Los pozos que extraen gas natural del subsuelo a menudo filtran grandes cantidades de metano, un potente gas de efecto invernadero, dentro del Aire. Un equipo de investigadores de la Universidad de Princeton descubrió que, en una de las mayores regiones productoras de gas, la mayoría de estas emisiones provienen de un pequeño subconjunto de pozos, un hallazgo con importantes implicaciones sobre cómo controlar el problema.

Investigadores dirigidos por Mark Zondlo, un profesor asociado de ingeniería civil y ambiental, Pasó dos años tomando muestras de las emisiones de Marcellus Shale, una cuenca que se extiende desde Virginia Occidental hasta el estado de Nueva York. En investigación publicada en la revista Ciencia y Tecnología Ambiental , los autores informaron que el 10 por ciento de los pozos representan más de las tres cuartas partes del gas que se filtra a la atmósfera como subproducto de la extracción. Eso tiene el efecto de gas invernadero equivalente de agregar 500, 000 coches, o alrededor del 2 por ciento del mercado automotriz de EE. UU., A la carretera.

Este descubrimiento, sin embargo, puede tener un lado positivo para mitigar los impactos en el medio ambiente, Zondlo dijo:porque reparar un número relativamente pequeño de estos pozos "superemisores" podría conducir a una reducción importante de las emisiones. Advirtió que identificar los pozos con más fugas no siempre es fácil, en parte porque las emisiones de los pozos pueden cambiar con el tiempo.

Los investigadores dijeron que las emisiones pueden resultar de una variedad de prácticas, incluida la apertura intencional de válvulas para aliviar la presión en los pozos, o de válvulas que se atascan involuntariamente para abrirlas. Estudios anteriores han analizado pequeñas muestras de pozos en Texas y West Virginia y han llegado a conclusiones similares sobre el impacto de los "superemisores". La nueva investigación es la primera en analizar las operaciones en la cuenca de esquisto más productiva de los EE. UU. Y representa la mayor cantidad total de pozos medidos.

Junto con Zondlo, quien fue director asociado de asociaciones externas en el Centro Andlinger de Energía y Medio Ambiente, Los investigadores principales del equipo incluyen a Elie Bou-Zeid, profesor de ingeniería civil y ambiental, y Jeffrey Fitts, ex becario de investigación en el Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental y ex estratega de investigación y desarrollo en el Centro Andlinger. Dana Caulton, un ex investigador postdoctoral en el laboratorio de Zondlo, Lideró el muestreo de campo.

Los láseres que utilizan Zondlo y el equipo en el laboratorio móvil, el experimento de química atmosférica de Princeton, medir la concentración de metano en el aire disparando una longitud de onda de luz precisa a través del aire y viendo cuánta luz es absorbida por los gases en el aire, específicamente por metano. Usando esta técnica, los investigadores pudieron discernir la cantidad de metano en el aire y calcular una tasa de emisiones ligada al pozo.

Los hallazgos presentan un camino hacia la eventual limitación de la contaminación por carbono de la extracción de gas, Dijo Zondlo. Una mejor comprensión de por qué y cómo ciertos pozos gotean más que otros puede informar "vías prácticas para la mitigación, " él dijo.

El gas natural se compone principalmente de metano, que se encuentra entre los gases de efecto invernadero más potentes y aproximadamente 30 veces más capaz de atrapar el calor que el dióxido de carbono, acelerando el calentamiento global. El gas natural es una parte importante de la mezcla de combustibles en los Estados Unidos, representa aproximadamente el 35 por ciento de la producción de electricidad y calienta alrededor de 60 millones de hogares estadounidenses cada año. Incluso en las operaciones más eficientes, Se espera alguna fuga. Pero Zondlo dijo que los nuevos hallazgos muestran la posibilidad de reducir enormemente el impacto ambiental de la industria.

En la actualidad, las empresas de gas suelen buscar fugas mediante cámaras de imágenes infrarrojas, que identifican la fuga "viendo" metano, pero esta tecnología no es lo suficientemente sensible para capturar la mayoría de las fugas a menos que la cámara esté casi encima de la ubicación de la fuga. Por lo tanto, las cámaras de imágenes infrarrojas no son excelentes herramientas de inspección para examinar un sitio amplio, tampoco proporcionan datos cuantitativos sobre la cantidad de metano que se libera.

A pesar de que los superemisores pueden variar en el tiempo, dependiendo de si las emisiones provienen de una válvula atascada una vez o de un problema continuo, como una brida con fugas, Zondlo dijo que la metodología que utilizó el grupo de investigación podría ayudar a capturar la distribución de las emisiones a lo largo del tiempo.

Zondlo estima que el uso de láseres podría aumentar los costos de monitoreo al principio, pero dijo que las compañías de gas recuperarían gran parte de eso recuperando el producto perdido. Si está debidamente equipado, Los vehículos de servicio que trabajan en los pozos podrían proporcionar una ruta para monitorear de manera efectiva las emisiones cuando se combinan con pronósticos comunes de velocidad y dirección del viento. él dijo.

"Si los vehículos de servicio de rutina estuvieran equipados con sensores de metano, podría señalar las plataformas de pozos donde los niveles de metano excedían en gran medida las visitas anteriores e identificar las más problemáticas, "Dijo Zondlo.

Dijo que existen su tecnología y muchas otras tecnologías prometedoras, y ahora es un problema escalar las tecnologías e implementarlas en el campo. La mayoría de los láseres utilizados en su laboratorio móvil están hechos a medida y son costosos de construir. pero Zondlo dijo que está trabajando en la producción de láseres con materiales más comunes, como los LED.

Adam Brandt, profesor asociado de ingeniería de recursos energéticos en la Universidad de Stanford que no está afiliado al estudio, dijo que la investigación "sugiere que encontrar y reparar este pequeño número de 'superemisores' podría ser una forma rentable de reducir drásticamente las emisiones de gases de efecto invernadero de las operaciones de producción de gas".

David Lyon, un científico del Fondo de Defensa Ambiental que ha trabajado en evaluaciones anteriores de emisiones de metano, dijo que "los resultados de este estudio refuerzan la necesidad urgente de reducir las fugas de metano de los pozos de gas no convencionales existentes en Pensilvania; estas fugas representan $ 70 millones en recursos de gas natural desperdiciados y tienen un impacto climático a corto plazo equivalente al de nueve centrales eléctricas de carbón . "

El siguiente paso para los investigadores es ver qué tienen en común estos superemisores. Zondlo planea estudiar las características de los pozos, como la tasa de producción, la edad del equipo y el tamaño del operador para ver cuándo y por qué los sitios se convierten en grandes emisores con la esperanza de informar las estrategias de mitigación.