Um novo estudo oferece respostas a perguntas que intrigam os legisladores, pesquisadores e agências reguladoras através de décadas de investigação e ciência em evolução:Quanto metano total, um gás de efeito estufa, está sendo emitido a partir de operações de gás natural nos EUA? E por que ter métodos de estimativa diferentes, aplicado em várias bacias de petróleo e gás dos EUA, parecia discordar?

O estudo liderado pela Colorado State University, publicado em 29 de outubro em Proceedings of the National Academy of Sciences , resultou de um grande, campanha de campo multi-institucional chamada Estudo de Reconciliação do Metano da Bacia. Os pesquisadores descobriram que as liberações episódicas de metano que ocorrem principalmente durante as operações de manutenção apenas durante o dia, em algumas instalações em um determinado dia, pode explicar por que as contabilizações de emissões totais não foram acordadas em análises anteriores.

Com a ajuda inestimável de parceiros da indústria, os pesquisadores avançaram significativamente os métodos de quantificação de emissões em nível de bacia e lançaram uma nova luz sobre processos de emissões importantes.

"Nosso estudo é o primeiro desse tipo, em seu escopo e abordagem, "disse Dan Zimmerle, autor sênior do PNAS estude, e pesquisador associado sênior do CSU Energy Institute. "Ele utilizou medições simultâneas de solo e aeronaves e dados de operações no local, e, como resultado, reduz as incertezas de estudos anteriores. "

O Estudo de Reconciliação do Metano da Bacia incluiu cientistas da CSU, Escola de Minas do Colorado, University of Colorado Boulder, a Administração Nacional Oceânica e Atmosférica, e o Laboratório Nacional de Energias Renováveis. Outros parceiros científicos foram a Universidade de Wyoming, Aerodyne, AECOM, Aviação científica e GHD. A campanha de campo ocorreu em 2015 no jogo de gás de xisto de Fayetteville, na Bacia de Arkansas 'Arkoma.

Esforço coordenado

A campanha envolveu mais de 60 pesquisadores fazendo medições coordenadas em nível de instalações e dispositivos das principais fontes de emissões de gás natural. A campanha também incluiu uma série de sobrevoos de aeronaves para coletar medições durante o mesmo período em que os pesquisadores estavam fazendo medições no solo. Os voos ocorreram quando as condições meteorológicas permitiram estimativas de emissões regionais precisas.

A equipe de pesquisa começou a investigar a lacuna persistente entre dois métodos amplamente usados ​​para estimar as emissões de metano das operações de gás natural. Estimativas "bottom-up", tais como aqueles usados ​​no Inventário da EPA de Emissões e Pias de Gases de Efeito Estufa dos EUA, são desenvolvidos medindo as emissões de uma amostra representativa de dispositivos, dimensionado pelo número de dispositivos ou eventos de emissão. Em contraste, medições "de cima para baixo" podem ser realizadas em escala regional, como pilotar uma aeronave contra o vento e a favor do vento de uma área de estudo para derivar as emissões totais do metano que entra ou sai de uma bacia.

No passado, mais baseado em aeronaves, as estimativas de emissões na escala da bacia foram estatisticamente maiores do que as estimativas baseadas na contabilidade de baixo para cima.

"A chave para nossos esforços foi ter todos trabalhando no mesmo campo, ao mesmo tempo, "disse Gabrielle Petron, um cientista pesquisador do CIRES em CU Boulder e NOAA que foi o principal investigador da equipe de medição de cima para baixo. "Ao comparar os méritos e as armadilhas de vários métodos de medição, fomos capazes de pintar um muito mais abrangente, e acreditamos que é preciso, imagem do cenário de emissões de metano para infraestrutura de gás natural. "

Os documentos preliminares avaliam vários métodos

O artigo do PNAS utilizou um conjunto abrangente de resultados publicados em artigos que avaliam as emissões de instalações de gás natural, incluindo poços, estações de coleta, coleta de pipelines, e setores de transmissão e distribuição. As equipes fizeram medições simultâneas usando vários métodos em poços e estações de compressão - as maiores fontes de emissões identificadas na bacia - que destacaram os pontos fortes e fracos de vários métodos locais e a favor do vento. Os sistemas de distribuição de gás natural foram apenas uma pequena fração das emissões totais de gás natural. A equipe também estimou as emissões de metano de fontes biogênicas, como agricultura e aterros sanitários.

A totalidade desses esforços de pesquisa culminou no artigo PNAS liderado pela CSU que sintetizou todos os dados coletados pelas equipes de pesquisa. Este documento final comparou uma estimativa de baixo para cima que levou em consideração a localização e o momento das emissões, com uma estimativa de cima para baixo desenvolvida por meio da medição da aeronave - uma análise que nunca havia sido feita antes. Um dos principais insights do estudo foi a importância de compreender o tempo das medições e das atividades de manutenção diurna, o que provavelmente explica a lacuna persistente entre as estimativas anteriores de cima para baixo e de baixo para cima.

Períodos curtos de altas emissões

As atividades de manutenção de rotina ocorrem durante o dia e podem causar curtos períodos de altas emissões no meio do dia. Uma dessas atividades é chamada de "descarga manual de líquidos, “que remove o acúmulo de líquidos em um poço de gás natural para restaurar os fluxos de produção de gás. O processo de descarga pode desviar temporariamente o fluxo de gás natural do poço para uma ventilação atmosférica.

Essas atividades normalmente acontecem durante o dia, ao mesmo tempo, uma aeronave de pesquisa estaria realizando medições. Esta variabilidade diurna das emissões de metano, os pesquisadores concluíram, pode ajudar a explicar por que as estimativas das medições das aeronaves eram anteriormente maiores do que as estimativas baseadas em estoques anuais de baixo para cima.

Neste estudo, pela primeira vez, os pesquisadores mostraram que a variação leste-oeste das emissões de metano em toda a bacia, derivado de medições de aeronaves, foram reproduzidos em alta resolução, modelo de emissões ascendente desenvolvido pela equipe da CSU.

Parcerias da indústria e financiamento público / privado

Trabalhar com especialistas técnicos da indústria deu à equipe de estudo um inestimável acesso total ao local para medições ascendentes e dados operacionais de hora em hora e espacialmente resolvidos. Os dados melhoraram a compreensão da magnitude e do momento das emissões, particularmente para eventos episódicos como operações de manutenção.

"O que descobrimos é que temos dois bons métodos de medição. Se você quiser compará-los, você tem que levar em consideração o momento e a localização das emissões, "disse o autor principal do PNAS, Tim Vaughn, um cientista pesquisador da CSU.

A aplicabilidade desses resultados para outras bacias de produção não é conhecida, os pesquisadores dizem, sem entender o momento das emissões nessas outras bacias.