Június 13,  Csütörtök
header-pic

Határokon Átívelő Szellemi Táplálék

Mani kövek


Spectator: Metán: valóban váratlan új kihívás?

Ez a felület kizárólag önkéntes olvasói támogatásokból működik. Nem politikusok, háttérhatalmak és gazdasági érdekcsoportok tulajdona, kizárólag az olvasóké.

Kiszámítható működésünket körülbelül havi 3,000,000 forint biztosítja. Ebben a hónapban összegyűlt 1,495,206 forint, még hiányzik 1,504,794 forint.
A Szalonnát ITT támogathatod, a Szalonnázó extra cikkeire ITT tudsz előfizetni.

Köszönjük, hogy fontos számodra a munkánk.

A Föld jégtakarójának évtizedek óta tartó vizsgálata nagyon sok új információhoz juttatta a tudomány különféle ágait, hiszen a jégbe zárt levegő, por, növényi spórák és pollenek betekintést engednek az utolsó jégkorszak és azt követő idő változásaiba. Nagyon fontosnak bizonyultak ezek az adatok a klímaváltozás folyamatának tanulmányozásában is, hiszen meglepően sokat megtudtak a kutatók az ember ipari tevékenységét megelőző időszak állapotáról. Néhány héttel ezelőtt a neves tudományos folyóiratban, a Nature-ben számolt be egy nemzetközi kutatócsoport arról, hogy a jégből kinyert ősi levegőminták metántartalma a jelenleg tapasztalhatónál lényegesen kisebb mennyiségre enged  következtetni. A kutatók szerint természetesen nyilvánvaló, hogy a 11000 évvel ezelőttről származó minta metántartalma földtani és környezeti okok miatt nem vethető össze a jelenleg tapasztalt légköri metán koncentrációjával, azonban az teljesen világos, hogy korunkban ennek az üvegházhatású gáznak a molekulaaránya a légkörben több, mint duplája az ipari korszak előtti természetes eredetű metánkoncentrációnak. Vitathatatlan tehát, hogy a fosszilis tüzelőanyagok kitermelése a légköri metán mennyiségének jelentős mértékű, gyors ütemű növekedésével járt együtt. A kérdés lényegében az, hogy az antropogén folyamatok milyen mértékben befolyásolják az üvegházhatást felerősítő folyamatot. A rochesteri egyetem által végzett izotópvizsgálatok – mint azt a hivatkozott tanulmány is világossá tette – arra utalnak, hogy a „természetes” eredetű metán mennyisége a földi légkörben lényegesen kevesebb, mint a fosszilis forrásokból, ipari bányászat során kiszabaduló metán. (Az eltérő eredetű metán izotópok különbözőségük alapján elkülöníthetőek.) A légköri metánkoncentráció növekedése valójában több éve ismert, mindössze annak a mértékéről folyik vita, hogy a fosszilis energiahordozók kitermelése mennyi metánt szabadított a légkörbe.

A metángáz a természetben általánosan előforduló vegyület, az élővilág biológiai folyamatai során jelentős mennyiségben képződik, de a iszapvulkánok, tengerfenéken vagy permafroszt környezetben is számottevő mennyiségű metánhidrát csapdázódik. Legnagyobb mennyiségű metán a szénhidrogénképződés meglehetősen bonyolult geológiai folyamatai eredményeként képződött, azonban ezeknek a gázoknak döntően nagyobb mennyisége un. hagyományos (földgáz és kőolajtelepek) vagy nem-hagyományos (pl.palagáz) lelőhelyeken, mélyen a felszín alatt elhelyezkedő kőzetekben csapdázódott (amíg az ember a csapdákat kitermelési céllal meg nem nyitotta). Ma is tudományos vita tárgya, hogy a természetes biológiai folyamatok során keletkező és a légkörbe jutott metán mennyisége hogyan viszonyul az ipari kitermelés során elszökő gáz mennyiségéhez, azaz az antropogén folyamatok mennyiben felelősek az üvegházhatású gázok mennyiségének növekedéséért, végső soron a globális felmelegedés korábban nem tapasztalt mértékéért. (Ráadásul bonyolítja a vizsgálódást, hogy az antropogén hatás nem kizárólag csak a bányászathoz köthető, hanem a mezőgazdaság, állattenyésztés utóbbi évszázadban történt nagyarányú fejlődéséhez, növekedéséhez is.)

