Un nuovo studio del MIT esamina i ruoli opposti del gas naturale nella battaglia contro il cambiamento climatico, come ponte verso un futuro a basse emissioni, ma anche un contributore alle emissioni di gas serra.

Gas naturale, che è principalmente metano, è visto come un importante "combustibile ponte" per aiutare il mondo ad allontanarsi dalle emissioni di gas serra dei combustibili fossili, poiché bruciare gas naturale per produrre elettricità produce circa la metà di anidride carbonica rispetto alla combustione del carbone. Ma il metano è di per sé un potente gas serra, e attualmente fuoriesce dai pozzi di produzione, serbatoi di stoccaggio, condutture, e tubazioni di distribuzione urbana per il gas naturale. Aumentandone l'utilizzo, come strategia per la decarbonizzazione della fornitura di energia elettrica, aumenterà anche il potenziale di tali emissioni "fuggitive" di metano, anche se c'è grande incertezza su quanto aspettarsi. Recenti studi hanno documentato la difficoltà anche nel misurare i livelli di emissioni odierni.

Questa incertezza si aggiunge alla difficoltà di valutare il ruolo del gas naturale come ponte verso un sistema energetico a zero emissioni di carbonio, e nel sapere quando allontanarsene. Ma ora vanno fatte scelte strategiche sull'opportunità di investire nelle infrastrutture del gas naturale. Questo ha ispirato i ricercatori del MIT a quantificare le tempistiche per ripulire le infrastrutture del gas naturale negli Stati Uniti o accelerare un allontanamento da esso, pur riconoscendo l'incertezza sulle emissioni fuggitive di metano.

Lo studio mostra che affinché il gas naturale sia una componente importante dello sforzo della nazione per raggiungere gli obiettivi di riduzione dei gas serra nel prossimo decennio, gli attuali metodi di controllo delle perdite di metano dovrebbero migliorare dal 30 al 90 percento. Date le attuali difficoltà nel monitoraggio del metano, raggiungere questi livelli di riduzione può essere una sfida. Il metano è un bene prezioso, e quindi aziende produttrici, immagazzinare, e distribuirlo hanno già qualche incentivo a minimizzarne le perdite. Però, nonostante questo, anche lo sfogo e il flaring intenzionale di gas naturale (emettendo anidride carbonica) continuano.

Lo studio rileva anche politiche che favoriscono il passaggio diretto a fonti di energia prive di carbonio, come il vento, solare, e nucleare, potrebbe raggiungere gli obiettivi in ​​materia di emissioni senza richiedere tali miglioramenti nella mitigazione delle perdite, anche se l'uso del gas naturale sarebbe ancora una parte significativa del mix energetico.

I ricercatori hanno confrontato diversi scenari per frenare il metano dal sistema di generazione elettrica al fine di raggiungere un obiettivo per il 2030 di un taglio del 32% delle emissioni equivalenti di anidride carbonica rispetto ai livelli del 2005, che è coerente con i passati impegni degli Stati Uniti per mitigare il cambiamento climatico. I risultati appaiono oggi sulla rivista Environmental Research Letters, in un articolo del postdoc del MIT Magdalena Klemun e della professoressa associata Jessika Trancik.

Il metano è un gas serra molto più forte dell'anidride carbonica, anche se quanto di più dipende dal periodo di tempo che scegli di guardare. Sebbene il metano trattiene il calore molto di più, non dura tanto una volta che è nell'atmosfera, per decenni, non secoli. Quando viene calcolata la media su una linea temporale di 100 anni, che è il paragone più usato, il metano è circa 25 volte più potente dell'anidride carbonica. Ma in media su un periodo di 20 anni, è 86 volte più forte.

Gli effettivi tassi di perdita associati all'uso del metano sono ampiamente distribuiti, altamente variabile, e molto difficile da definire. Utilizzando dati provenienti da una varietà di fonti, i ricercatori hanno scoperto che l'intervallo complessivo è compreso tra l'1,5 percento e il 4,9 percento della quantità di gas prodotta e distribuita. Parte di questo accade proprio ai pozzi, alcuni si verificano durante la lavorazione e dai serbatoi di stoccaggio, e alcuni provengono dal sistema di distribuzione. Così, può essere necessaria una varietà di diversi tipi di sistemi di monitoraggio e misure di mitigazione per affrontare le diverse condizioni.

