Un set di auto cartografiche di Google Street View, appositamente attrezzato con analizzatori di metano all'avanguardia, stanno permettendo ai ricercatori della Colorado State University di "vedere" perdite invisibili di metano dalle linee di gas naturale sotto le nostre strade.

Le sfide tecniche e computazionali della misurazione del metano, e le complesse metodologie utilizzate per raccogliere, analizzare e pubblicizzare i dati, sono dettagliati in un nuovo articolo sulla rivista Scienze e tecnologie ambientali 22 Marzo.

Il progetto innovativo è guidato da Joe von Fischer, professore associato CSU in biologia, in collaborazione con il Fondo per la difesa dell'ambiente (FES) senza scopo di lucro, e Google Earth per il sociale. I coautori della CSU di von Fischer includono ricercatori di statistica (Dan Cooley), scienze atmosferiche (Russ Schumacher), e scienze del suolo e delle colture (Jay Ham), così come esperti della University of Northern Colorado e il collettivo scientifico senza scopo di lucro Conservation Science Partners.

I dati del progetto stanno aiutando le utility, le autorità di regolamentazione e i gruppi di advocacy riducono le perdite dispendiose e dannose per l'ambiente in modo più rapido ed economico.

Oltre ad essere l'ingrediente principale del gas naturale, il metano è anche un potente gas serra, con oltre 80 volte il potere di riscaldamento dell'anidride carbonica in un arco di tempo di 20 anni. La crescente consapevolezza di questo rischio climatico ha stimolato un nuovo interesse nel trovare e riparare perdite di basso livello lungo tutta la catena di approvvigionamento del gas naturale, compresi i sistemi di utilità locale, dove molte perdite di basso livello possono persistere per molti anni. Questa necessità ha generato un nuovo tipo di scienza.

"Questa è una sfida enorme a cui quasi nessuno aveva pensato. Ora stiamo scoprendo quanto siano diffuse queste perdite, " ha detto von Fischer. "Più velocemente li aggiusti, maggiori sono i benefici ambientali. Ma le utility e le autorità di regolamentazione non avevano i dati per concentrare i loro sforzi. È qui che entriamo in gioco noi. Il nostro obiettivo è renderlo più veloce, più economico e più facile da trovare e misurare le perdite di metano dalle linee di gas naturale per aiutare ad accelerare le riparazioni cruciali."

Per il progetto Google, von Fischer e colleghi erano particolarmente desiderosi di identificare e quantificare le perdite di metano dalle aree urbane della nazione, dove i gasdotti di distribuzione del gas naturale si trovano a diversi metri sotto terra. Il loro progetto EDF Google Street View è il primo nel suo genere, inventario completo delle fonti di perdita di metano all'interno delle città. L'obiettivo è far brillare una luce potente su questo precedentemente invisibile, problema di difficile definizione.

Una delle principali motivazioni del progetto è aiutare le aziende di servizi pubblici e i governi a dare la priorità alle riparazioni delle perdite in base all'entità delle emissioni. I ricercatori calcolano che riparare l'8% delle perdite più grandi ridurrebbe le emissioni di metano delle condutture del 30%. La società di servizi pubblici del New Jersey PSE&G ha approvato quasi 1 miliardo di dollari di aggiornamenti diretti in parte dai dati dei ricercatori della CSU.

La tecnologia di base che ha permesso al progetto di fiorire è un analizzatore di metano laser a infrarossi. Questi strumenti mobili, che non esisteva nemmeno dieci anni fa, può identificare pennacchi di gas metano in tempo reale, senza la necessità di un'analisi gascromatografica in laboratorio.

"L'aria contiene gas che la fanno sembrare nebbiosa nello spettro infrarosso, " ha spiegato von Fischer. "Il laser può scansionare i colori della luce infrarossa e 'vedere' quanto metano è presente".

Al centro dello sforzo c'è un insieme di algoritmi e protocolli che forniscono una contabilità accurata delle perdite di metano, compresa la dimensione dei pennacchi.

Prima che portassero la loro tecnologia nelle auto di Street View, i ricercatori hanno prima eseguito test preliminari con veicoli di ricerca guidati nel campus e sull'asfalto del campo aereo di Christman. Ciò includeva rilasci controllati di metano sia in ambienti aperti che urbani.

Il progetto ha previsto la progettazione di percorsi ottimali per i conducenti di Google, mantenendo l'interazione dei conducenti con l'attrezzatura passiva e semplice. I ricercatori hanno anche sviluppato metodi per escludere letture false positive, ad esempio come capire la differenza tra una vera perdita di metano, e una lettura ribelle da una discarica o da una centrale elettrica vicina.

Per von Fischer, un ecologista dell'ecosistema di formazione classica, il progetto lo ha allungato come scienziato e ha catalizzato interazioni con una serie vertiginosa di discipline. "Parlo regolarmente con avvocati, persone del settore, statistici, scienziati informatici, fisici dell'atmosfera, Google... questa è solo una parte della mia vita ora, " Egli ha detto.

Attualmente, ci sono quattro auto di Google Street View in varie città che trasportano gli analizzatori di metano CSU, come continua il lavoro di von Fischer e colleghi. Gli autisti sono istruiti a percorrere tutte le strade in un'area predeterminata per acquisire i dati sulle perdite che i ricercatori della CSU scaricano, analizzare, e caricare su un sito Web pubblico ospitato da EDF.

Per far fronte agli enormi flussi di dati prodotti dal progetto - circa 2, 000 punti dati al minuto:il ricercatore informatico della CSU Sangmi Pallickara sta creando una piattaforma basata su cloud per gestire, memorizzare e presentare i dati.

Finora, gli analizzatori di metano della CSU hanno fornito mappe delle perdite di Boston; Burlington, Vermont; Chicago, Dallas, Indianapolis, Jacksonville, Los Angeles, Mesa, Arizona; Pittsburgh; Staten Island, New York; e Siracusa, New York.

Tra l'altro, hanno riferito che, in media, Boston, Staten Island e Siracusa - città con vecchi, linee di distribuzione soggette a corrosione - avevano perdite che rilasciavano 25 volte più metano per chilometro di strada (2 litri di metano al minuto per chilometro) rispetto a Burlington e Indianapolis (0,08 litri di metano al minuto per chilometro).