Unterirdische geologische Reservoire stellen komplexe biogeochemische Systeme dar. Neben einer Vielzahl von Mineralen und verschiedenen Fluiden umfassen diese auch eine weitgehend unbekannte mikrobielle Gemeinschaft. Eine technische Nutzung des Untergrundes zur Gas- bzw. W?rmespeicherung ist mit Wechselwirkungen zwischen den eingesetzten technischen Materialien und der indigenen Bioz?nose verbunden. Mikrobiell induzierte Mineralaufl?sungen und -ausf?llungen sowie Biofilmbildung k?nnen neben der mikrobiell induzierten Korrosion an Metalloberfl?chen den Anlagenbetrieb erheblich beeintr?chtigen.

Forschungsschwerpunkt unserer Arbeitsgruppe stellen Untersuchungen zu geohydraulischen, mineralogischen, geochemischen und biogenen Wechselwirkungen in Geothermieanlagen und unterirdischen potentiellen Gaslagerst?tten dar. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf der Charakterisierung der mikrobiellen Bioz?nose und deren Ver?nderlichkeit infolge der geothermischen Nutzung von Aquiferen. Zus?tzlich wird der Einfluss mikrobieller Prozesse auf die Integrit?t von Bohrungen und technischer Materialien in unterirdischen Gasreservoiren und Geothermieanlagen untersucht. Die erzielten Ergebnisse erweitern das Prozessverst?ndnis in Bezug auf mikrobiologische Prozesse und Wechselwirkungen mit technischen Anlagen geologischer Speicher und verbessern somit die allgemeine Datenlage für Speicherbetriebe. Unter in-situ nahen Bedingungen werden verschiedene Materialien, die bei Bohrungen und Ein- bzw. Ausspeicherungen verwendet werden, hinsichtlich ihrer Best?ndigkeit untersucht.

Diese Datenlage tr?gt zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit und Effizienz unterirdischer Speicherbetriebe bei und f?rdert somit den Ausbau und Einsatz erneuerbarer Energien.

Von links nach rechts: 1) Hochdruckzellen erm?glichen eine Kultivierung unter hohen Versuchsdrücken (40 bar), 2) Im Standversuch k?nnen Mikroorganismen unter atmosph?rischen Bedingungen kultiviert werden, 3) Biofilmbewachsener Stahlcoupon zur Untersuchung der Korrosion und Bioz?nose, 4) Mikroskopie-Aufnahme eines biofilmbewachsenen Stahlcoupons zur Untersuchung von mikrobiologischen Prozessen, 5) DNA-Fingerprinting-Methode PCR-DDGE zur Analyse der mikrobiellen Gemeinschaft.

