Microbiologisch Onderzoek ter Preventie van Verstoppingen, MIC en Verzuring in Geothermie

Energie Beheer Nederland (EBN), een publiek energiebedrijf, speelt een leidende rol in de energietransitie.  In het kader van het SCAN project (www.scanaardwarmte.nl) heeft EBN Microbial Analysis ingeschakeld om een onderzoek uit te voeren naar mogelijke bedreigen voor toekomstige geothermische systemen in Nederland.

Geothermische Systemen en Potentiële Risico's
In geothermische systemen wordt aardwarmte benut door warm water uit de grond te pompen. Na het afgeven van warmte aan een warmtenet wordt het afgekoelde water weer teruggepompt in de grond. De aanwezigheid en groei van micro-organismen kan in dit soort systemen verschillende problemen veroorzaken. Denk daarbij aan verstoppingen door microbiële groei (biofilms), corrosie van leidingen, en verzuring van het water door microben geproduceerde zuren.

Onderzoek naar het grondwater van productielocaties

Om mogelijke bedreigingen van micro-organismen te onderzoeken, heeft EBN een aantal locaties geselecteerd, waar data-acquisitie putten zijn geboord naar potentiële geothermische reservoirs om, onder andere, toegang te krijgen tot het formatiewater. Dit formatiewater hebben we geanalyseerd. Hierbij hebben we gekeken naar de hoeveelheid micro-organismen in en chemische samenstelling van het water.

Om een inschatting te kunnen maken van de microbiologische dreiging veroorzaakt door het formatiewater hebben we de volgende werkzaamheden uitgevoerd:

• Kwantificatie van totaal bacteriën en archaea via qPCR.
• Identificatie van bacteriën en archaea met Next Generation Sequencing.
• Interpretatie van de analyses.
• Interpretatie van chemische analyses uitgevoerd in opdracht van EBN.

Resultaten van het onderzoek

Uit de analyses van de locatie Oranjeoord-01 (ORO-01) bleek dat het water een matige hoeveelheid micro-organismen bevat. Dit is vrij gebruikelijk voor dit soort locaties. Vervolgens hebben wij het onderzoek ingezoomd op de vijf meest voorkomende en daarmee meest risicovolle bacteriesoorten in deze situatie. We hebben gekeken naar de groeiomstandigheden, zoals de beschikbaarheid van koolstof (energiebron), temperatuur, pH, en de aanwezigheid van zuurstof en essentiële voedingsstoffen.

Het onderzoek leverden diverse inzichten op waarvan we hier een paar noemen.  Wat opvalt is dat koolstof, cruciaal voor microbiële groei, wel in verschillende vormen aanwezig is maar in relatief lage concentraties. Essentiële zouten voor microbiële groei zijn in hoge concentraties aanwezig en ook voedingsstoffen zoals stikstof en zwavel zijn in diverse vormen gedetecteerd. Fosfaat werd niet gemeten, wat mogelijk een groeibeperkende factor kan zijn. Gassen zoals  koolstofdioxide werden slechts in lage concentraties aangetroffen. Waterstof en waterstofsulfide werden helemaal niet aangetroffen.

Conclusies
De kans dat micro-organismen problemen veroorzaken bij gebruik van het water van de onderzoekslocaties is laag, zolang de omstandigheden stabiel en relatief onveranderd blijven. Een mogelijke verandering, zoals de introductie van een extra koolstofbron, zou deze situatie negatief kunnen beïnvloeden, omdat er al wel voldoende essentiële voedingsstoffen aanwezig zijn.

Aanbevelingen voor veilige en effectieve Geothermische systemen

• Risicobeoordeling: voer voorafgaand aan geothermische projecten een microbiologische risicobeoordeling uit.
• Monitoring: zorg voor monitoring tijdens de installatie en operatie van geothermische systemen, omdat condities aanzienlijk kunnen veranderen tijdens deze fasen.
• Snelle Interventie: bij detectie van ongewenste microbiologische moet zo snel mogelijk en op een goed onderbouwde manier worden ingegrepen om risico's laag te houden.  Goedbedoelde maar verkeerd gekozen maatregelen kunnen de problemen verergeren.