L'inquinamento atmosferico urbano negli Stati Uniti è diminuito quasi continuamente dagli anni '70.

regolamenti federali, in particolare il Clean Air Act approvato dal presidente Nixon, ridurre gli inquinanti atmosferici tossici come il benzene, un idrocarburo, e ozono, un forte ossidante, hanno effettivamente ridotto la loro abbondanza nell'aria ambiente con progressi costanti.

Ma circa 10 anni fa, il quadro sugli inquinanti atmosferici negli Stati Uniti ha iniziato a cambiare. Il "boom del fracking" in diverse parti della nazione ha portato a una nuova fonte di idrocarburi nell'atmosfera, influenzando l'abbondanza sia del benzene tossico che dell'ozono, anche in aree che in precedenza non erano state molto colpite da tale inquinamento atmosferico.

Di conseguenza, negli ultimi anni c'è stato un picco di ricerca per determinare quale sia l'entità delle emissioni dei pozzi di petrolio e gas fracking - chiamati fonti "non convenzionali" nel settore. Mentre molte discussioni hanno circondato le emissioni di metano, un gas serra, meno attenzione è stata dedicata alle sostanze tossiche dell'aria.

Emissioni a monte

Fracking è un termine che può suscitare forti emozioni tra i suoi oppositori e sostenitori. In realtà è una combinazione di tecniche, compresa la fratturazione idraulica, ciò ha permesso ai perforatori di estrarre idrocarburi da formazioni rocciose che un tempo non era redditizio sfruttare.

Le perforatrici frantumano strati di roccia scistosa con acqua ad alta pressione, sabbia e prodotti chimici per avviare il flusso di idrocarburi da un pozzo. Lo stesso processo di fratturazione idraulica, a parte la sua grande richiesta di acqua, è forse la fase con il minor impatto ambientale lungo l'intera catena operativa di perforazione di idrocarburi. Probabilmente, gli effetti ambientali più rilevanti sono la gestione e lo smaltimento delle acque reflue, nonché il rilascio di vapori dallo stoccaggio e dalla distribuzione di petrolio e gas.

La produzione, la distribuzione e l'utilizzo di idrocarburi hanno sempre comportato alcune emissioni nell'aria, direttamente tramite perdite (intenzionali o accidentali), o durante la combustione incompleta dei combustibili. Però, attraverso normative e innovazione tecnologica, abbiamo ridotto drasticamente questa fonte negli ultimi 30 anni, approssimativamente di un fattore 10.

Tuttavia, ovunque si producono idrocarburi, raffinato o conservato, ci saranno alcune emissioni di inquinanti. Nell'era del fracking, le grandi operazioni nei siti di pozzi convenzionali sono state sostituite da centinaia di piazzole di pozzi che punteggiano il paesaggio. Ciascuno richiede il trasporto di acqua, prodotti chimici e attrezzature da e verso questi pad, nonché la rimozione delle acque reflue, e nessuno è regolamentato come lo sarebbe qualsiasi struttura più grande.

Di conseguenza, la produzione non convenzionale non ha solo aumentato il traffico di camion e le relative emissioni nelle aree di scisto, ma ha anche stabilito una rinnovata fonte di idrocarburi. Entrano nell'atmosfera da perdite alle valvole, tubi, separatori e compressori, o attraverso sfiati di scarico sui serbatoi. Insieme alle emissioni di ossidi di azoto, in gran parte da motori diesel in camion, compressori e perforatrici, questi idrocarburi possono formare quantità significative di sostanze nocive, ozono troposferico durante il giorno.

Sfide di misurazione

Nel 2011, un documento sosteneva che le emissioni di metano da fonti non convenzionali rispetto all'esplorazione convenzionale di petrolio e gas erano significativamente sottostimate. I ricercatori hanno iniziato a studiare seriamente le emissioni di idrocarburi dalle operazioni di fracking. E così un corpo significativo di letteratura si è sviluppato dal 2013, gran parte delle quali si concentra sulle emissioni di metano, il principale componente del gas naturale e un potente gas serra.

L'EPA tiene traccia delle emissioni di metano nel suo inventario dei gas serra, ma i numeri si basano su stime sviluppate negli anni '80 e '90 e sono compilati attraverso calcoli e autodichiarazioni da parte dell'industria.

Infatti, sia le misurazioni satellitari che quelle atmosferiche suggeriscono che le stime dell'EPA potrebbero sottostimare le emissioni di metano nel mondo reale fino a un fattore due. E se questo è vero per il metano, anche i gas di idrocarburi co-emessi sono probabilmente sottostimati.

Formazione di ozono

Come in molti casi simili, esistono le sfumature

Le misurazioni aerotrasportate di NOAA suggeriscono che le stime del metano EPA potrebbero essere applicabili a vecchi, aree di scisto maturo con produzione prevalentemente di gas naturale. Ma non è così nelle aree di scisto più giovani che producono anche grandi quantità di petrolio insieme al gas naturale, come i Bakken nel Nord Dakota. Le emissioni del solo Bakken potrebbero essere così grandi da essere responsabili di circa la metà del rinnovato aumento di etano atmosferico nell'emisfero settentrionale dall'inizio del boom del fracking.

