DD269182A1 - Verfahren zum unterirdischen aufschluss von braunkohle - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum unterirdischen Aufschluss von Braunkohle. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unterirdisch Braunkohle mikrobiologisch aufzuspalten. Dies wird erfindungsgemaess dadurch erreicht, dass ueber Zentralbohrungen entsprechend der Braunkohlequalitaet mesophile und/oder thermophile Bakterienstaemme in das Floez injiziert werden, die organische Polymere der Braunkohle anaerob aufgespalten und entstehende Reaktionsprodukte durch ebenfalls entstehendes Gas ueber Bohrungen gefoerdert werden.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum unterirdischen Aufschluß von Braunkohle.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bekannt sind Verfahren zur mikrobiellen Sekundärgewinnung von Erdöl, wobei zusammen mit Nährstoffen anaerobe Mikroorganismen in die Lagerstätte injiziert werden und bei der Umsetzung eine Erhöhung der Ausbeute an Erdöl erreicht v.'ird (DD-PS 14C067, DD-PS 200751).

Die dabei eingesetzten Mikroorganismen sind für einen Aufschluß von Braunkohle nicht geeignet, da sie nicht die Eigenschaft besitzen, organische Feststoffe zu verwerten (Lignin, Zellulose). Bekannt sind ebenfalls Verfahren zum Untertageabbau von Rohstoffen, wobei unter anderem oxidierende oder hydrierende Vergasungsmedien oder wäßrige Lösungsmittel zur Auskohlung oder Verflüssigung in den Abbauhohlraum injiziert werden und ein Gas- oder Flüssigkeitsgemisch abgezogen wird (DE-OS 2533657,2161251, 2642296). Der Gedanke, Kohle oder andere feste Brennstoffe durch untertägiges Vergasen oder Verflüssigen zu nutzen, kommt für solche Lagerstätten zur Anwendung, die unter Verwendung der üblichen Mittel nicht wirtschaftlich abgebaut werden können. In der Praxis haben jedoch diese Verfahren bislang keine große Bedeutung erlangt. Entweder waren die Umsetzungsprodukte zumindest nach einer gewissen Zeit aufgrund ihrer Zusammensetzung wirtschaftlich kaum nutzbar, oder es war auf die Dauer sogar nicht einmal möglich, die Umsetzung als solche aufrechtzuerhalten. Hierzu kommt bei den bekannten Verfahren noch der Nachteil, daß der Ausnutzungsgrad der Lagerstätte, bezogen auf deren Kohlenstoffgehalt, häufig nur etwa 60% beträgt. Weiterhin bekannt ist ein Verfahren zur biotechnologischen Aufbereitung von Xylit aus Braunkohle, wobei das auf Prozeßtemperatur gebrachte Xylit durch ein durch Mikroorganismenvermehrung und Enzymproduktionsanregunp hergestelltes Kulturfiltrat zu einer mit Kohlehydraten angereicherten Lösung, zu Graphitschlamm, zu Mineralsalzen und zu Biomasse aufgespalten wird (WP C 12 P/3061271, DD-PS ...,...).

Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die Kohle gefördert sowie das Xylit separiert und grob gemahlen werden muß. Nc twendig sind Reaktionsbecken und Fermentatoren. Es erfolgt durch diese Methode kein geologischer Abbau. Weiterhin bekannt ist die Möglichkeit, durch mikrobiologische Behandlung von fossilen Brennstoffen, nützliche organische Stoffe aus der Kohle zu gewinnen, wobei organische Ringverbindungen durch Mikroorganismen umgewandelt werden. Bekannt ist, daß Mikroorganismen auf Kohle wachsen und aus Kohlebestandteilen Methangas bei einer anaeroben Methangärung gewonnen werben könnte.

Es wird keine Strukturveränderung der Kohle erreicht, wodurch mit Hilfe dieser Methode kein geologischer Kohleabbau möglich ist. Die Kohlenstoffausbeute ist dabei sehr gering und unwirtschaftlich.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, bisher aus ökonomischen, technischen oder technologischen Gründen nicht abbaubare Kohlefläze effektiv abzubauen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unterirdisch Braunkohle mikrobiologisch aufzuf jalten.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß über Zentralbohrungen entsprechend der Braunkohlequalität mesophile und/oder thermophile Bakterienstämme in das Flöz injiziert werdan, die organische Polymere der Braunkohle anaerob aufgespalten und entstehende Reaktionsprodukte durch ebenfalls entstehendes Gas über Bohrungen gefördert werden.

Die Bakterienstämme werden über Adaption und/oder Mutation und/oder gentechnische Methoden speziell gezüchtet, wobei als mesophile Baterienstämme der Bazillus zellulosae methanicus sowie der Bazillus zellulosae methanicus sowie der Bazillus zellulosae hydrogenicus und als thermophile Bakterienstämme der Bazillus zellulosae dissolvens eingesetzt werden.

Ausführungsbeispiel

Anhand eines Ausführungsbeispieles soll nachstehend die Erfindung näher erläutert werden.

Nach der geologischen Erschließung des Flözes werden über einem Tiefpunkt des Flözes im Abstand von etwa 1000 m Zentralbohrungen .nit einem Durchmesser von 0,10-0,5Om, vorzugsweise 0,30m, eingebracht. Im Abstand von 200m worden Kontrollbohrungen von etwa 0,20m eingebracht.

