A produção de petróleo bruto e as retiradas de gás natural nos Estados Unidos diminuíram a dependência do país do petróleo estrangeiro e proporcionaram alívio financeiro aos consumidores norte-americanos, mas também levantaram preocupações de longa data sobre danos ambientais, como a contaminação das águas subterrâneas.

Pesquisador da Faculdade de Artes e Ciências da Syracuse University, e uma equipe de cientistas da Penn State, desenvolveram uma nova técnica de aprendizado de máquina para avaliar holisticamente os dados de qualidade da água a fim de detectar amostras de águas subterrâneas provavelmente afetadas por vazamentos recentes de metano durante a produção de petróleo e gás. Usando esse modelo, a equipe concluiu que os métodos de perfuração não convencionais como o fraturamento hidráulico - ou hidrofracking - não necessariamente incorrem em mais problemas ambientais do que a perfuração convencional de petróleo e gás.

As duas formas comuns de extrair petróleo e gás nos EUA são por meio de métodos convencionais e não convencionais. O óleo e o gás convencionais são bombeados de fontes de fácil acesso usando pressão natural. Por outro lado, O petróleo e o gás não convencionais são adquiridos de fontes de difícil acesso por meio de uma combinação de perfuração horizontal e fraturamento hidráulico. Hydrofracking extrai gás natural, petróleo e salmoura de formações rochosas, injetando uma mistura de areia, produtos químicos e água. Perfurando a terra e direcionando a mistura de alta pressão para a rocha, o gás interno é liberado e flui para a cabeça de um poço.

Tao Wen, professor assistente de ciências terrestres e ambientais (EES) em Syracuse, conduziu recentemente um estudo comparando dados de diferentes estados para ver qual método pode resultar em maior contaminação das águas subterrâneas. Eles testaram especificamente os níveis de metano, que é o principal componente do gás natural.

A equipe selecionou quatro estados dos EUA localizados em zonas de xisto importantes para o estudo:Pensilvânia, Colorado, Texas e Nova York. Um desses estados - Nova York - proibiu a prática de hidrofracking em 2015, após uma revisão do Departamento de Saúde do NYS, que encontrou incertezas significativas sobre a saúde, incluindo o aumento da poluição da água e do ar.

Wen e seus colegas compilaram um grande conjunto de dados de química de águas subterrâneas de várias fontes, incluindo relatórios de agências federais, artigos de jornal, e empresas de petróleo e gás. A maioria das amostras de água testadas em seu estudo foram coletadas de poços de água domésticos. Embora o metano em si não seja tóxico, Wen diz que a contaminação por metano detectada em águas subterrâneas rasas pode ser um risco para o proprietário em questão, pois pode ser um perigo de explosão, poderia aumentar o nível de outras espécies químicas tóxicas, como manganês e arsênico, e contribuiria para o aquecimento global, já que o metano é um gás de efeito estufa.

Seu modelo usou algoritmos sofisticados para analisar quase todos os dados geoquímicos retidos, a fim de prever se uma determinada amostra de água subterrânea foi impactada negativamente por perfuração recente de petróleo e gás.

A comparação de dados mostrou que os casos de contaminação por metano em Nova York - um estado sem perfuração não convencional, mas com um alto volume de perfuração convencional - foram semelhantes ao da Pensilvânia - um estado com um alto volume de perfuração não convencional. Wen diz que isso sugere que os métodos de perfuração não convencionais, como fracking, não levam necessariamente a mais problemas ambientais do que a perfuração convencional, embora este resultado possa ser explicado alternativamente pelos diferentes tamanhos dos conjuntos de dados químicos da água subterrânea compilados para esses dois estados.

O modelo também detectou uma taxa mais alta de casos de contaminação por metano na Pensilvânia do que no Colorado e Texas. Wen diz que essa diferença pode ser atribuída a diferentes práticas quando os perfuradores constroem / perfuram poços de petróleo e gás em diferentes estados. De acordo com pesquisas anteriores, a maior parte do metano liberado no meio ambiente por poços de gás nos EUA ocorre porque o cimento que sela o poço não é concluído ao longo de todo o comprimento do revestimento de produção. Contudo, não existem dados para concluir se os perfuradores nesses três estados usam tecnologia diferente. Wen diz que isso requer um estudo mais aprofundado e revisão dos dados de perfuração, se estiverem disponíveis.

De acordo com Wen, seu modelo de aprendizado de máquina provou ser eficaz na detecção de contaminação de lençóis freáticos, e, ao aplicá-lo a outros estados / condados com produção de petróleo e gás em andamento ou planejada, será um recurso importante para determinar os métodos mais seguros de perfuração de gás e petróleo.

Wen e seus colegas recentemente publicaram suas descobertas na revista Water Research .