Dank molekularbiologischer Methoden 26.07.2021, 07:03 Uhr

Nach Öl und Gas suchen – ohne dabei die Umwelt zu belasten

Solange fossile Energieträger noch benötigt werden, geht die Suche nach neuen Vorkommen weiter. Ein Forscherteam unter der Leitung des Deutschen GeoForschungsZentrums Potsdam (GFZ) geht dabei jetzt einen neuen Weg: Mikroorganismen sollen bei der Suche helfen und auf diese Weise die Umwelt schonen.

Gaskraftwerk

Erdgas wird noch lange Zeit eine wichtige Energiequelle bleiben. Bald könnten neue Vorkommen aber zumindest umweltfreundlicher aufgespürt werden.

Foto: panthermedia.net / fahroni

Der Plan ist klar: Langfristig soll die Energiewende stattfinden. Mit ihr wird voraussichtlich ein vollständiger Verzicht auf fossile Brennstoffe wie Erdöl und Gas verbunden sein. Die Umstellung auf erneuerbare Energien ist in der Europäischen Union beschlossene Sache. Vermutlich wird es aber noch viele Jahre, wenn nicht gar Jahrzehnte, dauern, bis die altbekannten Energieträger keine Rolle mehr spielen. Bis dahin wäre es wünschenswert, die Abhängigkeit von internationalen Partnern nicht zu groß werden zu lassen. Das setzt jedoch voraus, auf eigenem Boden nach Reserven zu suchen.

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Wer sich mit dieser Thematik näher beschäftigt, erkennt schnell, dass fossile Energieträger nicht nur ein Problem für die Umwelt darstellen, wenn sie verbrannt werden und große Mengen an CO2 in die Atmosphäre gelangen. Schon die Suche nach neuen Öl- und Gasvorkommen ist in der Regel mit Techniken verbunden, die eine große Belastung für die Umwelt darstellen – vor allem Tiefbohrungen sind ein Problem. Das wollen die Forschenden ändern. „Durch die Nutzung molekularbiologischer Methoden könnte auf Tiefbohrungen wenigstens teilweise verzichtet werden. So ließen sich die negativen Effekte auf die Umwelt stark reduzieren“, sagt Jens Kallmeyer, Leiter des EU-Projektes PROSPECTOMICS und am GFZ Leiter der Arbeitsgruppe für aquatische Geochemie.

In natürlichen Lagerstätten gibt es winzig Leckagen

Für PROSPECTOMICS kooperieren fünf wissenschaftliche Gruppen miteinander: Sie kommen vom Deutschen GeoForschungsZentrum Potsdam, von der Universität Greifswald, der Universität Duisburg-Essen, dem Luxemburg Centre for Systems Biomedicine der Universität Luxemburg, dem Centre for Microbiology and Environmental Systems Science der Universität Wien sowie vom norwegischen Industriepartner Lundin Energy. Sie wollen Mikroorganismen für die Suche einsetzen und daraus industriell einsetzbare Verfahren entwickeln. Gefördert wird das Projekt mit 3,4 Millionen Euro im Rahmen des EU-Horizon2020 Programms Future Emerging Technologies (FET).

Ihren Ansatz haben sie aus einer kleinen Beobachtung entwickelt: Auch wenn sich Öl und Gas seit unzähligen Jahren in scheinbar hermetisch verschlossenen Lagerstätten befinden, treten dennoch winzige Mengen aus. Auf die reagieren wiederum die mikrobiellen Gemeinschaften in den darüber liegenden Sedimentschichten. Was genau passiert, ist unterschiedlich und oft minimal, aber doch messbar. Beispielsweise verschiebt sich die Zusammensetzung der Arten, bestimmte Gene werden an- oder abgeschaltet. Es kann auch passieren, dass verstärkt bestimmte Enzyme produziert werden, die Kohlenwasserstoffe abbauen sollen. All diese möglichen Faktoren wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erfassen. Dafür nutzen sie molekularbiologische Messmethoden: Metagenomik, Metatranskriptomik und Metaproteomik. Bei jeder dieser Methoden wird eine bestimmte Gruppe von Biomolekülen erfasst.

Datensätze werden über künstliche Intelligenz ausgewertet

Zwei wichtige Entwicklungen waren nötig, damit die Forschenden diesen Weg gehen können. Zum einen ist die Gensequenzierung von Umweltproben in den vergangenen Jahren zur Routine geworden. Das gilt auch für andere molekularbiologische Methoden. Die Techniken haben sich verfeinert, und die Preise für diese Anwendung sind gefallen.

Zum anderen gibt es inzwischen die Möglichkeit, künstliche Intelligenz (KI) zu nutzen, um die gesammelten Daten auszuwerten. Mit Methoden des maschinellen Lernens werden die Informationen nach Mustern durchsucht. „Unser Ziel ist es, durch die Identifikation von einzelnen Schlüsselparametern neuartige, hochempfindliche Verfahren zum Aufspüren von Lagerstätten zu entwickeln, die so robust und einfach in der Anwendung sind, dass sie als Standardtechnik bei der Öl- und Gasexploration eingesetzt werden können“, sagt Kallmeyer. Dann würde die Umwelt bei der Suche nach neuen Vorkommen erheblich geschont.

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Von Nicole Lücke

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