De mi a baj a metánnal, azaz tulajdonképpen a földgázzal, ami alapvetően metán?  Tüzelőanyagént jóval tisztább, környezetkímélőbb, jelentősen kisebb CO2 kibocsátást eredményezően alakítható hőenergiává, mint a kőolajszármazékok vagy a szén. A baj forrása maga a metán, mint üvegházhatású vegyület. Húsz éves időhorizontot tekintve ugyanis a metán ötvenhatszor hatásosabb hőcsapda, mint ugyanannyi mennyiségű  széndioxid. A földi légkörbe került metán súlyosan befolyásolja, növeli az üvegházhatás kialakulását, a felszínközeli levegő felmelegedését és hővisszatartást. A globális felmelegedés kialakulását elősegítő légköri metán koncentrációja sokáig szinte észrevétlenül növekedett. A légkörkutatás és környezettudományok figyelmének középpontjába az utóbbi két évtizedben, az amerikai ”palagáz forradalom„ kapcsán került. A NASA távérzékelő műholdjai és a repülőgépes légköri mintavételek 2007 évtől kezdve megnövekedett metánkoncentrációt észleltek, ami időben egybeesett az egyesült államokbeli és nyugat-kanadai palagáz kitermelés robbanásszerű felfutásával. 2015-ben végzett mérések a gázkitermelő kutak területén és a kapcsolódó szállítási létesítmények térségében (és ez a felmérés csak a működő termelési területeknek mindössze egyharmadát fedte le) évi 13 millió tonna cseppfolyós metán mennyiségének megfelelő földgáz (metán) szivárgást igazoltak.  A mérési módszerek természetes bizonytalanságai és korlátai ellenére is nehéz lett volna tagadni valamilyen oksági összefüggést a kitermelés és elszivárgás között.

A 21. század első évtizedétől kezdve a kitermelési technológia forradalmi változása (irányított vízszintes fúrás, erőteljes, masszív hidraulikus kőzetrepesztés és sűrűn telepített termelőfúrások kombinációja) nyomán az addig gazdaságosan nem kitermelhető palagáz kinyerése merőben átalakította az észak-amerikai gázipart. Másfél évtized alatt az észak-amerikai palagáz kitermelése 31-szeresére növekedett; 2015-ben a nem-hagyományos módon kitermelt 435 milliárd m³ palagáz 89 %-át az Egyesült Államokban, 10 %-át pedig Nyugat-Kanadában hozták felszínre. A globális gáztermelés növekedésének 63 %-a 2016-ban a nem-hagyományos kitermelésből származott. Okkal merült fel tehát a kérdés, hogy az itteni bányászati tevékenység és annak módszere milyen mértékben lehet felelős a metán légkörben tapasztalható növekedéséért.

A légköri metán eredetével kapcsolatosan az elmúlt évek során készült sok részletes tanulmány adatait felhasználva az ithacai Cornell Egyetem tanára, R. Howarth a légkörbe kerülő metán forrásait és mennyiségi megoszlását illetően arra a következtetésre jutott (más kutatók eredményeivel összhangban), hogy a fosszilis energiahordozók kitermelése során felszabaduló, légkörbe került metán mennyisége 2007 óta jelentősen meghaladta a biogén eredetű metán mennyiségét:

A palagáz kitermelésével összefüggően a légkörbe elszivárgott metán (földgáz) mennyisége szembeszökően nagy. A több évi adatsorok elemzése során azonban a kutatók felhívják a figyelmet arra is, hogy számottevő különbség tapasztalható a légköri mintavételek, távérzékeléssel nyert adatok és a földfelszínen levő termelési létesítmények körzetében mért adatok között. A két irányból szerzett mérési adatok közül az előbbiek inkább a légkörben tapasztalt globális változásokat tükrözik, míg az utóbbiak termelési létesítmények és a szállító hálózatok közvetlenül mérhető gázszivárgását detektálják (a két megközelítés között mint azt Vaughn és kutatótársai két évvel ezelőtti tanulmányukban kimutatták akár 45 % különbség is lehet.)

