La produzione di petrolio greggio e i prelievi di gas naturale negli Stati Uniti hanno ridotto la dipendenza del paese dal petrolio estero e hanno fornito sollievo finanziario ai consumatori statunitensi, ma hanno anche sollevato preoccupazioni di lunga data sui danni ambientali, come la contaminazione delle acque sotterranee.

Un ricercatore del College of Arts and Sciences della Syracuse University, e un team di scienziati della Penn State, hanno sviluppato una nuova tecnica di apprendimento automatico per valutare in modo olistico i dati sulla qualità dell'acqua al fine di rilevare campioni di acque sotterranee probabilmente colpiti da recenti perdite di metano durante la produzione di petrolio e gas. Usando quel modello, il team ha concluso che i metodi di perforazione non convenzionali come la fratturazione idraulica, o l'hydrofracking, non comportano necessariamente più problemi ambientali rispetto alla perforazione convenzionale di petrolio e gas.

I due modi comuni per estrarre petrolio e gas negli Stati Uniti sono attraverso metodi convenzionali e non convenzionali. Il petrolio e il gas convenzionali vengono pompati da fonti facilmente accessibili utilizzando la pressione naturale. Al contrario, petrolio e gas non convenzionali vengono acquisiti da fonti difficili da raggiungere attraverso una combinazione di perforazione orizzontale e fratturazione idraulica. Hydrofracking estrae gas naturale, petrolio e salamoia dalle formazioni rocciose iniettando una miscela di sabbia, prodotti chimici e acqua. Perforando la terra e dirigendo la miscela ad alta pressione nella roccia, il gas all'interno si libera e defluisce alla testa di un pozzo.

Tao Wen, assistente professore di Scienze della Terra e dell'Ambiente (SEO) a Siracusa, ha recentemente condotto uno studio che confronta i dati di diversi stati per vedere quale metodo potrebbe comportare una maggiore contaminazione delle acque sotterranee. Hanno specificamente testato i livelli di metano, che è il componente principale del gas naturale.

Il team ha selezionato quattro stati degli Stati Uniti situati in importanti zone di scisto come target per il loro studio:Pennsylvania, Colorado, Texas e New York. Uno di questi stati, New York, ha vietato la pratica dell'hydrofracking nel 2015 a seguito di una revisione del Dipartimento della salute di New York che ha riscontrato significative incertezze sulla salute, compreso l'aumento dell'inquinamento dell'acqua e dell'aria.

Wen e i suoi colleghi hanno compilato un ampio set di dati sulla chimica delle acque sotterranee da più fonti, inclusi rapporti dell'agenzia federale, articoli di giornale, e compagnie petrolifere e del gas. La maggior parte dei campioni di acqua testati nel loro studio sono stati raccolti da pozzi d'acqua domestici. Sebbene il metano in sé non sia tossico, Wen afferma che la contaminazione da metano rilevata nelle acque sotterranee poco profonde potrebbe essere un rischio per il proprietario della casa in questione in quanto potrebbe essere un rischio di esplosione, potrebbe aumentare il livello di altre specie chimiche tossiche come manganese e arsenico, e contribuirebbe al riscaldamento globale poiché il metano è un gas serra.

Il loro modello ha utilizzato algoritmi sofisticati per analizzare quasi tutti i dati geochimici conservati al fine di prevedere se un dato campione di acque sotterranee è stato influenzato negativamente dalle recenti trivellazioni di petrolio e gas.

Il confronto dei dati ha mostrato che i casi di contaminazione da metano a New York, uno stato senza perforazioni non convenzionali ma con un volume elevato di perforazioni convenzionali, erano simili a quelli della Pennsylvania, uno stato con un volume elevato di perforazioni non convenzionali. Wen dice che questo suggerisce che i metodi di perforazione non convenzionali come il fracking non portano necessariamente a più problemi ambientali rispetto alla perforazione convenzionale, sebbene questo risultato possa essere spiegato in alternativa dalle diverse dimensioni dei set di dati sulla chimica delle acque sotterranee compilati per questi due stati.

Il modello ha anche rilevato un tasso più elevato di casi di contaminazione da metano in Pennsylvania rispetto a Colorado e Texas. Wen afferma che questa differenza potrebbe essere attribuita a pratiche diverse quando i trivellatori costruiscono/perforano i pozzi di petrolio e di gas in diversi stati. Secondo ricerche precedenti, la maggior parte del metano rilasciato nell'ambiente dai pozzi di gas negli Stati Uniti avviene perché il cemento che sigilla il pozzo non è completato lungo l'intera lunghezza dell'involucro di produzione. Però, non esistono dati per concludere se i perforatori in questi tre stati utilizzano tecnologie diverse. Wen afferma che ciò richiede ulteriori studi e revisioni dei dati di perforazione se diventano disponibili.

Secondo Wen, il loro modello di apprendimento automatico si è dimostrato efficace nel rilevare la contaminazione delle acque sotterranee, e applicandolo ad altri stati/contee con produzione di petrolio e gas in corso o pianificata, sarà una risorsa importante per determinare i metodi più sicuri di trivellazione di gas e petrolio.

Wen e i suoi colleghi hanno recentemente pubblicato le loro scoperte sulla rivista Ricerca sull'acqua .