Il gas naturale sta sostituendo il carbone, che potrebbe aiutare a combattere il cambiamento climatico perché bruciandolo produce meno emissioni di carbonio. Ma la produzione e il trasporto di gas naturale rilascia metano, un gas serra che contribuisce anche al cambiamento climatico. Quanto è grande il problema del metano?

Negli ultimi cinque anni, i nostri team di ricerca presso la Colorado State University hanno effettuato migliaia di misurazioni delle emissioni di metano in più di 700 impianti separati nella produzione, assembramento, in lavorazione, segmenti di trasporto e stoccaggio della filiera del gas naturale.

Questa esperienza ci ha fornito una prospettiva unica per quanto riguarda le principali fonti di emissioni di metano dal gas naturale e le sfide che l'industria deve affrontare in termini di rilevamento e riduzione, se non eliminando, loro.

Il nostro lavoro, insieme a numerosi altri progetti di ricerca, è stato recentemente inserito in un nuovo studio pubblicato sulla rivista Science. Questa istantanea completa suggerisce che le emissioni di metano dalle operazioni petrolifere e del gas sono molto più alte delle attuali stime dell'EPA.

Cosa c'è che non va con il metano?

Un modo per quantificare l'entità della perdita di metano consiste nel dividere la quantità di metano emessa ogni anno per la quantità totale di metano pompato dal terreno ogni anno dal gas naturale e dai pozzi di petrolio. L'EPA attualmente stima che questo tasso di perdita di metano sia dell'1,4%. Questo è, per ogni piede cubo di gas naturale prelevato da giacimenti sotterranei, L'1,4% si perde nell'atmosfera.

Questo studio ha sintetizzato i risultati di una serie quinquennale di 16 studi coordinati dal gruppo di difesa ambientale Environmental Defense Fund (EDF), che ha coinvolto più di 140 ricercatori provenienti da oltre 40 istituzioni e 50 aziende del gas naturale.

Lo sforzo ha riunito studiosi con sede nelle università, think tank e l'industria stessa per effettuare la stima più accurata possibile della quantità totale di metano emessa da tutte le operazioni petrolifere e del gas degli Stati Uniti. Ha integrato i dati di una moltitudine di studi recenti con misurazioni effettuate a terra e dall'aria.

Tutto detto, sulla base dei risultati del nostro nuovo studio, l'industria petrolifera e del gas degli Stati Uniti perde 13 milioni di tonnellate di metano ogni anno, il che significa che il tasso di perdita di metano è del 2,3 percento. Questa differenza del 60% tra la nostra nuova stima e quella vecchia dell'EPA può avere profonde conseguenze sul clima.

Il metano è un gas serra molto potente, con più di 80 volte l'impatto sul riscaldamento climatico dell'anidride carbonica nei primi 20 anni dopo il suo rilascio.

Un precedente studio EDF ha mostrato che un tasso di perdita di metano superiore al 3% non comporterebbe alcun beneficio climatico immediato dal ritiro delle centrali elettriche a carbone a favore delle centrali elettriche a gas naturale.

Ciò significa che anche con un tasso di perdita del 2,3%, la quota crescente di elettricità negli Stati Uniti alimentata da gas naturale sta facendo qualcosa per rallentare il ritmo del cambiamento climatico. Però, questi benefici climatici potrebbero essere molto maggiori.

Anche, con un tasso di perdita di metano del 2,3 percento, molti altri usi del gas naturale oltre alla generazione di elettricità sono decisamente dannosi per il clima. Per esempio, EDF ha scoperto che la sostituzione del gasolio utilizzato nella maggior parte dei camion o della benzina consumata dalla maggior parte delle auto con gas naturale richiederebbe un tasso di perdita inferiore all'1,4% prima di ottenere un beneficio climatico immediato.

Cosa c'è di più, alcuni scienziati ritengono che il tasso di perdita potrebbe essere anche superiore alla nostra stima.

Quali sono le cause di queste perdite?

Forse non hai mai contemplato il lungo viaggio che fa il gas naturale prima di poter accendere i fornelli del fornello a gas della tua cucina.

Ma in cima alla 500, 000 pozzi di gas naturale operanti oggi negli Stati Uniti, ci sono 2 milioni di miglia di tubi e milioni di valvole, raccordi, carri armati, compressori e altri componenti funzionanti 24 ore al giorno, sette giorni su sette per consegnare il gas naturale a casa tua.

Quel gas naturale che bruci quando prepari un lotto di pancake potrebbe aver viaggiato 1, 000 miglia o più mentre attraversava questa rete complicata. Lungo la strada, c'erano ampie opportunità che una parte di esso si diffondesse nell'atmosfera.

