Сжигание метана и утечка метана: влияние гидроразрыва пласта на изменение климата
Несмотря на свои проблемы, стрела фрекинга все же лучше, чем сжигание угля.
Скотт К. Джонсон — 13 февраля 2014 г., 19:00 UTC.
комментарии читателей
Поделитесь этой историей
- Поделиться через фейсбук
- Поделиться в Твиттере
- Поделиться на Reddit
Фрекинг — использование гидравлического давления для расщепления слоев сланца, содержащих нефть и природный газ, — вызывает споры. Это то, что мы знаем о дебатах, которые в основном сосредоточены на том, чего мы не знаем. Наиболее распространенной проблемой является загрязнение питьевой воды химическими веществами, используемыми в жидкости для гидроразрыва пласта, или выделяющимся природным газом. И эта проблема вошла в общественное сознание через средства массовой информации, такие как фильм Гасленд и образы горящих кранов — хотя почти 40 процентов людей в США говорят, что никогда не слышали о гидроразрыве пласта.
В интервью, рекламирующих недавний сиквел Гасленд, режиссер Джош Фокс озвучил новое утверждение противников гидроразрыва пласта: сланцевый газ так же вреден для климата, как и уголь, а может быть, даже хуже.
На протяжении всего бума сланцевого газа в США природный газ описывался как «переходное топливо» — с более низким уровнем выбросов CO.2 альтернатива углю, которая обеспечивает немедленное сокращение выбросов, в то время как возобновляемые источники энергии превращаются в долгосрочное решение. Это связано с тем, что при сжигании природного газа, состоящего в основном из метана, молекулы с одним атомом углерода и четырьмя атомами водорода, образуется меньше CO.2 чем уголь при производстве того же количества энергии.
Однако есть еще один фактор, который следует учитывать.Метан также является мощным парниковым газом, поэтому любая утечка природного газа в атмосферу до его сжигания поглощает эти CO.2 сбережения. В отличие от CO2Однако метан не задерживается в атмосфере очень долго. В среднем через 12 лет метан реагирует с молекулами гидроксила с образованием CO.2 и вода.
Если вы хотите сравнить согревающую способность двух парниковых газов, вам нужно выбрать период времени для усреднения. Включая то, как метан взаимодействует с аэрозолями, участвующими в формировании облаков, последние исследования показывают, что парниковая активность метана в пересчете на фунт примерно в 105 раз выше, чем у CO.2 сроком более 20 лет. Однако примите во внимание разницу за столетие, и множитель упадет примерно до 33 раз.
Поскольку небольшое количество метана имеет большое значение для потепления парниковых газов, важно понимать, сколько природного газа утекает, при оценке эффективности природного газа в качестве «мостового топлива». утечка произошла за последние пару лет Так что мы на самом деле знаем?
Балансировка бухгалтерской книги
Понимание метана, который уже находится в атмосфере, — хорошее место для начала. В отличие от неумолимого движения углекислого газа к более высоким концентрациям, рост содержания метана в последнее время фактически замедлился. С 1985 по 2000 год глобальная средняя концентрация (метан сильно варьируется от полюса к полюсу) выросла с немногим более 1650 частей на миллиард до примерно 1770 частей на миллиард. Однако с 2000 по 2007 год он почти не сдвинулся с места. После 2007 года он нарушил стабилизирующую тенденцию и снова начал расти, достигнув примерно 1815 частей на миллиард в 2013 году.
Многие факторы влияют на количество метана в атмосфере, так что это не обязательно говорит нам о том, привел ли бум сланцевого газа 2000-х годов к выбросу значительного количества метана. Газ образуется из многих источников — некоторые из них вызваны деятельностью человека, некоторые — нет. Микробы являются самым большим источником.Археи могут жить в средах с низким содержанием кислорода, таких как водно-болотные угодья, но они также несут ответственность за метан, вырабатываемый в пищеварительных системах животных, жующих жвачку, таких как коровы, а также термитов. Источниками также являются неполное сгорание органических веществ во время лесных пожаров и использование биотоплива. И, конечно же, природный газ, выбрасываемый в атмосферу из подземных резервуаров углеводородов, — это другое.
Недавнее усилие большой группы исследователей выявило уменьшение выбросы природного газа людьми как один из факторов выравнивания содержания метана в атмосфере с 1980-х по 2000-е годы. Однако они также пришли к выводу, что всплеск с 2007 года может быть частично связан с бумом добычи сланцевого газа.
Наилучшая оценка исследователей количества метана, поступающего из природного газа в США, намного меньше, чем скорость утечки, которую предполагают некоторые противники фрекинга. Однако неопределенность в этих оценках достаточно велика, поэтому нельзя исключать более высокие скорости утечки.
Исследователь из Калифорнийского университета в Ирвине Изобель Симпсон, входившая в состав этой исследовательской группы, также изучила этот вопрос с несколько иной точки зрения. В то время как естественные выбросы метана могут сильно варьироваться от года к году (влажные или сухие условия, например, влияют на выбросы водно-болотных угодий), контролировать химический двоюродный брат метана, этан, немного проще. Поскольку в атмосфере он длится всего пару месяцев, легче отслеживать краткосрочные изменения. Природные источники также намного меньше, что делает более очевидным влияние этана, выделяющегося из ископаемого топлива.
Этана гораздо меньше, чем метана в атмосфере, его концентрации примерно в тысячу раз ниже. И, по крайней мере, с 1985 года он пошел на убыль.Симпсон описал статью 2012 года по этой теме для Ars, сказав, что она и ее коллеги «утверждают, что долгосрочное снижение уровня этана было в основном вызвано сокращением неорганизованных источников ископаемого топлива, [таких как] сброс и сжигание в факелах». При сжигании в факелах часть природного газа преобразует углеводороды, такие как метан, в углекислый газ, а часть улетучивается несгоревшей. «Кроме того, — сказал Симпсон, — бывший Советский Союз ужесточил свои трубопроводы (уменьшил утечки) в начале 1990-х годов, что, по нашему мнению, способствовало более медленному росту как этана, так и метана примерно в 1992 году».
Но и здесь есть признаки того, что снижение уровня этана, возможно, выровнялось за последнее десятилетие. «Так это конец сокращения выбросов и сжигания в факелах, или продолжающееся сокращение выбросов и сжигания в факелах компенсируется увеличением какого-либо другого источника ископаемого топлива, например, увеличением выбросов при гидроразрыве пласта?» — спросил Симпсон. Хотя в северных средних широтах, где разыгрывается бум сланцевого газа, не было обнаружено заметного увеличения содержания этана, выводы делать рано. «Мы, безусловно, следим за этим», — сказал Симпсон.
В статье, опубликованной в журнале Наука, несколько исследователей изложили то, что мы знаем о росте содержания метана в атмосфере с 2007 года. Они отметили, что антропогенные выбросы, вероятно, увеличились за последние несколько лет из-за растущей добычи сланцевого газа в США и угля в Китае ( при добыче угля также выделяется метан). Тем не менее, изменение изотопного состава атмосферного метана, по-видимому, указывает на водно-болотные угодья и животных, жующих жвачку, как на главных виновников. К сожалению, наша сеть отбора проб метана недостаточно хороша, чтобы быть уверенным в том, что делать с этими фактами.
Это означает, что мы должны вернуться на Землю и попытаться выяснить, сколько метана выделяется из каждой газовой скважины, что в сумме дает общую оценку воздействия гидроразрыва на климат.