"Le emissioni fuggitive possono sfuggire fino al punto in cui viene estratto e prodotto il gas naturale, fino all'utente finale, " Dice Trancik. "È difficile e costoso monitorarlo lungo la strada".

Questo di per sé rappresenta una sfida. "Una cosa importante da tenere a mente quando si pensa ai gas serra, " lei dice, "è che la difficoltà nel tracciare e misurare il metano è di per sé un rischio". Se i ricercatori non sono sicuri di quanto ci sia e dove sia, è difficile per i responsabili politici formulare strategie efficaci per mitigarlo. L'approccio di questo studio è quello di abbracciare l'incertezza invece di esserne ostacolato, Trancik dice:L'incertezza stessa dovrebbe informare le strategie attuali, dicono gli autori, motivando gli investimenti nel rilevamento delle perdite per ridurre l'incertezza, o una transizione più rapida dal gas naturale.

"Tassi di emissione per lo stesso tipo di attrezzatura, nello stesso anno, può variare in modo significativo, " aggiunge Klemun. "Può variare a seconda dell'ora del giorno in cui lo misuri, o in quale periodo dell'anno. I fattori sono tanti".

Molta attenzione si è concentrata sui cosiddetti "super-emettitori, " ma anche questi possono essere difficili da rintracciare. "In molti set di dati, una piccola frazione di fonti puntiformi contribuisce in modo sproporzionato alle emissioni complessive, " dice Klemun. "Se fosse facile prevedere dove si verificano, e se capissimo meglio perché, i programmi di rilevamento e riparazione potrebbero diventare più mirati." Ma raggiungere questo obiettivo richiederà dati aggiuntivi con un'elevata risoluzione spaziale, coprendo vaste aree e molti segmenti della filiera, lei dice.

I ricercatori hanno esaminato l'intera gamma di incertezze, da quanto metano sfugge a come caratterizzare i suoi impatti climatici, sotto una varietà di scenari diversi. Un approccio pone una forte enfasi sulla sostituzione degli impianti a carbone con gas naturale, Per esempio; altri aumentano gli investimenti in fonti a zero emissioni di carbonio pur mantenendo un ruolo per il gas naturale.

Nel primo approccio, le emissioni di metano del settore energetico degli Stati Uniti dovrebbero essere ridotte dal 30 al 90 percento rispetto ai livelli odierni entro il 2030, insieme a una riduzione del 20% dell'anidride carbonica. In alternativa, tale obiettivo potrebbe essere raggiunto attraverso riduzioni ancora maggiori dell'anidride carbonica, ad esempio attraverso una più rapida espansione dell'elettricità a basse emissioni di carbonio, senza richiedere alcuna riduzione dei tassi di perdita di gas naturale. L'estremità superiore delle gamme pubblicate riflette una maggiore enfasi sul contributo al riscaldamento a breve termine del metano.

Una domanda sollevata dallo studio è quanto investire nello sviluppo di tecnologie e infrastrutture per espandere in sicurezza l'uso del gas naturale, viste le difficoltà nel misurare e mitigare le emissioni di metano, e dato che praticamente tutti gli scenari per raggiungere gli obiettivi di riduzione dei gas serra richiedono l'eliminazione graduale del gas naturale che non include la cattura e lo stoccaggio del carbonio entro la metà del secolo. "Una certa quantità di investimenti probabilmente ha senso per migliorare e utilizzare l'infrastruttura attuale, ma se sei interessato a obiettivi di riduzione davvero profondi, i nostri risultati rendono più difficile sostenere questa espansione in questo momento, " dice Tranci.

L'analisi dettagliata in questo studio dovrebbe fornire una guida per i regolatori locali e regionali, nonché i responsabili politici fino alle agenzie federali, dicono. Le intuizioni si applicano anche ad altre economie che fanno affidamento sul gas naturale. È probabile che le scelte migliori e le tempistiche esatte varino a seconda delle circostanze locali, ma lo studio inquadra il problema esaminando una varietà di possibilità che includono gli estremi in entrambe le direzioni, ovvero verso investire principalmente nel miglioramento dell'infrastruttura del gas naturale espandendone l'uso, o accelerando un allontanamento da esso.