Con el gas natural en auge en todo el Front Range, Las plataformas de perforación pueden operar a pocos metros de las granjas de ganado. Ese uso compartido de la tierra puede confundir los intentos de comprender las tendencias en el metano, un gas de efecto invernadero y un contaminante del aire:los gases emitidos por estas diferentes fuentes se mezclan.

Para desenredarlos, un equipo liderado por CIRES ha innovado un nuevo, técnica rentable para medir de manera eficiente el metano y un cóctel de sustancias químicas asociadas en la atmósfera, y crear una especie de etiqueta de identificación química para las fuentes de metano.

"El metano es un gas de efecto invernadero importante. Pero tiene una alta concentración global, por lo que puede ser un desafío ver sus fuentes específicas, "dijo Natalie Kille, CIRES Ph.D. estudiante y autor principal del estudio publicado hoy en la revista AGU Cartas de investigación geofísica . "Esta técnica nos permite eliminar las concentraciones de metano de fondo en nuestro análisis para ver claramente trazadores químicos únicos".

Los "trazadores" son productos químicos exclusivos de una sola fuente:el etano es un gran trazador para las operaciones de petróleo y gas, por ejemplo; y el amoniaco es un trazador para las explotaciones ganaderas, responsable de ese inconfundible olor a vaca. La medición de los niveles de esos dos trazadores ayudó al equipo a desentrañar las fuentes de metano producidas localmente tanto por la agricultura como por las operaciones de petróleo y gas.

Usando instrumentos que se sientan en el suelo y miden el aire arriba, pueden capturar instantáneamente una instantánea de las concentraciones químicas de metano y sus trazadores en la columna de aire que llega desde la superficie hasta la parte superior de la atmósfera. Luego, el equipo utiliza esta información para eliminar el fondo de metano, un concepto conocido como "columna en exceso", de modo que los trazadores puedan ocupar un lugar central.

"Este fue el primer estudio en medir el exceso de columnas de todas estas moléculas simultáneamente, "dijo Rainer Volkamer, Becario CIRES, Profesor asociado de química de la UC, y autor correspondiente del estudio. "Esto nos da un mejor manejo para separar y cuantificar las fuentes de metano a escala regional".

El equipo estableció una red de estos pequeños instrumentos en el Front Range de Colorado. Frank Hase y Thomas Blumenstock del Instituto de Tecnología alemán de Karlsruhe desarrollaron una novela, espectrómetro portátil capaz de realizar mediciones de metano de alta precisión. Y CIRES / CU Boulder proporcionó el instrumento "Flujo de ocultación solar móvil CU" de la Universidad de Colorado de Volkamer que midió los trazadores químicos etano y amoníaco. Ambos dispositivos aprovechan la luz solar para identificar cada molécula por su huella dactilar de absorción de luz.

"Estos dos instrumentos se instalaron uno al lado del otro en Eaton, Colorado, dentro de lo que llamamos la 'cúpula de metano' de la cuenca Denver-Julesburg, ", dijo Volkamer." En las áreas donde hay presencia de gas natural y sitios de cría de ganado, se emite metano, y se mezcla de ambas fuentes, formando una burbuja dentro de la capa límite atmosférica que se expande y contrae como si estuviera respirando ".

Para medir las concentraciones de fondo de metano, el equipo instaló dos instrumentos KIT adicionales (uno operado por el Centro Nacional de Investigación Atmosférica) fuera del domo de metano, en Boulder y Westminster, cada uno a unas 60 millas de Eaton. Estos datos ayudaron a Kille a calcular, y luego eliminar, la concentración de fondo de metano para aislar el metano producido localmente y esos dos trazadores químicos clave.

En trabajos anteriores para desenredar las fuentes de metano, Los científicos a menudo han recolectado muestras de aire en frascos, ya sea desde tierra o por avión, para un análisis detallado en un laboratorio. Pero algunos productos químicos incluyendo amoniaco, puede adherirse al interior de algunos botes, creando desafíos.

En este trabajo, los instrumentos pequeños y portátiles se pueden instalar en casi cualquier lugar para realizar mediciones en tiempo real de la atmósfera abierta. En Eaton, el equipo se instaló en el estacionamiento detrás de un bed and breakfast.

Basado en datos de cinco días de mediciones en 2015, El equipo descubrió que las operaciones de petróleo y gas natural eran responsables de la mayor parte del metano producido en la cuenca Denver-Julesburg. con fuentes agrícolas que proporcionan una fuente importante pero menor.

El estudio también descubrió algunas observaciones desconcertantes que requerirán una mayor exploración:por ejemplo, cuando las concentraciones de metano son muy bajas, las fuentes agrícolas son relativamente más importantes.

Estos resultados podrían ayudar a los operadores de gas natural, ganaderos, y sus reguladores toman decisiones más informadas sobre la mitigación del metano.

En el futuro, Los investigadores esperan generar una serie de tiempo a largo plazo durante varias temporadas para ver cómo las fuentes de metano en la región cambian con el tiempo, una hazaña que se vuelve posible con el bajo costo, redes de sensores autónomos como esta. Los científicos también podrían trabajar para comparar estos datos con los recopilados de los satélites, desarrollar las mejores prácticas para informar las observaciones satelitales, dijo Volkamer.

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de AGU Blogs (http://blogs.agu.org), una comunidad de blogs de ciencia de la Tierra y el espacio, alojado por la American Geophysical Union. Lea la historia original aquí.