Reporting Nanoparticle Tracers - Entwicklung von thermoresponsiven Tracern für geothermische Anwendungen

Im Kontext des Klimawandels und des ständig steigenden weltweiten Energiebedarfs ist der Ausbau von erneuerbaren und CO2-neutralen Energien von immer größerer Wichtigkeit. Eine der zukunftsträchtigsten Energieformen ist dabei die Geothermie, die durch die Gewinnung der im Erdinneren gespeicherten Wärme eine grundlastfähige und permanente Energiequelle erschließt. Aufgrund der schlechten Zugänglichkeit der geothermischen Reservoire in bis zu 6 km Tiefe bedarf es neuer Methoden und Techniken um solche Lagerstätten wirtschaftlich und effizient zu erschließen. In dieser Arbeit wurde dafür ein neues Werkzeug in Form einer Nanopartikel-Tracer-Familie entwickelt, die helfen soll, mehr Informationen über die Konditionen und Zustände in einem Reservoir zu erlangen. Dazu wurde ein funktionalisiertes Kern-Schale-Siliciumdioxid-Nanopartikel entwickelt, das nach seinem Weg durch das Reservoir über die Temperaturen während seiner Reise berichten kann (Reporting Nanoparticle Tracer). Ein „proof-of-concept“ für Temperaturdetektion im Labormaßstab und in einfachen simulierten geothermischen Umgebungen wurde geliefert. Die Nanopartikel nutzen dabei eine irreversible Schwellwert-Detektion und können so, im Gegensatz zu herkömmlichen Tracern, nach dem Durchfluss genaue und diskrete Aussagen über Temperaturen im Reservoir geben. ... mehrDiese vorher nicht zugängliche Information ist von enormer Wichtigkeit, wenn es um eine großflächige Nutzung von Geothermie, insbesondere außerhalb von Regionen mit Vulkanismus, geht. Die in dieser Arbeit entwickelte Technik lässt sich jedoch nicht nur in geothermischen Kontext nutzen, sondern bietet auch einen möglichen Einsatz in der Exploration von Öl- und Gaslagerstätten, sowie Einsatz im Bereich der Trinkwasserkontrolle und im Betrieb von Kühlsystemen.