Het revolutionaire potentieel van schaliegas

Boren in overvloed

De wereldwijde energiemarkt is in de ban van schaliegas, een relatief nieuw te winnen fossiele brandstof. Amerika is enthousiast en hoopt op een gas-boom, Rusland noemt het de nieuwste economische zeepbel. Nederland twijfelt.

DE AMERIKAANSE profeten van schaliegas zijn niet de minsten. ‘De potentie is enorm’, zei president Barack Obama eind maart. En de gouverneur van de staat Pennsylvania, Tom Corbett, ging zelfs nog verder. 'Schaliegas is de basis voor een nieuwe economie’, jubelde hij. Dat klinkt misschien wat overdreven, maar met een olieprijs die het laatste half jaar weer hard op weg leek naar het record van 147 dollar per vat, en een Japanse kernramp die dit voorjaar de voorpagina’s van alle kranten beheerste, is menige Amerikaan geneigd een politicus als Corbett te geloven. Schaliegas is een hype in de Verenigde Staten. Maar in Nederland neemt de weerstand tegen boringen naar schaliegas de laatste weken langzaam toe.

De potentie van schaliegas is enorm. In een rapport dat de Amerikaanse Energy Information Administration (EIA) half april publiceerde schat die organisatie dat er wereldwijd meer schaliegas in de grond zit dan conventioneel aardgas. Schaliegas is een fossiele brandstof die ligt opgeslagen in poreuze leisteenlagen enkele kilometers onder de grond. De EIA wakkerde het gevoel van een op handen zijnde energierevolutie nog verder aan door de geschatte Amerikaanse schaliegasreserves ten opzichte van een jaar eerder te verdubbelen. Alleen al in het grootste schaliegasreservoir van de Verenigde Staten, de Marcellus-formatie, grotendeels onder de staat Pennsylvania, schuilt volgens de laatste cijfers een winbare hoeveelheid gas die wat potentiële energie betreft gelijkstaat aan 86 miljard vaten ruwe olie: ongeveer de bewezen reserves van Nigeria en Libië samen. De voorspelling is dat de Verenigde Staten in 2030 de helft van hun gasbehoefte kunnen bevredigen met binnenlands schaliegas.

Het aandeel van gas binnen de energiemix zal de komende twintig jaar in heel de wereld toenemen. Een belangrijke oorzaak is de noodzaak van emissiereductie van broeikasgassen. 'Gas is van alle fossiele brandstoffen veruit de schoonste’, benadrukken experts Frank van Bergen en Oscar Abbink van de Nederlandse onderzoeksorganisatie TNO. Toch temperen zij de verwachtingen op korte termijn in Nederland. Hoeveel schaliegas er in onze bodem zit, moet namelijk nog worden onderzocht. 'Voorlopig is het nog slechts gissen’, meent ook hoogleraar toegepaste geologie Stefan Luthi van de TU Delft. Het neemt niet weg dat er wereldwijd volgens Nobuo Tanaka wel degelijk een revolutionaire kracht schuilt in schaliegas. De directeur van de Amerikaanse EIA noemt schaliegas een potentiële 'game changer’ op de energiemarkt.

DE ONTDEKKING van schaliegas is uiteraard niet zomaar uit de lucht komen vallen. Al lange tijd weten geologen van het bestaan van gas in schalie- en leisteenlagen onder de grond. Door de diepe ligging van de poreuze steenformaties, en doordat gas in steen zich moeilijk laat wegpompen, zagen ze winning tot voor kort echter als onrendabel. Zelfs op de lange termijn.

De relatief nieuwe techniek van horizontaal boren maakte aan dat idee een einde. Bij horizontaal boren daalt de boor eerst gewoon verticaal de grond in. Tot hij op enkele kilometers diepte een leisteenlaag raakt. Dan draait hij. De boor baant zich daarna horizontaal onder de grond een weg door de gashoudende rotsen. In dit horizontale gat wordt vervolgens een buis geplaatst. Kleine explosies perforeren deze pijp en een mix van miljoenen liters water, zand en chemicaliën vindt zijn weg er doorheen. Het mengsel zet extreme druk op het gashoudend gesteente, dat openbreekt en het schaliegas via scheuren de ruimte biedt om de gaatjes in de horizontale buis te bereiken. Het gas kan met het water worden opgepompt. Het zand houdt de gecreëerde scheuren in de leisteen open, totdat al het gas is afgevoerd.

