Disposal problems and recycling possibilities of drilling cuttings

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Der Grund für diese Arbeit war eine kürzliche Gesetzesänderung auf europäischer Ebene, die neue Grenzwerte für Deponien einführte. Einer dieser begrenzenden Parameter für Abfall ist der TOC Wert (total organic carbon = gesamter organischer Kohlenstoff), sowohl im Feststoff als auch im Eluat. Der TOC Wert in der Bohrspülung (und daher auch im Bohrklein) ist oft sehr hoch, weil organische Polymere als Spülungsadditive verwendet werden. Das bedeutet, dass der Großteil des Bohrkleins in Österreich nicht mehr deponierbar ist (zumindest nicht auf Obertagedeponien). Das Ziel dieser Arbeit war es daher eine praktische, ökonomische und umweltfreundliche Lösung für das anfallende Bohrklein zu finden. Der erste Teil der Arbeit gibt einen Überblick über die österreichische Gesetzeslage betreffend Deponierung und Verwertung von Bohrklein. Die rechtliche Situation vor und nach November 2009 wird diskutiert und es wird erklärt unter welchen Umständen Bohrklein als allgemeiner „Abfall“, als „Bergbauabfall“ oder als „Nebenprodukt“ definiert wird. Des Weiteren werden die jährlich anfallenden Mengen an problematischem Abfall (Bohrklein) in Österreich abgeschätzt, der Begriff „Abfuhrfaktor“ eingeführt und die verschiedenen Deponieklassen betrachtet. Das nächste Kapitel dokumentiert und interpretiert Analysen von Bohrkleinproben, die entweder mit Bentonitspülung oder K2CO3-Polymer-Spülung verunreinigt sind. Diese Analyse wurde in Zusammenarbeit mit der österreichischen Erdölfirma RAG gemacht. Das Ergebnis zeigte, dass das Bohrklein mit Bentonitspülung in der niedrigsten Deponieklasse in Österreich deponiert werden kann, wohingegen das Bohrklein mit K2CO3-Polymer-Spülung nicht auf Obertagedeponien in Österreich deponiert werden kann. In weiterer Folge wurden Experimente mit Rückstellproben gemacht um zu sehen, ob eine Trocknung bzw. eine Neutralisierung und Bestrahlung mit künstlichem oder natürlichem Sonnenlicht zu einer TOC Reduktion führt und das Bohrklein so deponier gemacht werden könnte. Die Trocknung zeigte zwar keine TOC Reduktion, die bestrahlten Proben zeigten jedoch einen TOC Rückgang von 40-50 % im Feststoff und 10-20% im Eluat für beide Lichtquellen (natürlich und künstlich). Da die ursprünglichen TOC Werte jedoch so hoch waren, konnte keine Änderung der Deponieklasse erzielt werden. Weiters wurde während der Analysen beobachtet, dass es eine hohe Ungenauigkeit in der TOC Messung gibt. Infolgedessen wurde ein Qualitätskontrollexperiment durchgeführt und die möglichen Fehlerquellen identifiziert, sowie die Frage gestellt, ob die üblichen TOC Messgeräte überhaupt für die Analyse von Bohrklein geeignet sind. Als weiterer Schritt wurden die Möglichkeiten zur Bohrkleinverwertung den Möglichkeiten der Deponierung gegenübergestellt und ein Kostenvergleich für drei Szenarien (Verbrennung, Bergwerksversatz in einer Salzkaverne in Deutschland, Verwertung in der Zementindustrie) erstellt, welcher zeigte, dass die Verwertung eine ökonomisch praktikable Lösung ist, die Kosteneinsparungspotential zeigt. Außerdem wurde festgestellt wie wichtig Spülungsrückgewinnung und –wiederverwendung und eine effektive Feststoffkontrolle sind. Fazit und Empfehlung sind die Minimierung von Abfallvolumen und die Steigerung der Effektivität der Feststoffkontrolle, die Reduzierung des Einsatzes von Spülungsadditiven, und die Realisierung verschiedener Verwertungsschienen in Österreich. Als langfristiger Lösungsansatz empfiehlt die Autorin in Forschung nach neuen Spülungssystemen und TOC Reduktionsmöglichkeiten zu investieren.

Details

Titel in ÜbersetzungProbleme der Deponierbarkeit und Verwertungsmöglichkeiten von Bohrklein
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung8 Apr. 2011
StatusVeröffentlicht - 2011