Aktuelle Projekte

• BioKS: Einfluss der Biofilmbildung auf Korrosion und Scaling in geothermischen Anlagen - in-situ Monitoring und Test von Gegenma?nahmen in Bypass-Systemen. Im Rahmen des Projektes werden der Einfluss der Temperatur auf die Biofilmbildung und die damit verbundene mikrobiell induzierte Korrosion sowie das daraus resultierende Scaling untersucht. Mit Hilfe eines mobilen Bypass-Systems werden in-situ Untersuchungen von Werkstoffen mit unterschiedlichen Oberfl?cheneigenschaften unter vielf?ltigen Bedingungen durchgeführt und ausgewertet. Mikroorganismen, die an korrosiven Prozessen beteiligt sind, werden identifiziert und quantifiziert.
• HyINTEGER: Untersuchungen zur Integrit?t von Bohrungen und technischen Materialien unter stark korrosiven Bedingungen in geologischen Wasserstoff-Untergrund-Reservoiren. Im Rahmen des Projektes werden die Wechselwirkungen zwischen den technischen Anlagenbauteilen eines Wasserstoffspeichers und den natürlichen unterirdischen Bestandteilen in Abh?ngigkeit von Druck, Salinit?t und Temperatur untersucht. Dabei sollen chemisch-mineralogischen, mikrobiologischen und petrophysikalisch-geohydraulisch-geomechanischen Eigenschaften der Speicher- und Deckgesteine sowie die Stabilit?t und Dichtigkeit der technischen Anlagen Erkenntnisse zur Weiter- bzw. Neuentwickelung liefern. An unterirdische Prozesse beteiligte Mikroorganismen werden identifiziert und quantifiziert.
• EvA-M: Einsatz von Ausf?llungsinhibitoren im Molassebecken-Begleitendes Monitoring und Experimente in unterschiedlichen Skalen. Im Rahmen des Projekts wird der anaerobe Abbau universeller Scaling-Inhibitoren unter kontrollierten Bedingungen unter Laborbedingungen untersucht. Unter Verwendung chemischer und molekularbiologischer Methoden werden die Abbauprodukte sowie die daran beteiligten Mikroorganismen identifiziert und quantifiziert.
• SUBI: Sicherheit von Untergrundspeichern bei zyklischer Belastung-Funktionalit?t und Integrit?t von Speichern und Bohrungen. Ziel des Verbundprojekts SUBI ist es, die komplexen geomechanischen Vorg?nge, welche die Zuverl?ssigkeit von Untertage-Gasspeichern (UGS) beeinflussen, skalenübergreifend und interdisziplin?r zu untersuchen. Dabei sollen die Auswirkungen zyklischer Beanspruchungen auf die technischen Installationen und die Gasspeicher im regionalen Stressfeld untersucht werden, um geeignete Betriebsweisen für UGS ableiten zu k?nnen. SUBI untersucht die Integrit?t von Speicher- und Barriereformationen unter zyklischer Belastung in Bezug auf Spannungs-Verformungsbeziehungen im ?bergang vom elastischen zum elastoplastischen Probenverhalten. Zus?tzlich werden die Auswirkungen der Speichergase und diverser technischer Fluide oder Schmierstoffe auf die mikrobielle Bioz?nose und deren Relevanz für Korrosionsprozesse untersucht.
• IDA: Intelligentes Dezentrales Abwassermanagement 4.0. Ziel des Verbundprojektes ist die Entwicklung eines innovativen Brauchwasserkreislaufs, in dem der insgesamt anfallende Abwasserstrom in einer einzigen nachgeschalteten Behandlungseinheit aufbereitet wird. Ein besonderer Fokus des Vorhabens liegt auf der Entwicklung von Verfahren zur Verbesserung der hygienischen Qualit?t  und der Lagerf?higkeit des Brauchwassers. Durch ein nachgeschaltetes Modul sollen Spurenstoffe aus dem gereinigten Abwasser abgebaut und Keime unsch?dlich gemacht werden, wodurch das Infektionspotential des Abwassers bis auf ein Minimum gesenkt wird. Hierbei soll ein neuartiges Verfahren mit hoher Nutzertransparenz und Zuverl?ssigkeit entwickelt werden. Durch die zus?tzliche Entwicklung eines innovativen Monitoringverfahrens, das in den Kreislaufprozess integriert wird, soll die Qualit?t des behandelten Wassers kontinuierlich überwacht werden. Des Weiteren soll im Rahmen des Projektes ein Konzept zur Kontrolle der Biofilmbildung und Minderung von Korrosionsraten in Kleinkl?ranlagen entwickelt werden.
• EvA-M2: Anwendung von umweltfreundlichen Inhibitoren und CO₂ zur Vermeidung von Karbonatausf?llungen in der tiefen Geothermie des Bayerischen Molassebeckens. Im Zuge des Projektes sollen zwei Verfahren zur Hemmung von Karbonatausf?llungen im Anlagenma?stab erprobt und miteinander verglichen werden. In der Geothermieanlage Dürrnhaar sollen ein Inhibitor sowie CO₂ injiziert werden, um deren Wirksamkeit zur Vermeidung von Karbonatausf?llungen unter quasi identischen Bedingungen zu vergleichen. Parallel dazu wird eine Injektionsleitung für die untert?gige Zugabe beider Arbeitsmittel ausgelegt und in die Anlage in Sauerlach eingebaut. Durch diese Leitung k?nnen sowohl ein Inhibitor-Wassergemisch als auch CO₂ untert?gig injiziert werden. Daraufhin soll über einen Zeitraum von einem Jahr Inhibitor bzw. CO2 an den Standorten in Dürrnhaar und Sauerlach untert?gig injiziert werden. Es erfolgt ein begleitendes Monitoring, sodass die Verfahren in Hinblick auf deren Effektivit?t, anlagentechnische Eignung, Umweltvertr?glichkeit und Wirtschaftlichkeit bewertet werden k?nnen. Begleitend dazu erfolgt ein umfassendes Monitoring der Injektion von CO₂ und Inhibitor in den geothermischen Anlagen mit Hilfe von Byp?ssen unter kontrollierten Bedingungen, das hydrochemische, mineralogische, mikrobielle und korrosionschemische Untersuchungen umfasst.
• SAMUH2:Sichere und innovative Erschlie?ungskonzepte für Ausbau, Nachnutzung und Monitoring von Untergrundspeichern für Wasserstoff (H₂). Das Gesamtziel ist einen essentiellen Beitrag zu einer nachhaltigen Energiewende durch die langfristige, effiziente und sichere Nutzung von Untertage-Gasspeichern auch vor dem Hintergrund einer verst?rkten Nutzung von Wasserstoff im Energiesystem zu leisten, zusammenfassend geht es um sichere und innovative Erschlie?ungskonzepte für Ausbau und Nachnutzung von Untergrundspeichern (UGS): Modelle, Material, Mikrobiologe und Monitoring für die Untertage-H₂-Speicherung als Beitrag für eine sichere und nachhaltige Energieversorgung.