Le perdite di gas naturale possono essere accidentali, causati da apparecchiature malfunzionanti, ma anche molto gas naturale viene rilasciato intenzionalmente per eseguire operazioni di processo come l'apertura e la chiusura di valvole. Inoltre, le decine di migliaia di compressori che aumentano la pressione e pompano il gas lungo la rete sono alimentati da motori che bruciano gas naturale e il loro scarico contiene del gas naturale incombusto.

Poiché il gas naturale consegnato a casa tua è dall'85 al 95% di metano, le perdite di gas naturale sono prevalentemente metano. Mentre il metano rappresenta la più grande minaccia per il clima a causa della sua potenza di gas serra, il gas naturale contiene altri idrocarburi che possono degradare la qualità dell'aria regionale e sono dannosi per la salute umana.

Conteggi di inventario rispetto alla sorveglianza degli aerei

L'inventario dei gas a effetto serra dell'EPA viene eseguito in un modo che esperti come noi chiamano un approccio "dal basso verso l'alto". Implica il conteggio di tutte le apparecchiature per il gas naturale della nazione – dai contatori del gas domestici ai pozzi – e la stima di un tasso di emissione medio annualizzato per ogni categoria e sommando il tutto.

Ci sono due sfide a questo approccio. Primo, non ci sono registrazioni accurate delle attrezzature per molte di queste categorie. Secondo, quando i componenti funzionano in modo improprio o si guastano, pallone ad emissioni, rendendo difficile sviluppare un tasso di emissione annualizzato accurato e significativo per ciascuna fonte.

Approcci "top-down", tipicamente richiedono aeromobili, sono l'alternativa. Misurano le concentrazioni di metano sopravento e sottovento di vaste aree geografiche. Ma questo approccio ha i suoi difetti.

Primo, cattura tutte le emissioni di metano, piuttosto che solo le emissioni legate alle operazioni di gas naturale – compreso il metano delle discariche, mucche e persino le foglie che marciscono nel tuo giardino. Secondo, queste istantanee una tantum possono essere distorte a seconda di cosa sta succedendo mentre gli aerei volano in giro catturando dati sul metano.

Storicamente, gli approcci top-down stimano emissioni che sono circa il doppio delle stime bottom-up. Alcune stime top-down regionali del tasso di perdita di metano hanno raggiunto l'8%, mentre alcune stime bottom-up sono state inferiori all'1%.

Lavori più recenti, compreso il nostro studio di scienze, hanno eseguito campagne coordinate in cui le misurazioni a terra e sull'aeromobile sono effettuate contemporaneamente, modellando attentamente gli eventi di emissione.

Gadget utili e norme audio

In una mattina di sole di ottobre 2013, il nostro team di ricerca si è fermato a una stazione di compressione del gas naturale in Texas. Usando un US $ 80, 000 telecamera a infrarossi, abbiamo immediatamente individuato una perdita straordinariamente grande di incolore, metano inodore invisibile all'operatore che ha subito isolato e risolto il problema.

Abbiamo quindi assistito a un decuplicamento delle emissioni di metano:il tasso di perdita dell'impianto è sceso dal 9,8 percento allo 0,7 percento sotto i nostri occhi.

Non è economicamente fattibile, Certo, fornire a tutti i lavoratori del gas naturale 80 dollari, 000 telecamere, o assumere gli autisti necessari per monitorare ogni wellpad su base giornaliera quando ce ne sono 40, 000 pozzi di petrolio e gas nella contea di Weld, Colorado, solo.

Ma le nuove tecnologie possono fare la differenza. Il nostro team della Colorado State University sta lavorando con il Dipartimento dell'Energia per valutare i gadget che rileveranno rapidamente le emissioni di metano. Alcuni di questi dispositivi possono essere distribuiti oggi, compresi sensori economici che possono essere monitorati a distanza.

La tecnologia da sola non risolverà il problema, però. Riteniamo che ridurre il tasso di perdita di metano della nazione richiederà uno sforzo collaborativo tra l'industria e il governo. E in base alla nostra esperienza in Colorado, che ha sviluppato alcune delle più severe normative nazionali sulle emissioni di metano, scopriamo che le migliori pratiche diventano pratiche standard con normative rigorose.

Riteniamo che gli sforzi dell'amministrazione Trump per ridurre i regolamenti, indipendentemente dal fatto che funzionino o meno, non avrà solo profondi impatti climatici. Metteranno anche a repentaglio la salute e la sicurezza di tutti gli americani mentre vanificano gli sforzi dell'industria del gas naturale per ridurre l'inquinamento che produce.

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