Dit openbreken van ondergronds gesteente wordt ook toegepast bij de winning van conventioneel aardgas op plekken waar de doorstroom naar de boorput onvoldoende is. Dat de techniek bij schaliegas zo goed als standaard is, maakt de winning van deze grondstof echter stukken duurder. Hoogleraar ecologie en milieubiologie Robert Howarth van de Amerikaanse Cornell Universiteit stelt dat de kale gasprijs minimaal acht dollar per duizend kubieke voet moet bedragen - ongeveer twintig eurocent per kubieke meter - om schaliegaswinning winstgevend te maken. Het hoeft dan ook niet te verbazen dat de interesse pas vanaf 2005 snel toenam. Toen reikte de gasprijs tot tien dollar per duizend kubieke voet.

HET VOORDEEL van schaliegas is dat de voorraden pal onder ’s werelds grootste energieconsumenten liggen opgeslagen. Want niet alleen in de Verenigde Staten is veel gas te winnen. China is het rijkst aan schaliegas. Het land sloot in 2009 een verdrag met de Verenigde Staten, waarin de Amerikanen beloofden hun kennis en techniek met betrekking tot schaliegaswinning te delen. Op 31 maart van dit jaar maakte PetroChina, het Chinese staatsenergiebedrijf, bekend zijn eerste boring te hebben gedaan. China opende vorig jaar een heus schaliegasonderzoekscentrum.

Schaliegas zou op lange termijn de redding kunnen betekenen voor de krappe Chinese energiemarkt. Eerder dit jaar gingen er waarschuwingen uit dat deze zomer tekorten zullen dreigen als airconditionings de vraag te ver opdrijven. De ruim 36 triljoen kubieke meter schaliegas die volgens de EIA in de Chinese grond zit, benadert in energiepotentie echter de oliereserves van Saoedi-Arabië. China zit dus mogelijk op een goudmijn.

Nederland daarentegen lijkt er wat bekaaid vanaf te komen. Van de 32 door de EIA onderzochte landen is Nederland het enige westerse land waar de voorraad conventioneel aardgas groter lijkt dan de verwachte winbare hoeveelheid schaliegas. Toch is ons gasveld in het Groningse Slochteren naar verwachting al voor 2030 uitgeput. 'En dan hebben we een probleem’, meent hoogleraar Luthi: 'Dan zijn we plotseling afhankelijk van andere landen voor onze energievoorziening.’ Bovendien is Nederland tegen die tijd zijn miljarden euro’s per jaar kwijt die het nu nog verdient met de verkoop van aardgas.

TNO-onderzoeker Abbink benadrukt dat Nederland op verschillende manieren zoekt naar compensatie voor dit onontkoombare verlies. Eén is de ontwikkeling van nieuwe, onconventionele gasbronnen. Pure noodzaak, want het zal voor Nederland steeds duurder worden om gas te importeren. Het economisch snel groeiende China en Japan, dat als gevolg van de ramp in Fukushima misschien (deels) afstapt van kernenergie, zullen de vraag op de internationale gasmarkt de komende jaren sterk opdrijven.

Nederland kan dus haast niet anders dan in Europa voorop te lopen bij het onderzoek naar schaliegas. Begin volgend jaar zal het bedrijf Brabant Resources, dochteronderneming van het in schaliegasboringen gespecialiseerde Britse Cuadrilla, de eerste proefboringen doen bij Boxtel. Van Bergen en Abbink volgen het project met interesse. Of Nederland vol wil inzetten op schaliegas is een politieke beslissing, zeggen zij, maar de informatie die Cuadrilla met de proefboring wint, zal zeker helpen zinniger schattingen te doen van de hoeveelheid schaliegas in de Nederlandse grond. Ook Luthi vindt de boringen een goed besluit. 'Nu weten we gewoon nog niet of we op veel of juist weinig schaliegas zitten’, zegt hij. 'Alles kan.’

Dat blijkt wel. Zo ging Cuadrilla in een presentatie vorig jaar november uit van een hoeveelheid gas die Nederland tegen het huidige consumptieniveau dertig tot veertig jaar zou kunnen voorzien. Maar de Amerikaanse EIA houdt de hoeveelheid schaliegas in Nederland op een veel conservatiever vijfhonderd miljard kubieke meter - de hoeveelheid gas die wij in tien jaar tijd opsouperen. Dat is nogal een verschil.