Allo stesso modo, i nostri studi per lo scisto Eagle Ford nel Texas centro-meridionale suggeriscono che le emissioni di idrocarburi sono superiori a quelle attualmente stimate. Ciò aumenta il potenziale per la formazione di ozono regionale poiché questi idrocarburi vengono ossidati nell'atmosfera in presenza di ossidi di azoto. E poiché lo standard nazionale di qualità dell'aria ambientale dell'ozono è stato recentemente abbassato a 70 parti per miliardo, con ozono a San Antonio sottovento all'Eagle Ford in trend vicino alla vecchia soglia dei 75 ppb, l'impatto delle emissioni di idrocarburi di scisto non è banale.

I problemi dell'ozono di San Antonio non sono unici. In alcune zone, i progressi decennali sulla qualità dell'aria dell'ozono si sono fermati; in altri, in particolare il bacino dell'Uintah nello Utah, è emerso un nuovo problema dell'ozono a causa delle emissioni dell'industria del fracking.

Benzene

A parte gli effetti sull'andamento dell'ozono, l'aumento delle emissioni di idrocarburi ha anche portato alla rinascita di una sostanza tossica per l'aria ritenuta una storia del passato negli Stati Uniti:il benzene. A differenza dell'ozono, che è ampiamente monitorato, il benzene no. Però, poiché è un noto cancerogeno, è stato a lungo nel radar delle agenzie di regolamentazione.

Misurato di routine sopra 1 parte per miliardo nelle aree urbane negli anni '70 e '80, le concentrazioni di benzene nell'ambiente urbano sono diminuite del 5-10 percento all'anno, simile ad altri inquinanti atmosferici, negli ultimi 20-30 anni. I livelli medi annuali di benzene sono ora inferiori a 1,5 parti per miliardo in oltre il 90% delle località che monitorano regolarmente il benzene, ma poche di queste stazioni di monitoraggio si trovano all'interno o nelle vicinanze di aree di scisto.

Alti livelli di benzene nelle aree di scisto, come i rilievi vicino ai pozzi nello scisto di Barnett in Texas, sono stati registrati all'inizio del boom del fracking, ma ad oggi sono disponibili pochi dati di monitoraggio continuo dell'aria, praticamente senza dati prima del boom del fracking per il confronto.

Mentre il benzene è generalmente monitorato al di sotto dei livelli, la Commissione del Texas sulla qualità ambientale (TCEQ) sarebbe preoccupata, sta diventando chiaro che i livelli devono essere aumentati nelle aree rurali dello scisto.

La nostra analisi delle impronte digitali dei dati del 2015 dal più recente monitor dell'aria a Karnes City, Texas, al centro dello scisto Eagle Ford, suggerisce che meno del 40% del benzene è ancora correlato alle emissioni di scarico, la sua fonte di emissione precedentemente dominante. Anziché, oltre il 60 per cento è ora legato a varie attività di esplorazione di petrolio e gas, comprese le emissioni di gas flaring.

Gli studi del Colorado e del Texas mostrano che livelli elevati di benzene nelle aree di scisto sono chiaramente correlati con altri gas di idrocarburi emessi dall'esplorazione di petrolio e gas.

Impatti sulla salute

Mentre l'ozono è distribuito in modo relativamente uniforme in una regione, le emissioni primarie di benzene e altri idrocarburi diversi dal metano saranno a concentrazioni più elevate nell'aria vicino alle fonti. Perciò, considerando che la maggior parte delle stazioni di monitoraggio dell'ozono è piuttosto rappresentativa per un'area più ampia, il monitoraggio del benzene lontano dalle sue fonti dominanti nelle aree di scisto non fornisce un quadro rappresentativo.

I rischi per le persone che vivono nelle aree di scisto sono elevati dalla loro vicinanza ai pozzi. La ricerca sanitaria in corso ha rivelato che alcuni effetti minori sulla salute come la sinusite, emicrania e stanchezza, ma anche tassi di ospedalizzazione e alcuni difetti alla nascita, sono collegati in modo identificabile alla densità di un pozzo di un'area o alla distanza di una casa dai pozzi di petrolio e di gas come proxy dell'esposizione, giustificare ricerche più approfondite.

In conclusione, il boom dello scisto ha creato una nuova fonte di emissioni diffuse di idrocarburi che influiscono negativamente sui livelli di sostanze tossiche nell'aria. Mentre gli effetti sono sottili, sono accaduti in aree generalmente senza alcun monitoraggio degli inquinanti atmosferici, rendere difficile la stima delle tendenze.

In molti casi, questi inquinanti possono essere ridotti con misure di riduzione delle emissioni di buon senso, e alcune aziende mettono o prevedono di mettere in atto buone pratiche. Tuttavia, la continua crescita dell'industria del fracking e i piani per rimuovere le normative sulle emissioni di metano non ridurranno le elevate emissioni di idrocarburi e i problemi di ozono regionali associati.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.