Um novo estudo do MIT examina os papéis opostos do gás natural na batalha contra as mudanças climáticas - como uma ponte para um futuro com menos emissões, mas também contribui para as emissões de gases de efeito estufa.

Gás natural, que é principalmente metano, é visto como um importante "combustível-ponte" para ajudar o mundo a se afastar das emissões de gases de efeito estufa dos combustíveis fósseis, já que queimar gás natural para eletricidade produz cerca de metade do dióxido de carbono que queimar carvão. Mas o metano é um potente gás de efeito estufa, e atualmente vaza de poços de produção, tanques de armazenamento, pipelines, e dutos de distribuição urbana de gás natural. Aumentando seu uso, como estratégia de descarbonização do fornecimento de energia elétrica, também aumentará o potencial para tais emissões "fugitivas" de metano, embora haja grande incerteza sobre o quanto esperar. Estudos recentes documentaram a dificuldade de até mesmo medir os níveis de emissões atuais.

Essa incerteza aumenta a dificuldade de avaliar o papel do gás natural como uma ponte para um sistema energético de zero carbono, e em saber quando fazer a transição. Mas escolhas estratégicas devem ser feitas agora sobre se investir em infraestrutura de gás natural. Isso inspirou os pesquisadores do MIT a quantificar os prazos para limpar a infraestrutura de gás natural nos Estados Unidos ou acelerar uma mudança dela, enquanto reconhece a incerteza sobre as emissões fugitivas de metano.

O estudo mostra que, para que o gás natural seja um componente importante do esforço do país para cumprir as metas de redução de gases de efeito estufa na próxima década, os métodos atuais de controle do vazamento de metano teriam que melhorar em algo entre 30 e 90 por cento. Dadas as dificuldades atuais no monitoramento do metano, alcançar esses níveis de redução pode ser um desafio. O metano é uma mercadoria valiosa, e, portanto, as empresas que produzem, armazenamento, e distribuí-lo já tem algum incentivo para minimizar suas perdas. Contudo, Apesar disso, mesmo a ventilação e queima intencional de gás natural (emitindo dióxido de carbono) continua.

O estudo também encontrou políticas que favorecem a mudança direta para fontes de energia livres de carbono, como o vento, solar, e nuclear, poderia cumprir as metas de emissões sem exigir tais melhorias na mitigação de vazamentos, embora o uso do gás natural ainda seja uma parte significativa da matriz energética.

Os pesquisadores compararam vários cenários diferentes para reduzir o metano do sistema de geração elétrica a fim de cumprir uma meta para 2030 de um corte de 32 por cento nas emissões de dióxido de carbono equivalente em relação aos níveis de 2005, o que é consistente com os compromissos anteriores dos EUA para mitigar as mudanças climáticas. Os resultados aparecem hoje na revista Environmental Research Letters, em um artigo da pós-doutora do MIT Magdalena Klemun e da professora associada Jessika Trancik.

O metano é um gás de efeito estufa muito mais forte do que o dióxido de carbono, embora o quanto mais dependa do período de tempo que você escolher para olhar. Embora as armadilhas de metano aqueçam muito mais, não dura tanto quando está na atmosfera - por décadas, não séculos. Quando calculada em média ao longo de um cronograma de 100 anos, que é a comparação mais usada, o metano é aproximadamente 25 vezes mais poderoso que o dióxido de carbono. Mas, em média ao longo de um período de 20 anos, é 86 vezes mais forte.

As taxas reais de vazamento associadas ao uso de metano são amplamente distribuídas, altamente variável, e muito difícil de definir. Usando números de uma variedade de fontes, os pesquisadores descobriram que a variação geral fica entre 1,5% e 4,9% da quantidade de gás produzida e distribuída. Parte disso acontece bem nos poços, alguns ocorrem durante o processamento e de tanques de armazenamento, e alguns são do sistema de distribuição. Assim, uma variedade de diferentes tipos de sistemas de monitoramento e medidas de mitigação podem ser necessários para lidar com as diferentes condições.

