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Themenanlagen

Jeder Tropfen zählt

Oktober 2017

Von The Advisory Board

Warum die Wasserindustrie bei der Wasserreinhaltung Unterstützung von der US-Schieferbranche erhalten könnte.

Die Wasserreinhaltung und -aufbereitung ist ein lukratives Geschäft. Grund dafür sind die wachsende Weltbevölkerung und der Klimawandel. Würden die Teile der amerikanischen Wirtschaft, deren Wasserverbrauch stetig zunimmt, nachhaltigere Produktionsmethoden nutzen, könnte die Branche sogar noch grösser sein.

Gemeint sind die US-Unternehmen, die in der Förderung von Schiefergas und -öl tätig sind. Ihre revolutionäre Methode der hydraulischen Frakturierung (kurz Fracking) – bei der Wasser unter hohem Druck in unterirdische Gesteinsschichten gepresst wird, um die darin befindlichen fossilen Brennstoffe freizusetzen – benötigt grosse Mengen des kostbaren Nass.

In den USA macht Fracking nur 1 Prozent des gesamten Wasserverbrauchs aus, aber in den einzelnen Countys und Bundesstaaten, in denen sich die Förderanlagen für Schiefergas und -öl befinden, sind die Anteile deutlich höher.1 Im Durchschnitt verbraucht eine einzige Förderanlage in Pennsylvania während ihrer Laufzeit fast 5,6 Millionen Gallonen (bzw. rund 21,2 Millionen Liter) Wasser; das entspricht sieben gefüllten olympischen Schwimmbecken.2

Wenn man bedenkt, dass es in den USA rund 300 000 Fracking-Anlagen gibt, versteht man, warum die Schieferbranche sich den Zorn von Umweltschützern, Biologen, Gemeindebehörden und Politikern zugezogen hat.3

Diese sind unter anderem besorgt darüber, dass das Fracking-Abwasser nicht oft genug recycelt wird. Während die Förderanlagen in Pennsylvania den Grossteil des von ihnen produzierten Abwassers aufbereiten, sind es bei anderen Anlagen, wie z.B. in West Virginia, weniger als 8 Prozent des Abwassers.3

Tatsächlich kam es aufgrund von Fracking im Zeitraum von 2004 bis 2011 zu einer Versechsfachung des von den USA produzierten Abwassers.

In den meisten Fällen wird das unbehandelte Rückflusswasser (das sogenannte Flowback) – das chemische Giftstoffe und andere Schadstoffe enthält – in unterirdischen Lagerstätten verpresst. Dieses Vorgehen ist aus mehreren Gründen nicht nachhaltig. Es belastet Staaten, die Schieferöl fördern, wie z.B. Texas, wo Frischwasser nicht so reichlich vorhanden ist, und birgt das Risiko, Flüsse zu verschmutzen. Zudem kann Fracking leichte Erdstösse auslösen.

Diese Situation könnte sich jedoch bald ändern.

Laut den Mitgliedern des wissenschaftlichen Beirats der Strategie Pictet Water könnten Schieferunternehmen ihren Frischwasserverbrauch deutlich reduzieren. Die Lösung – die Nutzung von Technologien zur Wasseraufbereitung und -rückgewinnung – mag komplex sein, ist aber technisch und kommerziell umsetzbar.

EINE METHODE, DIE VIEL WASSER VERBRAUCHT: FRACKING IN DEN USA
EINE METHODE, DIE VIEL WASSER VERBRAUCHT: FRACKING IN DEN USA
Quelle: A. Kondash, A. Vengosh, „Water footprint of hydraulic fracturing“, Duke University, 2015

Ziel: Rückflusswasser, das tatsächlich zurückfliesst

Die Aufbereitung des Fracking-Abwassers ist keine einfache Aufgabe. Das Wasser, das aus den Bohrlöchern austritt, ist mit seinem Originalzustand nicht vergleichbar. Es handelt sich um ein toxisches Gemisch aus chemischer und radioaktiver Materie – eine Mischung aus Fracking-Flüssigkeit und den natürlich vorkommenden Stoffen, die sich aus dem unterirdischen Gestein lösen.