HOE DAN OOK, schaliegas zal zijn revolutionaire potentie pas kunnen verzilveren als de gasprijs stijgt. Na het record in 2008 - van bijna elf dollar - is de gasprijs weer sterk gedaald. Momenteel schommelt de prijs voor duizend kubieke voet tussen de vier en vijf dollar, de helft van de waarde die milieubioloog Howarth noodzakelijk acht voor een winstgevende industrie. 'Voorlopig moet er veel geld toe op boringen naar schaliegas’, zegt hij.

Het tempert de jubelstemming in de Verenigde Staten nauwelijks. Want het schaliegas in eigen bodem maakt de Verenigde Staten plots minder afhankelijk van olie uit het instabiele Midden-Oosten. Het vervangen van steenkool als belangrijkste energiebron kan volgens analisten bovendien honderden levens van mijnwerkers redden. En als klap op de vuurpijl maakt schaliegas het gemakkelijker de opwarming van de aarde tegen te gaan zonder te hoeven terugvallen op kernenergie. Niet voor niets riep gouverneur Corbett onlangs uit: 'Laten we van Pennsylvania het Texas van de gasboom maken!’

Het belangrijkste geopolitieke effect voor Europa van grootschalige schaliegaswinning is volgens energie-expert Stijn Decock, verbonden aan de Belgische denktank VKW Metana, de afnemende afhankelijkheid van Russisch gas. En Rusland lijkt inderdaad wat zenuwachtig te worden. Dit bleek in februari uit de quasi-onverschillige spierballentaal vanuit Moskou. Alexander Medvedev, een van de hoogste bazen bij het Russische staatsenergiebedrijf Gazprom, vergeleek de verwachtingen rondom schaliegas met de internetzeepbel van vlak na de eeuwwisseling. 'Die blies zichzelf eerst ook enorm op en liep toen uit zichzelf weer leeg tot een rationele en logische omvang’, zei hij. Medvedev benadrukte dat Gazprom op geen enkele manier van plan is te investeren in schaliegas. Maar veel van Gazproms concurrenten doen dat wel. Zo nam Shell vorig jaar nog het Amerikaanse Eastern Resources over voor 3,8 miljard euro. Eastern Resources is het belangrijkste boorbedrijf in de Marcellus-formatie.

De veronderstelde lagere uitstoot van broeikasgassen bij verbranding van (schalie)gas krijgt minstens zo veel positieve aandacht. Scheidend Brits topman van Shell, James Smith, bestempelde de overgang naar gas zelfs als een potentiële 'adempauze’ in de strijd tegen klimaatverandering. De verbranding van schaliegas genereert nog niet de helft van de CO2-uitstoot van steenkool. EIA-directeur Tanaka stelde in een interview met de Britse krant The Guardian dat hij gas op langere termijn als een prima aanvulling ziet op groene energie. Het is een idee dat TNO-onderzoekers Van Bergen en Abbink aanspreekt. Want windmolens en zonnepanelen genereren niet altijd en op ieder moment evenveel energie. En de vraag naar energie kent juist sterke dalen en pieken. 'Energie uit gas kan helpen de piekvraag op te vangen’, meent Van Bergen.

Groot was dan ook de schrik toen professor Howarth half april een paper publiceerde waarin zijn onderzoeksteam aantoont dat de uitstoot bij energiewinning uit schaliegas helemaal niet lager ligt dan bij de verbranding van steenkool. Ruim vierhonderd e-mails met interviewaanvragen per dag kreeg de Amerikaanse hoogleraar in de week daarop. 'Als je alleen kijkt naar de uitstoot van broeikasgassen bij de verbranding in de energiecentrale is de uitstoot bij schaliegas inderdaad duidelijk lager dan bij steenkool’, zegt hij. 'Maar daar staat tegenover dat bij de winning van schaliegas meer methaan vrijkomt dan bij het delven van kolen.’ Methaan is een broeikasgas met grotere invloed dan CO2. 'Als je de gecombineerde uitstoot van de twee broeikasgassen neemt over een periode van twintig jaar moet je tot de conclusie komen dat schaliegas een even negatieve invloed heeft op klimaatverandering als steenkool.’

De methaan-uitstoot bij het oppompen van schaliegas is volgens Howarth wel te voorkomen, maar dan stijgen de boorkosten flink. Dit betekent dat de gasprijs dus nog hoger moet reiken om het boren de moeite waard te maken. En in Nederland zal schaliegaswinning volgens professor Luthi van de TU Delft nog weer duurder zijn dan in de Verenigde Staten. Er bestaat in ons land minder concurrentie tussen boorbedrijven, het gas zit in Nederland over het algemeen dieper onder de grond en de milieu- en vergunningseisen zijn in West-Europa strikter dan in Pennsylvania.

