I pozzi che estraggono gas naturale dal sottosuolo spesso perdono grandi quantità di metano, un potente gas serra, Nell'aria. Un team di ricercatori dell'Università di Princeton ha scoperto che, in una delle più grandi regioni produttrici di gas, la maggior parte di queste emissioni proviene da un piccolo sottoinsieme dei pozzi, una scoperta con importanti implicazioni su come controllare il problema.

Ricercatori guidati da Mark Zondlo, professore associato di ingegneria civile e ambientale, trascorso due anni a campionare le emissioni del Marcellus Shale, un bacino che si estende dalla Virginia Occidentale allo Stato di New York. In una ricerca pubblicata sulla rivista Scienze e tecnologie ambientali , gli autori hanno riferito che il 10% dei pozzi rappresenta più di tre quarti del gas disperso nell'atmosfera come sottoprodotto dell'estrazione. Questo ha l'equivalente effetto serra di aggiungere 500, 000 auto, o circa il 2% del mercato automobilistico statunitense, alla strada.

Questa constatazione, però, può avere un lato positivo per mitigare gli impatti sull'ambiente, Zondlo ha detto, perché fissare un numero relativamente piccolo di questi pozzi "superemettitori" potrebbe portare a una forte riduzione delle emissioni. Ha avvertito che identificare i pozzi che perdono più non è sempre facile, in parte perché le emissioni dei pozzi possono cambiare nel tempo.

I ricercatori hanno affermato che le emissioni possono derivare da una varietà di pratiche, compresa l'apertura intenzionale di valvole per scaricare la pressione nei pozzi, o da valvole che sono involontariamente bloccate aperte. Studi precedenti hanno esaminato piccoli campioni di pozzi in Texas e West Virginia e hanno raggiunto conclusioni simili sull'impatto dei "superemettitori". La nuova ricerca è la prima a esaminare le operazioni sul bacino di scisto più produttivo degli Stati Uniti e rappresenta il maggior numero totale di pozzi misurati.

Insieme a Zondlo, che è ex direttore associato per le partnership esterne presso l'Andlinger Center for Energy and the Environment, i principali ricercatori del team includono Elie Bou-Zeid, professore di ingegneria civile e ambientale, e Jeffrey Fitts, ex ricercatore presso il Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale ed ex ricercatore e stratega dello sviluppo presso l'Andlinger Center. Dana Caulton, un ex ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Zondlo, ha guidato il campionamento sul campo.

I laser che Zondlo e il team utilizzano nel laboratorio mobile, l'esperimento di chimica atmosferica di Princeton, misurare la concentrazione di metano nell'aria sparando una precisa lunghezza d'onda della luce attraverso l'aria e vedendo quanta luce viene assorbita dai gas nell'aria, in particolare dal metano. Utilizzando questa tecnica, i ricercatori hanno potuto discernere la quantità di metano nell'aria e calcolare un tasso di emissione legato al pozzo.

I risultati presentano un percorso verso la limitazione finale dell'inquinamento da carbonio dall'estrazione di gas, ha detto Zondlo. Una migliore comprensione del perché e del modo in cui alcuni pozzi perdono più di altri può informare "percorsi pratici per la mitigazione, " Egli ha detto.

Il gas naturale è composto principalmente da metano, che è tra i più potenti gas serra e circa 30 volte meglio in grado di intrappolare il calore rispetto all'anidride carbonica, accelerare il riscaldamento globale. Il gas naturale è una parte importante del mix di combustibili negli Stati Uniti, rappresentano circa il 35 per cento della produzione di elettricità e riscaldano circa 60 milioni di case americane ogni anno. Anche nelle operazioni più efficienti, si prevede qualche perdita. Ma Zondlo ha affermato che le nuove scoperte mostrano la possibilità di ridurre notevolmente l'impatto ambientale del settore.

Attualmente, le aziende del gas in genere cercano perdite utilizzando telecamere a infrarossi, che individuano la perdita “vedendo” il metano, ma questa tecnologia non è abbastanza sensibile da catturare la maggior parte delle perdite a meno che la fotocamera non si trovi quasi sopra la posizione della perdita stessa. Le termocamere a infrarossi quindi non sono ottimi strumenti di rilevamento per schermare un ampio sito, né forniscono dati quantitativi su quanto metano viene rilasciato.

Nonostante il fatto che i superemettitori possano variare nel tempo, a seconda che le emissioni provengano da una valvola bloccata una tantum o da un problema in corso, come una flangia che perde, Zondlo ha affermato che la metodologia utilizzata dal gruppo di ricerca potrebbe aiutare a catturare la distribuzione delle emissioni nel tempo.

Le stime di Zondlo che utilizzano i laser potrebbero inizialmente aumentare i costi di monitoraggio, ma ha detto che le compagnie del gas avrebbero recuperato gran parte di ciò recuperando il prodotto perso. Se adeguatamente attrezzato, i veicoli di servizio che lavorano sui pozzi potrebbero fornire un percorso per monitorare efficacemente le emissioni se abbinati a previsioni comuni di velocità e direzione del vento, Egli ha detto.

"Se i veicoli di servizio ordinario fossero dotati di sensori di metano, potrebbe segnalare bene le piazzole dove i livelli di metano hanno superato di gran lunga le visite passate e identificare quelle più problematiche, " Disse Zondlo.

Ha detto che la sua tecnologia e molte altre tecnologie promettenti esistono, e ora è un problema scalare le tecnologie e implementarle sul campo. La maggior parte dei laser utilizzati nel suo laboratorio mobile sono personalizzati e costosi da costruire, ma Zondlo ha detto che sta lavorando alla produzione dei laser con materiali più comuni, come i LED.

Adam Brandt, professore associato di ingegneria delle risorse energetiche presso la Stanford University che non è affiliato allo studio, ha affermato che la ricerca "suggerisce che trovare e riparare questo piccolo numero di 'superemettitori' potrebbe essere un modo conveniente per ridurre drasticamente le emissioni di gas serra dalle operazioni di produzione di gas".

David Lione, uno scienziato dell'Environmental Defense Fund che ha lavorato su precedenti valutazioni delle emissioni di metano, ha affermato che "i risultati di questo studio rafforzano l'urgente necessità di ridurre le perdite di metano dai pozzi di gas non convenzionale esistenti in Pennsylvania:queste perdite rappresentano 70 milioni di dollari in risorse di gas naturale sprecate e hanno un impatto climatico a breve termine equivalente a quello di nove centrali elettriche a carbone ."

Il prossimo passo per i ricercatori è vedere cosa hanno in comune questi superemettitori. Zondlo intende studiare le caratteristiche dei pozzi, come il tasso di produzione, l'età delle apparecchiature e le dimensioni dell'operatore per vedere quando e perché i siti diventano grandi emettitori nella speranza di informare sulle strategie di mitigazione.