Figyelembe kell venni azért azt is, hogy a földgáz légkörbe kerülése nem feltétlenül és kizárólag gondatlanság következménye. A hagyományos szénhidrogén telepek feltárása és kitermelése során esetenként elkerülhetetlen technológiai, műveleti okok miatt a gáz légkörbe engedése, bár ez többnyire rövid és kézben tartható esemény, sőt többnyire elégetéssel (”fáklyázás„) szokták megoldani. Problémásabb viszont ennek kezelése a palagáz kitermelése esetében, mert a pl. repesztést közvetlenül követő periódusban vagy más okból történő hirtelen nagy beáramlás esetén vészhelyzeti megoldásként utat kell nyitni a termelt gáznak. Ezek azonban inkább kivételek, a fő problémát az üzemszerű működés során, észlelés és kontroll nélkül levegőbe kerülő metán jelenti.

A palarétegből a földgáz kitermelése, gyűjtése, majd szállítása során szinte láthatatlanul jelentős mennyiségű metán szivárog el. (A nyers gáz színtelen, alapvetően szagtalan; a végfelhasználóhoz érkező gáz szagát hozzákevert figyelemfelhívó vegyület kölcsönzi). Az Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynökségének tavalyi adata szerint a termelt gázmennyiség 1,4 %-a szivárog el a légkörbe. Egy non-profit szakmai érdekképviseleti szervezet, a Környezetvédelmi Alap (EDF) jóval kiterjedtebb – a földi és légköri mérésekre alapozott – vizsgálata szerint azonban ennél jóval több, a termelt mennyiség 2,3 %-a szivárog el az Egyesült Államok gáztermeléséből. A már említett R. Howarth és munkacsoportja 2011-ben végzett igen alapos elemzése szerint a palagáz termelőkutak teljes életciklusa során a termelvény 3,6 – 7,9 %-a, a hagyományos gázkutakból pedig a földgáz 1,6-6,0 %- a kerül lényegében ellenőrizetlenül a légkörbe. Hozzá kell azonban tenni, hogy a mintavételek nem fedik le az összes termelő területet, a tárolókőzetek tulajdonságai nagyon eltérőek és a termelőkutak műszaki állapota, kivitelezés minősége is roppant különböző. Általában az óriásvállalatok tevékenysége kapcsán jóval kevesebb műszaki kifogás merül fel, mint a kisebb cégekkel kapcsolatban.

Az Egyesült Államok gáziparának méretét jellemzi, hogy jelenleg 523 410 aktív gáztermelő kút működik. Arra azonban meglepő módon nincs adat, hogy ebből mennyi a palagázt termelő kút, az viszont ismert adat, hogy 2013-ban egyetlen hónap alatt 12 000 termelőkutat fúrtak az Államokban, ami speciális kitermelési körülményeknek, a sűrű kúthálózatot igénylő termelési módnak tudható be.  A  szállítóvezeték-hálózat hossza 3,3 millió km. A földgáz a teljes létesítményi hálózat szinte bármely pontján szivároghat. Az USA Környezetvédelmi Ügynökségének adatai szerint a termelőkutaknál és az ehhez csatlakozó gyűjtőállomáson keletkezik a szivárgási veszteség kétharmada. Az austini egyetem vizsgálatai arra is felhívták már korábban a figyelmet, hogy a texasi palagáz termelőkutak 5 %-ában hibás vagy részben hiányzik a gázt felszínre vezető termelőcső szigetelését biztosító cementezés. Ez a hiba a felszínközeli víztartó rétegekbe történő gázátfejtődést okoz és a földgáz megjelenik a lakossági vízhálózatban. A földgáz szivárgása a nyomás alatt levő távvezetéki szállítási rendszer rosszul tömített csatlakozási helyein sem ritka, a vizsgálatok szerint ez felelős 16 % szivárgási veszteségért.  A közvélemény és a szakmai körök egyaránt a technikai problémák egyik okaként a nem eléggé szigorú és gyakran következetlen hatósági szabályozást és ellenőrzést teszik felelőssé.

