Nach knapp zweijähriger Forschung bei der BASF will Wintershall das Biopolymer nun erstmals in einem Ölfeld testen und auf seine Eignung für die verbesserte Ölförderung überprüfen. Für diesen Feldversuch, der für drei Jahre angesetzt ist, wurde das norddeutsche Erdölfeld Bockstedt im Landkreis Diepholz ausgewählt.

Die Erdölförderung in Bockstedt und in den benachbarten Erdölfeldern Aldorf und Düste hat eine lange Tradition. Seit den 1950er Jahren wird hier das heimische Erdöl aus dem Boden geholt. Bereits im Jahr 1958 konnte die millionste Tonne Erdöl in der Region gefördert werden. Ein Jahr später wurde das Arbeitsgebiet durch die Entdeckung der Gasvorkommen in Eydelstedt auf die Gasförderung erweitert.

Die Entwicklung von Schizophyllan ist eine anspruchsvolle Aufgabe, die nur mit einem gut funktionierenden, engagierten Team zu meistern ist. Wintershall setzt deshalb auf einen starken Partner: die Muttergesellschaft BASF.



Der größte Chemiekonzern der Welt verfügt über großes Know-how und langjährige Erfahrung im Bereich der Weißen Biotechnologie. Hierbei werden Mikroorganismen und Enzyme zur Herstellung von chemischen und biochemischen Produkten genutzt – zum Beispiel durch die Fermentation, die auch bei der Produktion von Schizophyllan zum Einsatz kommt. Die Herstellung von Polymeren ist ein Schwerpunkt der Weißen Biotechnologie. Nur logisch also, dass die Forscher der BASF bei der Entwicklung des Biopolymers Schizophyllan unverzichtbar sind.

Ein etwa 70-köpfiges Team aus Mitarbeitern von Wintershall und BASF widmet sich gemeinsam dem Pilz und dem Biopolymer, das er produziert. Wie lange die Fermentation dauern muss, wie viel Zucker und wie viel Sauerstoff der Pilz für die Produktion des Polymers braucht – all das hat das Forscherteam in enger Zusammenarbeit Schritt für Schritt herausgefunden. Immer mit dem Ziel, die Produktion zu optimieren und das Biopolymer für den Einsatz in der Öllagerstätte fit zu machen.

Bakterien von dem Polymer fernzuhalten, ist auch in der eigentlichen Produktion eine Herausforderung. Um das Biopolymer in der gewünschten Menge und Qualität bereitzustellen, muss der Produktionsprozess reibungslos und ohne jede Störung von fremden Organismen laufen. Bei der BASF in Ludwigshafen findet die Produktion des Polymers deshalb unter Hygienestandards statt, die denen der Lebensmitteltechnik entsprechen – und diese zum Teil sogar übertreffen.

Unsere Lösung heißt Schizophyllan. Das Biopolymer bringt hervorragende Eigenschaften für den Einsatz in der Erdölförderung mit. So lässt es sich zum Beispiel weder von großer Hitze noch von viel Salz in der Lagerstätte beeindrucken.



Doch ein paar Herausforderungen müssen auch bei diesem Produkt überwunden werden: da Schizophyllan ein Bioprodukt und biologisch abbaubar ist, ist es anfällig für den Angriff von Keimen. Um es vor ihnen zu schützen, wird ein Konservierungsmittel zugesetzt, das auch bei der Papierherstellung und in der Wasserkonditionierung für Kühl- und Warmwasser verwendet wird. Es wird vollständig verbraucht, während das Biopolymer-Wasser-Gemisch das poröse Gestein der Erdöllagerstätte durchfließt.

Tief im Erdinneren müssen sich die Experten einigen Herausforderungen stellen: Zunächst muss das Biopolymer unbeschadet in einige tausend Meter Tiefe transportiert werden. Unten angekommen, herrschen dort sehr hohe Temperaturen, denen das Biopolymer standhalten muss – und die tiefen Erdschichten sind sehr salzhaltig. Eine Erdölförderung mit Polymeren ist nicht neu; allerdings sind viele synthetische Polymere nicht biologisch abbaubar, was ihren Einsatz zum Beispiel in der norwegischen Nordsee unmöglich macht.

In vielen Lagerstätten ist das Erdöl sehr viel zähflüssiger als das Wasser. Dies bedeutet, dass das flüssigere Wasser die Gesteinsporen sehr viel leichter durchfließen kann als das Erdöl. Anstatt nun das Erdöl – wie eigentlich gewünscht – vor sich her zu schieben, findet es mit der Zeit Wege, um sich zwischen den Öltröpfchen hindurch zu quetschen - und nimmt dabei immer weniger Erdöl mit.

Eine Möglichkeit, die Fördermenge zu erhöhen, besteht darin, die Beweglichkeit oder Mobilität von Wasser und Erdöl anzugleichen. Das passiert durch die Vermischung des Wassers mit einem Polymer wie Schizophyllan: Das Wasser wird dicker und drückt auf seinem Weg durch die Lagerstätte mehr Öl aus den Gesteinsporen heraus. Mit Hilfe von Schizophyllan könnte der Entölungsgrad je nach Lagerstätte künftig von rund 35 auf bis zu 45 Prozent gesteigert werden – ein gewaltiger Schritt.

Erdöl ist vor Millionen von Jahren entstanden und lagert unter der Erde. Vor allem in warmen Erdzeitaltern entstanden in flachen Meeren und Seen riesige Mengen von Plankton, das sich nach dem Absterben mit Ablagerungen wie Ton und Kalkschlamm vermischte. Dieses organische Material wurde im Untergrund eingeschlossen und verwandelte sich über Jahrmillionen unter Ausschluss von Sauerstoff und unter hohem Druck zu Erdöl.