Bis vor kurzem haben die Betreiber der Förderanlagen das Rückflusswasser nur ungern aufbereitet und wiederverwendet, da sie einen Anstieg der Betriebskosten und eine Einschränkung der Produktion befürchteten. Unter steigendem Druck von Umweltschützern und Aufsichtsbehörden haben die Schieferunternehmen jedoch inzwischen damit begonnen, Wasserrecyclingtechnologien in ihre Produktionsverfahren zu integrieren.

Generell stehen den Förderanlagenbetreibern vier Möglichkeiten für den Umgang mit Abwasser zur Verfügung.

Die erste Möglichkeit ist die primäre Abwasserbehandlung. Hierbei handelt es sich um einen Sammelbegriff für Techniken wie die Koagulation und Desinfizierung, die das Abwasser von Schwebstoffen, Fett, Öl und mikrobiologischen Kontaminanten reinigen und eine Flüssigkeit hinterlassen, die sauber genug ist, um beim Fracking wiederverwendet zu werden. Diese Abwasserbehandlung findet normalerweise vor Ort statt.

Die zweite Möglichkeit ist die sekundäre Abwasserbehandlung, eine komplexere Abfolge chemischer Prozesse. Diese zielen auf die Entfernung von Ionen wie Barium, Calcium, Magnesium und Strontium ab, oft mithilfe von Kalk. Dem Abwasser werden Behandlungschemikalien beigefügt, damit sich Partikel formen, die sich absetzen. Dann wird das Wasser dekantiert, um Verunreinigungen zu entfernen und so eine sauberere Fracking-Flüssigkeit zu erhalten.

Unter steigendem Druck von Umweltschützern und Aufsichtsbehörden haben Schieferunternehmen damit begonnen, Wasserrecyclingtechnologien in ihre Produktionsverfahren zu integrieren.

Die dritte Möglichkeit ist die tertiäre Abwasserbehandlung. Sie kombiniert primäre und sekundäre Behandlung mit einer Art thermischen Entsalzung, um Wasser noch höherer Qualität für die Wiederverwendung in Bohrlöchern für Schiefergas und -öl zu produzieren. Bei dem Verfahren wird das Wasser sowohl von Schwebstoffen als auch von gelösten Feststoffen – sogenannten vollständig gelösten Feststoffen (Total Dissolved Solids, TDS) – befreit.

Die vierte Möglichkeit ist die komplexeste und teuerste: die Aufbereitung von Wasser für den menschlichen Gebrauch. Hierfür gibt es zwei verschiedene Methoden. Erstens die thermische Destillation bei hoher Temperatur, bei der durch Sieden des Rückflusswassers und erneutes Kondensieren des Dampfes Wasser gewonnen wird. Diese Methode wird normalerweise nicht vor Ort durchgeführt: Das Abwasser wird per Lkw zu einer Aufbereitungsanlage transportiert. Das Verfahren ist kostspielig, da sehr energieaufwendig.

Die zweite und günstigere Methode ist die Membranfiltration. Hier wird Wasser durch zellenartige Kunststoff-Membranen gepresst oder gesaugt. Die Membran fungiert als Sieb: Wassermoleküle sind klein genug, um durchgelassen zu werden, grössere Moleküle wie Natrium, Chloride und andere TDS werden dagegen zurückgehalten. Die Membranen funktionieren am besten unter sehr hohem Druck. Eine verbesserte Version dieses Verfahrens – Vakuum-Multi-Effekt-Membrandestillation – kombiniert Destillation und Membrantrennung.

