Природный газ является гораздо более «грязным» источником энергии, чем предполагали ученые. В разгар летних полевых работ в Гренландии в 2015 году Бенджамин Хмиэль и его команда пробурили замерзшие внутренние массивные ледяные щиты, периодически перевозя кусок кристаллического льда размером с мотоцикл. Лед содержал часть ответа на вопрос, который волновал ученых в течение многих лет: сколько метана в атмосфере, одного из самых мощных источников глобального потепления, поступает из нефтегазовой промышленности?
К чему привело новое исследование?
Ранее считалось, что геологические источники, такие как вулканические утечки и газовые грязевые котлы, выбрасывают около 10 процентов метана, который попадает в атмосферу каждый год. Но новое исследование, опубликованное на этой неделе в журнале Nature, предполагает, что природные геологические источники составляют гораздо меньшую долю метана в атмосфере на сегодняшний день. Вместо этого исследователи говорят, что метан, скорее всего, относится к промышленности. Кроме того, результаты показывают, что мы недооценили влияние метана на добычу ископаемого топлива до 40 процентов.
Обратная сторона медали
Это и плохие новости для изменения климата, и хорошие. Плохие, потому что это означает, что добыча нефти и газа оказала более грязное, большее влияние на бюджет парниковых газов, чем знали ученые ранее. Загадка почти разгадана, но не до конца. Но ученые находят эти результаты обнадеживающими почти по той же причине: чем больше выбросов метана, которые могут быть связаны с человеческой деятельностью, такой как добыча нефти и газа, тем больше контроля это означает. Политики, предприятия и регуляторы должны решить проблему.
Концентрация метана в атмосфере
Мощный парниковый газ, углеродное ядро метана и водородные ветви расположены в конфигурации, которая делает его исключительно поглощающим тепло. На 20-летней шкале молекула метана примерно в 90 раз эффективнее улавливает тепло в атмосфере, чем молекула углекислого газа, парникового газа, который в наибольшей степени контролирует будущее потепление Земли.
С момента промышленной революции концентрация метана в атмосфере увеличилась как минимум на 150 процентов. Из-за его силы чем больше его в воздухе, тем труднее будет удержать температуру планеты от повышения.
Откуда берется дополнительный метан?
Метан также является главным действующим лицом всей научной загадки всей планеты: откуда вообще берется весь дополнительный метан, который нагревает атмосферу сегодня? Утечки от добычи нефти и газа? Бурлящие загазованные грязевые вулканы или просачивающиеся вдоль Земли сдвигающиеся швы?
За последние несколько десятилетий, когда призывы к сокращению выбросов углекислого газа стали громче, а технологии сбора природного газа, такие как фракционирование, стали дешевле, многие угольные электростанции в Соединенных Штатах и за рубежом вышли "на пенсию". В США более 500 угольных электростанций были закрыты с 2010 года. Во многих случаях они заменяются заводами, работающими на природном газе (который состоит в основном из метана), которые в настоящее время обеспечивают почти 40 процентов потребностей США в энергии.
Метан сгорает более эффективно, чем уголь, что делает его более выгодным вариантом с точки зрения стоимости углерода и загрязнения воздуха, чем уголь. Из-за своих характеристик природный газ часто рекламировался как «мостиковое топливо», чтобы помочь сгладить переход к энергетическому будущему с нейтральным уровнем выбросов углерода. Природные газовые заводы удовлетворяют потребности в энергии сегодня, в то время как возобновляемые или углерод-отрицательные технологии развиваются.
Выбросы углерода
Однако климатическая стоимость природного газа основывается на базовом допущении: общий объем выбросов углерода из природного газа меньше, чем из других источников. Но в последние годы флотилия научных исследований поставила под сомнение это предположение, прежде всего из-за того, сколько газа теряется в процессе производства.
Если на пути будет очень мало утечек или потерь - менее нескольких процентов от общего количества извлеченного газа, математика не сработает или выйдет из под контроля. Но если эта «скорость утечки» превышает более 1 процента от общего объема извлеченного газа, бюджет становится "размытым".
Что показали недавние исследования?
Одно недавнее исследование показало, что широко используемая «скорость утечки» газа в процессе производства природного газа в США может превышать 2 процента. Другие, рассматривая конкретные «суперэмиттеры» в основных районах бурения США, обнаружили еще большую утечку.
За последние несколько лет исследований аргументы в пользу метана полностью исчезли. Однако многое остается неизвестным до сих пор. Это связано с политикой, финансами, климатическими проблемами.
Необходимо постепенно сокращать выбросы CO2, потому что это то, что удержит планету на долгое время от глобального потепления. Но что касается климатических целей, мир борется, чтобы не допустить резкого повышения температуры воздуха на 3,6 градуса по Фаренгейту (2 градуса Цельсия) в соответствии с Парижским соглашением 2015 года, также крайне важно не допустить утечки лишнего метана в атмосферу.
Истинный источник
Удивительно трудно определить, какая часть метана в атмосфере поступает из человеческих источников, таких как бурение или сжигание нефти и газа, сколько поступает из других источников, подверженных воздействию человека, таких как сельское хозяйство, и сколько поступает из природных источников, таких как вулканические потоки. От чего это зависит, определяет, что люди могут с этим поделать. Если это нефть и газ, мы можем наладить системы, чтобы производить меньше. Если это вулканы, мы могли бы быть менее способными управлять выбросами. Все это похоже на расследование в детективном фильме.
Эксперименты ученых
В прошлом ученые делали оценки того, сколько так называемого природного метана поступает из геологических источников, путем похода к конкретному просачивающемуся или грязному вулкану и очень тщательно измеряя его выбросы. Затем ученые расширили бы эти наблюдения, чтобы сделать оценку для всей планеты. Используя эту стратегию, в большинстве оценок ежегодный вклад метана из природных геологических источников составляет около 50 тераграмм в год, что составляет около 10 процентов от общего годового количества выбрасываемого метана. По последним оценкам, общий годовой вклад метана от приобретения и сжигания ископаемого топлива составляет чуть менее 200 тераграмм.
У льда есть ответы
Исследователи выкопали более 2000 фунтов льда. Затем они высосали метан, содержащий воздух из пузырьков, попавших в лед.
Метан из природных геологических источников имеет немного иной химический состав, чем метан из других источников, таких как водно-болотные угодья. Метан, высосанный из 250-летнего льда, содержал следы лишь небольшого количества геологического метана. И поскольку образцы были получены до начала промышленной революции и одновременного увеличения количества метана из угля и нефти, следов метана от ископаемого топлива не было. Напротив, образцы после промышленной революции показали явные отпечатки ископаемого топлива.
Но ключевой вывод был о том, как мало метана из геологических источников было во льду: эквивалент не более чем около 5 тераграмм метана, выбрасываемых в атмосферу в год, в те дни, зависящие от ископаемого топлива. Маловероятно, что геология изменилась за это короткое время, поэтому эта оценка является хорошим предположением о том, что что происходит сегодня.