In welcher Tiefe sich das Erdöl befindet, ist unterschiedlich. Das können einige hundert oder mehrere tausend Meter sein. Das größte deutsche Erdölfeld Mittelplate beispielsweise, aus dem Wintershall gemeinsam mit RWE Dea fördert, liegt in einer Tiefe von 2.000 bis 3.000 Metern unter dem Wattenmeer. Dort läuft die Produktion seit dem Beginn der Förderung 1987 völlig störungsfrei.

Wie der kostbare Rohstoff gefördert wird, warum Öl so wichtig ist und warum dabei unser Pilz eine maßgebliche Rolle spielt, das erfahren Sie im folgenden Kapitel.

Schizophyllan ist für die Erdölförderung ein echter Gewinn: Das Produkt ist zum einen extrem hitze- und salzresistent, bleibt also auch bei hoher Temperatur und Salzkonzentration in der Öllagerstätte wirksam. Ein großer Vorteil, verfügt doch die Hälfte aller Lagerstätten weltweit über diese Eigenschaften.

Mindestens ebenso wichtig ist, dass Schizophyllan äußerst schonend für die Umwelt ist. Denn das Biopolymer ist vollständig biologisch abbaubar – ein echtes Naturprodukt.

In anderen Teilen der Welt hat man das längst erkannt: so wird Schizophyllan in Südamerika als Nahrungsergänzungsmittel und in Asien sogar medizinisch zur Stärkung des Immunsystems eingesetzt.

Dank seiner hervorragenden Umweltverträglichkeit kann das biologische Produkt in der Erdölförderung sogar in hochsensiblen Ökosystemen wie dem Meer eingesetzt werden. Das ist insbesondere in Ländern wie Norwegen von Vorteil, die die biologische Abbaubarkeit für sämtliche Substanzen fordern, die bei der Offshore-Förderung verwendet werden.

Es gibt verschiedene Arten von Polymeren. Bei synthetischen Polymeren werden die Molekül-Ketten in chemischen Reaktoren erzeugt. Ein Biopolymer hingegen entsteht in einem natürlichen biotechnischen Prozess – ähnlich wie beim Bierbrauen. Im Fall von Schizophyllan produziert der Pilz Schizophyllum commune die Molekül-Ketten selbst. Die gelartige Substanz Schizophyllan besteht insgesamt aus etwa 25.000 aneinander gereihten Zuckerbausteinen.

Um es für die Ölförderung nutzbar zu machen, stellt die BASF das Verdickungsmittel in einem aufwändigen Prozess exklusiv im Auftrag von Wintershall her. Dabei werden der Pilz und eine Zuckerlösung in einem Fermenter, einer Art Gärkessel, mehr als zwei Wochen gerührt und mit Sauerstoff belüftet. Während dieses Prozesses produziert der Pilz das Biopolymer. Das entstandene Schizophyllan wird anschließend in mehreren Stufen vollständig vom Pilz getrennt und gereinigt. Wenn das Biopolymer im Ölfeld zur Anwendung kommt, ist der Pilz darin nicht mehr enthalten.

„Polymer“ kommt aus dem Griechischen und bedeutet „viele Teile“. Ein Polymer ist also eine Aneinanderreihung von Molekülen der gleichen Einheit. Polymere tauchen in unserem täglichen Leben praktisch überall auf.

Eine wesentliche Funktion haben Polymere als Verdickungsmittel, zum Beispiel in Zahnpasten und Kosmetikartikeln, um eigentlich flüssige Stoffe zähflüssig oder gelförmig zu machen.



Diese Aufgabe übernehmen sie auch in der Erdölförderung: Sie dicken das Wasser an, das somit mehr Öl aus den Poren verdrängen kann.

Von ihm hängt alles ab: Der Pilz Schizophyllum commune. Das weiße, watteartige Geflecht produziert das Biopolymer, mit dessen Hilfe Wintershall künftig mehr Erdöl fördern will. Der braune Fruchtkörper dient nur der Vermehrung.

Wintershall entwickelt derzeit eine neue umweltschonende Technologie, die die Erdölförderung erheblich verbessern könnte. Die Idee dazu lieferte die Natur: Der Schlüssel zum Erfolg ist ein einfacher Pilz.

Bernd Leonhardt, Projektleiter bei Wintershall: „Die Idee, mithilfe eines Pilzes die Erdölförderung zu maximieren, hatten wir bereits in den Achtzigerjahren. Vor ein paar Jahren entschlossen wir uns dann, das Projekt zu neuem Leben zu erwecken. Aber uns war klar: Um diese Technologie bis zur Marktreife zu entwickeln, brauchen wir einen starken Partner. Und was lag da näher, als unseren Mutterkonzern BASF ins Boot zu holen?“

Auf dieses Polymer, das nach seinem Erzeuger auf den Namen Schizophyllan getauft wurde, hat es Wintershall abgesehen – denn es lässt sich für die Ölförderung einsetzen: die gelatineartige Substanz dickt das Wasser an, das in die Lagerstätte gepresst wird, um die Fördermenge zu erhöhen.

Das verdickte Wasser kann mehr Öl aus der Lagerstätte an die Oberfläche bringen, weil es nicht mehr so leicht an dem kostbaren Rohstoff vorbeifließt. Auf diese Art ließe sich der Entölungsgrad einer Lagerstätte deutlich steigern.