Poços que extraem gás natural do subsolo muitas vezes vazam grandes quantidades de metano, um poderoso gás de efeito estufa, no ar. Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Princeton descobriu que, em uma das maiores regiões produtoras de gás, a maioria dessas emissões vem de um pequeno subconjunto dos poços, uma descoberta com grandes implicações sobre como controlar o problema.

Pesquisadores liderados por Mark Zondlo, professor associado de engenharia civil e ambiental, passou dois anos amostrando emissões do xisto de Marcellus, uma bacia que se estende de West Virginia ao estado de Nova York. Em pesquisa publicada na revista Ciência e Tecnologia Ambiental , os autores relataram que 10% dos poços respondem por mais de três quartos do gás vazado na atmosfera como subproduto da extração. Isso tem o efeito estufa equivalente a adicionar 500, 000 carros, ou cerca de 2 por cento do mercado automotivo dos EUA, para a estrada.

Esta descoberta, Contudo, pode ter um forro de prata para mitigar os impactos no meio ambiente, Zondlo disse, porque consertar um número relativamente pequeno desses poços "superemissores" poderia levar a uma grande redução nas emissões. Ele alertou que identificar os poços com vazamento nem sempre é fácil, em parte porque as emissões de poços podem mudar com o tempo.

Os pesquisadores disseram que as emissões podem resultar de uma variedade de práticas, incluindo a abertura intencional de válvulas para aliviar a pressão nos poços, ou de válvulas que estão inadvertidamente presas abertas. Estudos anteriores analisaram pequenas amostras de poços no Texas e na Virgínia Ocidental e chegaram a conclusões semelhantes sobre o impacto dos "superemissores". A nova pesquisa é a primeira a olhar para as operações na bacia de xisto mais produtiva dos EUA e representa o maior número total de poços medidos.

Junto com Zondlo, que é ex-diretor associado para parcerias externas no Centro Andlinger de Energia e Meio Ambiente, os principais pesquisadores da equipe incluem Elie Bou-Zeid, professor de engenharia civil e ambiental, e Jeffrey Fitts, ex-bolsista de pesquisa do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental e ex-estrategista de pesquisa e desenvolvimento do Centro Andlinger. Dana Caulton, um ex-pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Zondlo, liderou a amostragem de campo.

Os lasers que Zondlo e a equipe usam no laboratório móvel, o experimento de química atmosférica de Princeton, medir a concentração de metano no ar disparando um comprimento de onda preciso de luz através do ar e ver quanta luz é absorvida pelos gases no ar, especificamente pelo metano. Usando esta técnica, os pesquisadores puderam discernir a quantidade de metano no ar e calcular uma taxa de emissões ligada ao poço.

As descobertas apresentam um caminho para eventualmente limitar a poluição por carbono da extração de gás, Zondlo disse. Uma melhor compreensão de por que e como certos poços vazam mais do que outros pode informar "caminhos práticos para a mitigação, " ele disse.

O gás natural é composto principalmente de metano, que está entre os gases de efeito estufa mais potentes e cerca de 30 vezes mais capaz de reter calor do que o dióxido de carbono, acelerando o aquecimento global. O gás natural é uma parte importante da mistura de combustível nos Estados Unidos, responsável por cerca de 35 por cento da produção de eletricidade e aquecimento de cerca de 60 milhões de lares americanos a cada ano. Mesmo nas operações mais eficientes, algum vazamento é esperado. Mas Zondlo disse que as novas descobertas mostram a possibilidade de reduzir amplamente o impacto ambiental da indústria.

Atualmente, as empresas de gás normalmente procuram por vazamentos usando câmeras de imagem infravermelha, que identificam o vazamento ao "ver" metano, mas essa tecnologia não é sensível o suficiente para capturar a maioria dos vazamentos, a menos que a câmera esteja quase no topo do local do vazamento. As câmeras de imagem infravermelha, portanto, não são ótimas ferramentas de pesquisa para rastrear um local amplo, nem fornecem dados quantitativos sobre quanto metano é liberado.

Apesar do fato de que os superemissores podem variar no tempo, dependendo se as emissões são de uma válvula emperrada de uma só vez ou de um problema contínuo, como um flange com vazamento, Zondlo disse que a metodologia que o grupo de pesquisa usou pode ajudar a capturar a distribuição das emissões ao longo do tempo.

As estimativas de Zondlo usando os lasers podem aumentar os custos de monitoramento no início, mas ele disse que as empresas de gás recuperariam muito disso recuperando o produto perdido. Se devidamente equipado, veículos de serviço que trabalham nos poços podem fornecer uma rota para monitorar as emissões de forma eficaz quando combinados com a velocidade do vento comum e previsões de direção, ele disse.

"Se os veículos de serviço de rotina fossem equipados com sensores de metano, poderia sinalizar poços onde os níveis de metano excederam em muito as visitas anteriores e identificar os mais problemáticos, "Zondlo disse.

Ele disse que sua tecnologia e muitas outras tecnologias promissoras existem, e agora é um problema dimensionar as tecnologias e implementá-las no campo. A maioria dos lasers usados ​​em seu laboratório móvel são feitos sob medida e caros de construir, mas Zondlo disse que está trabalhando na produção de lasers com materiais mais comuns, como LEDs.

Adam Brandt, professor associado de engenharia de recursos de energia da Universidade de Stanford, não afiliado ao estudo, disse que a pesquisa "sugere que encontrar e consertar esse pequeno número de 'superemissores' pode ser uma maneira econômica de reduzir drasticamente as emissões de gases de efeito estufa das operações de produção de gás."

David Lyon, um cientista do Fundo de Defesa Ambiental que trabalhou em avaliações anteriores de emissões de metano, disse que "os resultados deste estudo reforçam a necessidade urgente de reduzir os vazamentos de metano dos poços de gás não convencionais existentes da Pensilvânia - esses vazamentos representam US $ 70 milhões em recursos de gás natural desperdiçados e têm um impacto climático de curto prazo equivalente ao de nove usinas termelétricas a carvão . "

A próxima etapa dos pesquisadores é ver o que esses superemissores têm em comum. Zondlo planeja estudar as características dos poços, como taxa de produção, idade do equipamento e tamanho do operador para ver quando e por que os locais se tornam grandes emissores na esperança de informar estratégias de mitigação.