Europese boorbedrijven zullen bijvoorbeeld zorgvuldiger om moeten gaan met hun afvalwater, het water dat zij hebben gebruikt bij het breken van de leisteen en het oppompen van het schaliegas. Door de erin verwerkte chemicaliën en door de absorptie van methaan is dit water na gebruik chemisch afval. Lozen de boorbedrijven dit, dan ligt grondwatervervuiling op de loer. In de Amerikaanse documentaire Gasland waren vorig jaar al afschrikwekkende beelden te zien van Amerikanen die dicht bij een boorput woonden en hun keukenkraan wisten om te toveren tot een heuse vlammenwerper, simpelweg door een vuurtje onder de stromende kraan te houden.

Van Bergen en Abbink weten echter zeker dat de totstandkoming van schaliegaswinning in Nederland compleet anders zal verlopen. 'In Nederland zullen we de randvoorwaarden waaronder de ontwikkeling plaats mag vinden veel beter definiëren’, verzekert Van Bergen. Zo zullen er in Nederland ook lang niet zo veel boortorens nodig zijn als in de Verenigde Staten: in sommige delen van Pennsylvania staat er om de kilometer één. 'De voortschrijding van de technologie gaat snel’, zegt hij. 'Wat we op de beelden in Gasland zien, zijn boortechnieken van vijf jaar geleden. En het onderzoek naar schaliegas zal zich in Nederland uitstrekken over vele jaren. Het gaat er dus niet om hoe er nu in de Verenigde Staten wordt geboord. Het draait om de vraag hoe de techniek er in 2030 voor staat.’

Tegen die tijd zal er over grotere afstand horizontaal onder de grond worden geboord, voorspelt hij. Alle boorprocessen kunnen dan plaatsvinden vanuit één locatie, bijvoorbeeld vanuit een loods op een industriegebied. 'Willen we rond 2030 een begin maken met die geavanceerde winning van schaliegas, dan moeten we echter nu wel al beginnen met het verzamelen van kennis en met de opbouw van de benodigde infrastructuur’, zegt collega Abbink. Hij denkt dat dit proces zeker zo'n tien jaar duurt. Een voordeel is dat de winning van schaliegas tegen die tijd waarschijnlijk rendabel is.

TOCH LIJKT de kracht van schaliegas voorlopig nog met name te schuilen in zijn potentie. Landen als Argentinië, Brazilië, China, Australië. Zuid-Afrika, Mexico, Verenigde Staten, Polen en Frankrijk likken hun vingers al voorzichtig af bij wat ooit hun bodemschatten zullen blijken, maar ongeremde euforie is niet op zijn plaats. Al is het maar door de vele hobbels op de weg, zoals de kleine aardbevingen rond boorplaatsen in Groot-Brittannië die Cuadrilla momenteel druk onderzoekt.

Bovendien zal schaliegas net zo uitputtelijk blijken als iedere andere fossiele brandstof. 'We gaan niet opeens van nakende schaarste naar grote overvloed’, stelt Decock van VKW Metana treffend. Gas maakt slechts een klein deel uit van de totale energiemarkt. Investeringsbank Macquarie voorspelt bijvoorbeeld dat China’s gasconsumptie in 2020 weliswaar verviervoudigd kan zijn, maar dat zelfs dan gas nog slechts tien procent van de Chinese energieconsumptie voor zijn rekening zal nemen. Sneller groeien kan de gasmarkt in China niet. Het land heeft een enorm tekort aan gaspijpleidingen.

Schaliegas moet volgens Van Bergen en Abbink daarom worden gezien als een aanvulling op de huidige energiemarkt, een energiemarkt die volgens alle prognoses ook de komende decennia nog voor zestig tot zeventig procent op fossiele brandstoffen zal draaien. De belangrijkste vragen op korte termijn luiden volgens de TNO-onderzoekers daarom vooral: hoe maakt de Nederlandse overheid haar bevolking bewust van de bittere noodzaak van nieuwe ontwikkelingen als schaliegasboringen, en hoe minimaliseer je de impact op de omgeving van boorplaatsen en de milieurisico’s?

In de Verenigde Staten maakt men zich hierover nauwelijks druk. Milieu en landschap moeten daar als vanouds wijken voor ongeremde economische ambities. Energiebedrijven slaan er enthousiast de ene nieuwe boorput na de andere. Volgens de laatste berichten staat de teller alleen in Pennsylvania al op ruim 71.000 stuks.