In die Zentralbohrungen werden Impfungen von 10-10001, vorzugsweise 6001, Bestanden Bakterienstämmen und physiologische Lösung eingebracht. Die Impfung wird einmalig vorgenommen.

Bei der ablaufenden Reaktion werden die organischen Polymere (Glukanmoleküle und/oder Lignin und Pc yphenole) der Rohbraunkohle aufgespalten und in lösliche Formen umgewandelt, wobei die Struktur der Rohbraunkohle ze.stört und damit die Rohbraunkohle pulverisiert wird. Die Reaktion läuft bei Temperaturen von 15°C bis 70°C, vorzugsweise 20⁰C, unter Luftabschluß ab, wobei sich die Reaktionstemperatur bis um 20 K erhöht. Die Reaktionszeit beträgt in Abhängigkeit von der Qualität der Kohle zwischen 1 Monat und 5 Jahren. Bei hoher Zellulose- und niedriger Mineralienkonzentration beträgt die Reaktionszeit etwa 3 Monate. Bei der Pulverisierung der Rohbraunkohle entsteht ein Gas, das sich aus Methan oder Wasserstoff und Kohlendioxiu zusammensetzt und einen Druck in der Lagerstätte erzeugt. Dieses Gasgemisch wird zur Förderung der pulverisierten Rohbraunkohle verwendet, wodurch kein separates Fördergas oder zusätzliche Pumpenleistung notwendig ist.

Liegt Grundwasser im Flöz vor, wird die pulverisierte Rohbraunkohle verflüssigt und durch das Gasgemisch in Schlamm- bzw. Suspensionsform über aufgesenkte Rohre in den Kontrollbohrungen gefördert. Überschüssiges Grundwasser (>60% im Flöz) und Gasgemisch wird über die Kontrollbohrungen abgeführt. Entstehende leichte Druckunterschiede bewirken ein schnelleres Ausbreiten der Bakterien.

In Abhängigkeit von der Qualität der Rohbraunkohle (Zelluloseanteil, Ligninanteil, Wasseranteil usw.), der Tiefe des Flözes, der Temperatur und des pH-Wertes werden Bakterienstämme oder Kombinationen von ihnen eingesetzt.

Da in den meisten Fällen am Flöz Grundwasser anliegt, so daß das Flöz und das umliegende Gestein wassergesättigt sind, können kaum nennenswerte Verluste an Bakterienstämmen auftreten. Der entstehende Gasdruck wirkt dabei unterstützend.

Das Gas-Gemisch, das zum Fördern der Reaktionsprodukte eingesetzt wird, wird durch bekannte Verfahren von diesen gedrem it und einer Verwendung als Brennstoff, Rohstoff der chemischen Industrie zugeführt.

..'•er Kohlenschlamm wird in Brikettform gepreßt oder anderweitig zur Energiegewinnung eingesetzt. Die Flüssigkeit enthält Spurenelemente, die durch bekannte Verfahren isolier· und gewonnen werden können.

Vorteile der Erfindung

— Technologisch einfache und kostengünstige Gewinnung von nutzbaren Anteilen der Rohbraunkohle.

— Einsparung des Deckgebirgeabbaues.

— Nutzung von bis jetzt nicht abbauwürdigen Flözen.

— Trennung der Brennmaterialien (gasförmig, flüssig, fest) von Schwefelverbindungen und Schwermetallen, die sonst umweltbelastend wirken würden.

— Hohe Kohlenstoff- und Energieausbeute.

— Der Abbau ist umweltfreundlich, da das ökologische System nicht angegriffen wird.

Claims (9)

1. Verfahren zum unterirdischen Aufschluß von Braunkohle, wobei organische Bestandteile der Braunkohle durch Mikroorganismen genutzt werden, gekennzeichnet dadurch, daß über Zentralbohrungen entsprechend der Praunkohlequalität mesophile und/oder thermophile Bakterienstämme in das Flöz injiziert werden, die organische Polymere der Braunkohle anaerob aufgespalten und entstehende Reaktionsprodukte durch ebenfalls entstehendes Gas über Bohrungen gefördert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Bakterienstämme über Adaption und/oder Mutation und/oder gentechnische Methoden speziell gezüchtet und daß als mesophile Bakterienstämme der Bazillus zellulosae methanicus sowie der Bazillus zellulosae hydrogenicus und als thermophile Bakterienstämme der Bazillus zellulosae dissolvens eingesetzt werden.

3. Veifahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Zentralbohrungen über einen Tiefpunkt oder einen Hochpunkt des Flözes eingebracht werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Bakterienstämme in die Zentralbohrungen injiziert werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur periodischen Überprüfung des Reaktionsablaufes Kontrollbohrungen eingebracht werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß eine Dispersion aus pulverisierter Braunkohle sowie Methan-oder Wasserstoff-Kohlendioxid-Gasgemisch und/oder eine Suspension aus pulverisierter Braunkohle eowie Grundwasser und Methan- oder Wasserstoff-Kohlendioxid-Gasgemisch gefördert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß bei einem Anteil des Grundwassers im Flöz von > 60% um die Reaktionszone das Grundwasser teilweise abgesaugt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß überschüssiges Methan- oder Wasserstoff-Kohlendioxid-Gasgemisch abgeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 und 8, gekennzeichnet dadurch, daß das überschüssige Grundwasser und Methan- oder Wasserstoff-Kohlendioxid-Gasgemisch über Kontrollbohrungen abgeführt wird.