdoberfläche vor und werden deshalb in Tagebauen ausgebaggert. Diese Abbaumethode ist zwar nicht unumstritten, wird aber dennoch weitgehend akzeptiert. Kanada hat nämlich strenge Vorschriften zur Rekultivierung der Landschaft und im Gegensatz zu den Braunkohletagebauen am Niederrhein und in der Lausitz gibt es in Alberta keine Dörfer, die dem Bergbau weichen mussten Der Abbau ist allerdings nur ein erster und zudem recht einfacher Schritt, um an die Kohlenwasserstoffe zu kommen. Damit aus den Ölsanden letztlich Propan, Benzin, Diesel und andere Produkte werden, sind zahlreiche, zum Teil recht energieintensive Verfahrensschritte notwendig. Es ist diese aufwendige Kette von Prozessen, welche Umweltschützer heftig kritisieren.

Lehrstunde beim Cappuccino

Im Durchschnitt enthält der kanadische Ölsand nämlich nur zwischen neun und dreizehn Prozent Bitumen. Etwa fünf Prozent des geförderten „Ölerzes“ sind Wasser. Der größte Teil sind dagegen mineralische Stoffe, die von relativ grobkörnigen Sanden bis zu feinsten Lehmpartikeln mit Durchmessern von weniger als 40 Mikrometern reichen. Um das Bitumen aus diesem Gemenge zu lösen, wird das abgebaute Material zunächst zermahlen und in den Mühlen mit 50 Grad warmem Wasser vermischt. Der dabei entstehende Schlamm geht durch Pipelines in geheizte Absetzbecken, in denen die breiige Flüssigkeit zusätzlich mit Luftblasen durchspült wird. Ähnlich wie Wasserdampf die Milch in einem Cappuccino aufschäumen lässt, sorgen diese Luftblasen in den Absetzbecken für eine Trennung der verschiedenen Bestandteile. Ein Teil des Bitumens lagert sich nämlich an die Luftblasen an und steigt dann mit ihnen als Schaum an die Oberfläche auf. Unterdessen sinken der Sand und die kleineren Lehmpartikeln auf den Boden des Absetzbeckens.

Mühsehlige Bitumengewinnung

Allerdings lässt sich mit der „Cappuccino-Methode“ nur etwa die Hälfte des Bitumens lösen. Der Rest steckt in der sogenannten Middling-Schicht am Grund des Absetzbeckens. Die größte Schwierigkeit, das darin enthaltene Bitumen zu lösen, ist die Trennung der Kohlenwasserstoffe von den Mikrometer kleinen Lehmpartikeln. Die Unterschiede in Dichte und Masse sind nämlich so gering, dass die Trennung in gewöhnlichen Absetzbehältern sehr lange dauern wurde. Deshalb wurde früher der Schlamm in Zentrifugen geschickt, wo sich Lehm und Bitumen voneinander absetzten. Um Energie zu sparen, macht man sich inzwischen aber eine ursprünglich zur Trennung von Blutzellen und Plasma entwickelte Technik zunutze. Der Schlamm wird dazu in schrägstehende Behälter geleitet. Dort können die schweren Partikeln am unteren Rand sinken, während die leichteren Bestandteile, also auch das Bitumen, am oberen Rand aufsteigen können.

Allzu zähes Rohöl

Insgesamt lassen sich mit den verschiedenen Verfahren bis zu 90 Prozent des in den Teersanden steckenden Bitumens herauslösen. Allerdings ist dieser Stoff selbst viel zu zähflüssig, um durch Pipelines zur Weiterverarbeitung in Raffinerien geschickt zu werden. Das Bitumen muss deshalb mit Naphtalin und anderen Stoffen gemischt werden, um seine Viskosität herabzusetzen. Gegenwärtig wird dieses als „synthetisches Rohöl“ (Syncrude) bezeichnete Gemisch per Rohrleitung in das 450 Kilometer von den Tagebauen entfernte Fort Saketchewan gepumpt, wo es weiterverarbeitet wird. Amerikanische und kanadische Unternehmen planen seit Jahren eine neue Rohrleitung, die mehrere tausend Kilometer lange „Keystone Pipeline“, durch die das Gemisch direkt zu Raffinerien in Texas befördert werden soll. In den Vereinigten Staaten ist dieses Projekt aber politisch umstritten und wird im bevorstehenden Präsidentenwahlkampf eine wichtige Rolle spielen.

Der ökologische Raubbau

Allerdings sind die geplante Pipeline und der vor allem in den langen Wintermonaten enorme Energieverbrauch bei der Gewinnung des Bitumens aus den Teersanden nicht die einzigen Kritikpunkte. Besonders problematisch ist die Lagerung des Abraums. Die mit Wasser gemischten ultrafeinen Lehmpartikeln lassen sich nämlich nicht kompaktieren und aufschütten, denn sie verhalten sich wie eine Flüssigkeit. Sie müssen deshalb in großen Seen gelagert werden. Da in ihnen aber auch noch erhebliche Reste von Bitumen enthalten sind, können diese Wasserflächen nicht in die rekultivierte Landschaft eingefügt werden. Unter anderem werden Zugvögel mit Böllerschüssen davon abgehalten, sich auf diesen Seen niederzulassen.

Die Wasserverschwendung

Schließlich erfordern der Abbau und die Verarbeitung der Ölsande große Mengen an Wasser. Bisher nutzten die Gruben dazu zwei Quellen, nämlich Wasser aus dem Athabasca-Fluss sowie Grundwasser, das ohnehin abgepumpt werden muss, damit die Gruben nicht volllaufen. Inzwischen gibt es um Fort McMurray aber derart viele Tagebau, dass die natürlichen Wasserquellen nicht mehr ausreichen. Deshalb müssen die Bergbauunternehmen dazu übergehen, ihr Wasser zu reinigen und wiederzuverwenden. Aber auch dafür ist zusätzlich Energie notwendig.

Ökonomische Zwänge

Bei den gegenwärtigen Ölpreisen macht die Gewinnung des synthetischen Rohöls aus den Ölsanden trotz der vielen Verfahrensschritte ökonomisch großen Sinn. Die kanadische Regierung und viele Ölfirmen investieren deshalb mehrere Dutzend Milliarden Dollar in den Ölsandbergbau in Alberta. Als Hauptkunde bieten sich die Vereinigten Staaten an, die sich weitgehend von den klassischen Öllieferanten abkoppeln möchten. Deshalb ist nicht damit zu rechnen, dass Kanada den Ausbau der Ölsandindustrie verzögern oder gar aufgeben will.

Ölsande als  Klimakiller

Genau das wollen aber viele Umweltschützer beiderseits des 49. Breitengrades. Weil der Abbau und die Aufbereitung der Ölsande so energieintensiv sind, gelangt mit jedem Liter in Automotoren verbrannten Benzins aus dem kanadischem Bitumen viel mehr Kohlendioxid in die Atmosphäre als bei der Verwendung von Kraftstoffen aus konventionellen Quellen. Deshalb richtet sich beispielsweise der Protest gegen die Keystone-Pipeline in den Vereinigten Staaten nicht so sehr gegen den Bau der Rohrleitung an sich. Vielmehr geht es darum, dem kanadischen Syncrude einen großen Markt zu versagen.