“As emissões fugitivas podem estar escapando por todo o caminho de onde o gás natural está sendo extraído e produzido, todo o caminho até o usuário final, "Trancik diz." É difícil e caro monitorá-lo ao longo do caminho. "

Isso por si só representa um desafio. "Uma coisa importante a ter em mente ao pensar sobre os gases de efeito estufa, " ela diz, "é que a dificuldade em rastrear e medir o metano é em si um risco." Se os pesquisadores não tiverem certeza de quanto existe e onde está, é difícil para os formuladores de políticas formular estratégias eficazes para mitigá-lo. A abordagem deste estudo é abraçar a incerteza em vez de ser prejudicado por ela, Trancik diz:A própria incerteza deve informar as estratégias atuais, os autores dizem, motivando investimentos na detecção de vazamentos para reduzir a incerteza, ou uma transição mais rápida do gás natural.

“Taxas de emissão para o mesmo tipo de equipamento, no mesmo ano, pode variar significativamente, "acrescenta Klemun." Pode variar dependendo da hora do dia em que você mede, ou em que época do ano. Existem muitos fatores. "

Muita atenção tem se concentrado nos chamados "superemissores, "mas mesmo esses podem ser difíceis de rastrear." Em muitos conjuntos de dados, uma pequena fração das fontes pontuais contribui desproporcionalmente para as emissões gerais, "Klemun diz." Se fosse fácil prever onde isso ocorre, e se entendermos melhor o porquê, programas de detecção e reparo podem se tornar mais direcionados. "Mas, para isso, serão necessários dados adicionais com alta resolução espacial, cobrindo amplas áreas e muitos segmentos da cadeia de abastecimento, ela diz.

Os pesquisadores analisaram toda a gama de incertezas, desde quanto metano está escapando até como caracterizar seus impactos climáticos, sob uma variedade de cenários diferentes. Uma abordagem enfatiza fortemente a substituição de usinas movidas a carvão por gás natural, por exemplo; outros aumentam o investimento em fontes de carbono zero, ao mesmo tempo que mantêm um papel para o gás natural.

Na primeira abordagem, as emissões de metano do setor de energia dos EUA precisariam ser reduzidas em 30 a 90 por cento em relação aos níveis atuais até 2030, junto com uma redução de 20% no dióxido de carbono. Alternativamente, essa meta poderia ser alcançada por meio de reduções ainda maiores de dióxido de carbono, como por meio da expansão mais rápida da eletricidade de baixo carbono, sem exigir qualquer redução nas taxas de vazamento de gás natural. O limite superior dos intervalos publicados reflete uma maior ênfase na contribuição do metano para o aquecimento a curto prazo.

Uma questão levantada pelo estudo é quanto investir no desenvolvimento de tecnologias e infraestrutura para expandir com segurança o uso do gás natural, dadas as dificuldades em medir e mitigar as emissões de metano, e dado que virtualmente todos os cenários para cumprir as metas de redução de gases de efeito estufa exigem, em última instância, a eliminação do gás natural que não inclui a captura e armazenamento de carbono até meados do século. “Provavelmente faz sentido um certo investimento para melhorar e usar a infraestrutura atual, mas se você estiver interessado em metas de redução realmente profundas, nossos resultados tornam mais difícil justificar essa expansão agora, "Trancik diz.

A análise detalhada neste estudo deve fornecer orientação para reguladores locais e regionais, bem como formuladores de políticas até agências federais, eles dizem. Os insights também se aplicam a outras economias que dependem do gás natural. As melhores escolhas e prazos exatos provavelmente variam dependendo das circunstâncias locais, mas o estudo enquadra a questão examinando uma variedade de possibilidades que incluem os extremos em ambas as direções, isto é, para investir principalmente na melhoria da infraestrutura de gás natural enquanto expande seu uso, ou acelerando um movimento para longe dele.