A környezetvédelmi és a felelősen gondolkodó ipari szakértők egyetértenek abban, hogy az utóbbi évtizedben a globális metánkoncentráció növekedésének bő egyharmadért a palagáz kitermelése tehető felelőssé, mert a hagyományos fosszilis energiahordozókhoz köthető kibocsátás lényegében nem változott. Miután jelenleg gyakorlatilag a világon csak Észak-Amerikában van ipari méretekben palagáz kitermelés, okkal feltételezhető, hogy légköri metántartalom növekedése erről a területről származik. A légkör szennyezésének csökkentése csak a kitermelési rendszer radikális és elképzelhetetlenül költséges átalakításával lenne megvalósítható. Nem kevés szakértő állítja azt, hogy miután a nem- hagyományos földgáz kitermelése okozza bizonyíthatóan a légköri metán koncentrációjának növekedését, az ipari társadalomnak el kellene távolodni minél hamarabb a földgáztól, ezzel is hatásosan csökkentve  a globális metán és CO2 kibocsátást. Ebből a nézőpontból a szakértők szerint a földgáz nem lehet a fosszilis energiahordozókról megújulókra történő áttérés közbenső (”bridge fuel„) megoldása. Ez a felfogás az energiaiparban egyelőre inkább vitatott, mint többségi vélemény. Érdemes azonban ennek kapcsán fontolóra venni azt, hogy a légkör metánszennyezésének (is) várhatóan a nem távoli jövőben jelentős társadalmi költségei fognak felmerülni (közegészségügytől a klímaváltozásig).

Más, nem csekély befolyással bíró iparági és tudományos csoportok ezzel szemben éppen azt hangsúlyozzák, hogy az üvegházhatást jelentősen csökkentheti a szénnel vagy olajjal működő erőművek földgázra történő gyors ütemű átállítása, mert a keletkező CO2 kisebb mennyiségű és mérsékeltebb üvegházhatású. A szakértők véleménye szerint a gyors ütemű átállás még a jelenlegi metánkibocsátás mellett is klímavédelem szempontjából kedvezőbb eredményt hozhat. A károsanyag-kibocsátás jelentős csökkenését prognosztizálja sok szakértő, ha az erőművi fölgázhasznosítás mellett a gépjárművek jelenlegi olajalapú hajtóanyagát cseppfolyós földgázzal váltják ki.  Ehhez azonban a ”gázkúttól a kerekekig„  ellátási lánc rövidítésére és a gépjárműállomány tömeges cseréjére lenne szükség.

A palagáz ipari méretű kitermelése és ezzel összefüggő környezeti problémák Észak-Amerikára terjednek ki, bár ezek globális hatása  a légkörben már érzékelhetők. A világ más területein azonban – egyelőre jórészt feltáratlanul – még számottevő palagáz készletek van. A legnagyobb mennyiségű nem-hagyományos földgázzal Kína rendelkezik. Az Egyesült Államok Energiaügyi Információs Ügynökségének (EIA) becslése szerint az ázsiai ország technikailag kitermelhető palagáz készlete 31 trillió (!) m³, de ennek gazdaságosan felszínre hozható része azért még megerősítésre vár. A Kínában jelenleg folyó palagáz kitermelés mennyisége egyelőre csekély, mindössze 9 milliárd m³ volt 2017-ben. Az ország energiaigénye alapján azonban biztosra vehető, hogy az elkövetkező évtizedekben a kínai nem-hagyományos földgáztermelés nagymértékben növekedni fog. Ehhez jelentős segítséget nyújtott az országnak az Obama adminisztráció, ami 2009-ben engedélyezte a palagáz termeléséhez szükséges technológia átadását. Ez önmagában természetesen kevés az iparág és szerviz háttérnek és a kiterjedt szállítási hálózatának gyors kialakításához. Az egységnyi égéshő értékű földgáz mennyiségére vetített becsült termelési költség Kínában jelenleg még az iparág fejletlensége miatt is legalább kétszerese – háromszorosa az amerikainak, de hosszabb távon is  drágábbnak ígérkezik a kitermelés az amerikainál. Az energiaéhes országban azonban várhatóan nem ez fogja jelenteni a fejlesztés korlátait. Amennyiben a kínai palagáz kitermelés az elkövetkező évtized(ek)ben felfut, az bizonyosan át fogja rendezni a globális földgázkereskedelmet, de várhatóan a légköri üvegházhatású gázok, így a metán kibocsátását is és újabb kihívást jelenthet a globális klímaváltozás tekintetében is.

2020. 02. 28.

A Szalonna egy teljes mértékben civil, független véleményportál. Nem kérünk és nem fogadunk el támogatást senkitől, csak az olvasóinktól. Ha olvasni szeretnél, nem ugrik az arcodba egyetlen reklám sem. Ez csakis úgy lehetséges, ha te fizetsz a munkánkért. Kizárólag ezekből a támogatásokból működik a Szalonna, hónapról hónapra. Ha kiürül a becsületkassza, elfogy a Szalonna. Ne úgy fogd fel, mintha koldusnak adnál, hanem úgy, mintha az újságosnál fizetnél rendszeresen a kedvenc magazinodért.