Hindernisse müssen beseitigt werden

Von all diesen Wasseraufbereitungsmöglichkeiten wurde bis jetzt nur zögerlich Gebrauch gemacht. Ein Grund sind die Kosten. Sie spielten jedoch in den letzten Jahren immer weniger eine Rolle. Wie Mitglieder des wissenschaftlichen Beirats erläutern, gibt es zwei viel grössere Hindernisse.
VERBRAUCH DER ANLAGEN
Wasserverbrauch pro US-Förderanlage für Schiefergas und -öl, in Millionen Gallonen pro Jahr
water use
Quelle: Ceres

Das erste ist kommerzieller Natur. Die Zusammensetzung der Frackingfluide wird von den Betreibern der Förderanlagen als strenges Geheimnis gehütet, da durch die richtige Zusammensetzung ihrer Meinung nach die Produktivität der Förderanlagen gesteigert werden kann. Für Wasseraufbereitungsunternehmen ist es problematisch, diese Zusammensetzung nicht zu kennen, da dies die effiziente Aufbereitung des Flowback erschwert.

Techniken, die für eine Art von chemischen Kontaminanten gut funktionieren, können bei der Behandlung anderer völlig nutzlos sein. Im schlimmsten Fall kann eine nicht passende Methode zu einer noch stärkeren Verunreinigung der Flüssigkeit führen.

Das zweite Hindernis für den Gebrauch von Wasseraufbereitungsmöglichkeiten ist geologischer Natur. Beim Fracking entweichen toxische Verbindungen aus dem Schiefergestein ins Wasser. Das stört die Wasseraufbereitungsunternehmen normalerweise nicht weiter, da sie bereits über die Technologien verfügen, um solche Verunreinigungen zu entfernen.

Das Problem besteht vielmehr darin, dass Schiefergestein-Lagerstätten sich in ihrer chemischen Zusammensetzung stark voneinander unterscheiden – keine Formation gleicht der anderen. Die Aufbereitung dem jeweiligen Flowback anzupassen wird so zu einer komplexen Aufgabe, die umfassende technische Analysen voraussetzt, bevor mit dem Recycling begonnen werden kann.

Ein Mitglied des Beirats drückt es so aus: „Man kann das Wasser nicht einfach durch ein Massenspektrometer laufen lassen und eine Analyse erstellen. Man muss nach spezifischen Kontaminanten suchen und dann das beste Vorgehen festlegen. Das nimmt viel Zeit in Anspruch.“

Ein Segen für die Wasserbranche

Trotz alledem werden die Anreize zur Wasserreinhaltung in all seinen Formen für die Schieferbranche zunehmen. Die Entsorgung des kontaminierten Abwassers ist keine tragbare Option mehr – weder aus wirtschaftlicher noch aus aufsichtsbehördlicher Sicht. Die technischen Hürden für die Anwendung von Wasserrecycling können zudem abgebaut werden, insbesondere, wenn die Förderanlagenbetreiber transparenter in Bezug auf ihre Produktionsverfahren werden.

Dies könnte Unternehmen, die im Bereich Wasserreinhaltung und -aufbereitung tätig sind, langfristig zugutekommen. Schätzungen zufolge dürften die Einnahmen aus Aufbereitung und Recycling von Fracking-Abwasser in den USA in den nächsten 10 Jahren um 30 Prozent pro Jahr wachsen.4 Der Löwenanteil davon dürfte an Firmen gehen, die Technologien in den Bereichen Filtration, chemische Fällung und Entsalzung entwickeln. Auch Unternehmen, die auf die Analyse und das Management von Wasserdaten spezialisiert sind, dürften einen grossen Anteil abbekommen. „Nach dem Beispiel anderer Industrien stellt Wasser auch für die Schieferöl- und Schiefergasbranche inzwischen ein Ressourcenmanagementproblem und kein Entsorgungsproblem mehr dar. Hier hat eine grosse Veränderung stattgefunden“, erklärt ein Beiratsmitglied. Wasser ist eine lebenswichtige Ressource. Und eine Anlagechance.

Argumente für eine Anlage in Pictet Water

  • Unternehmen in den Bereichen Abwasserrecycling und  aufbereitung sind in Pictets Strategie Water stark vertreten.
  • Die Strategie investiert zudem in zahlreiche andere Bereiche der Wasserindustrie, darunter Sanitärtechnik, Wassersicherheit, Biofeststoff-Management und Hochwasserschutz.
  • Das Ziel des Portfolios ist ein langfristiges Kapitalwachstum durch Anlagen sowohl in Wachstumswerte als auch in defensive Titel der Wasserbranche.