Koszty środowiskowe hydrofrakingu

Wiercenie gazem ziemnym ze szczelinowaniem hydraulicznym poziomym o dużej objętości (zwanym dalej szczelinowaniem) eksplodowało na energię scena z ostatnich 5 lub 6 lat, a obietnica ogromnych zapasów gazu ziemnego pod ziemią amerykańską wywołała prawdziwy przypływ gazu ziemnego. Po opracowaniu technologii nowe wiertnice pojawiły się w krajobrazach Pensylwanii, Ohio, Wirginii Zachodniej, Teksasu i Wyoming. Wiele osób martwi się konsekwencjami środowiskowymi tego nowego podejścia do wiercenia; oto niektóre z tych obaw.

Podczas wiercenia duże ilości zmielonej skały zmieszanej z płuczką wiertniczą i solanką są wyciągane ze studni i transportowane poza miejsce. Odpady te są następnie zakopywane na wysypiskach śmieci. Oprócz dużej objętości odpadów, którą należy uwzględnić, problemem związanym z wierceniem jest obecność w nich naturalnie występujących materiałów radioaktywnych. Rad i uran można znaleźć w zwierciadłach (i wyprodukowanej wodzie - patrz poniżej) z części studnie, a te pierwiastki w końcu wypływają ze składowisk na otaczającą ziemię i powierzchnię fale.

Po wywierceniu studni duże ilości wody są pompowane do studni pod bardzo wysokim ciśnieniem, aby rozbić skałę, w której znajduje się gaz ziemny. Podczas jednej operacji szczelinowania w jednej studni (studnie mogą być szczelinowane wiele razy w ciągu ich życia), zużywa się średnio 4 miliony galonów wody. Woda ta jest pompowana ze strumieni lub rzek i transportowana ciężarówką na miejsce, kupowana z miejskich źródeł wody lub ponownie wykorzystywana podczas innych operacji szczelinowania. Wielu jest zaniepokojonych tymi ważnymi poborami wody i obawia się, że może to obniżyć poziom wód gruntowych na niektórych obszarach, prowadząc do suchych studni i degradacji siedlisk ryb.

Długa, zmienna lista dodatków chemicznych jest dodawana do wody w procesie szczelinowania. Toksyczność tych dodatków jest zmienna, a wiele nowych związków chemicznych powstaje podczas procesu szczelinowania, ponieważ niektóre z dodawanych składników ulegają rozkładowi. Gdy woda szczelinująca powróci na powierzchnię, należy ją uzdatnić przed usunięciem (patrz Usuwanie wody poniżej). Ilość dodanych chemikaliów stanowi bardzo małą część całkowitej objętości wody szczelinującej (około 1%). Jednak ta bardzo mała część szkodzi temu, że w wartościach bezwzględnych stosuje się raczej duże objętości. Do studni wymagającej 4 milionów galonów wody pompuje się około 40 000 galonów dodatków. Największe ryzyko związane z tymi chemikaliami występuje podczas ich transportu, ponieważ cysterny muszą korzystać z lokalnych dróg, aby doprowadzić je na pola wiertnicze. Wypadek z udziałem rozlanej zawartości miałby znaczące konsekwencje dla bezpieczeństwa publicznego i środowiska.

Duża część olbrzymich ilości wody pompowanej ze studni przepływa z powrotem do góry, kiedy odwiert zaczyna wytwarzać gaz ziemny. Oprócz chemii szczelinującej powraca również solanka, która była naturalnie obecna w warstwie łupkowej. Odpowiada to dużej objętości cieczy, która jest uwalniana do stawu, a następnie pompowana do ciężarówek i transportowana w celu recyklingu do innych operacji wiercenia lub poddania obróbce. Ta „wyprodukowana woda” jest toksyczna i zawiera chemikalia do szczelinowania, wysokie stężenie soli, a czasem materiały radioaktywne, takie jak rad i uran. Niepokojące są także metale ciężkie z łupków: produkowana woda będzie zawierać na przykład ołów, arsen, bar i stront. Zdarzają się wycieki z nieudanych stawów retencyjnych lub nieudane transfery do ciężarówek i mają wpływ na lokalne strumienie i mokradła. Zatem proces usuwania wody nie jest trywialny.

Jedną z metod są studzienki iniekcyjne. Ścieki są wstrzykiwane do ziemi na dużych głębokościach pod nieprzepuszczalne warstwy skalne. Niezwykle wysokie ciśnienie stosowane w tym procesie obwiniane jest przez roje trzęsień ziemi w Teksasie, Oklahomie i Ohio. Drugim sposobem, w jaki można szczelinować ścieki z szczelinowania, są przemysłowe oczyszczalnie ścieków. Wystąpiły problemy z nieskutecznym oczyszczaniem w miejskich oczyszczalniach w Pensylwanii, dlatego praktyka się zakończyła i można stosować tylko zatwierdzone oczyszczalnie przemysłowe.

Głębokie studnie stosowane w poziomym hydrofrakingu wyłożone są stalowymi obudowami. Czasami te osłonki zawodzą, co pozwala na ucieczkę chemikaliów, solanek lub gazu ziemnego do szczelinowania płytsze warstwy skał i silnie zanieczyszczające wody gruntowe, które mogą dotrzeć do powierzchni, na której są wykorzystywane woda pitna. Przykładem tego problemu, udokumentowanym przez Agencję Ochrony Środowiska, jest Przypadek zanieczyszczenia wód podziemnych w pawilonie (Wyoming).

Metan jest głównym składnikiem gazu ziemnego i bardzo silny gaz cieplarniany. Metan może wyciec z uszkodzonych obudów, głowic studni lub może zostać odpowietrzony podczas niektórych faz operacji szczelinowania. Łącznie te wycieki mają znaczący negatywny wpływ na klimat.

Emisje dwutlenku węgla ze spalania gazu ziemnego są znacznie niższe, na ilość wyprodukowanej energii, niż ze spalania ropy naftowej lub węgla. Wydaje się, że gaz ziemny byłby względnie dobrą alternatywą dla większej ilości CO₂ intensywne paliwa. Problemem jest w całym cyklu produkcyjnym gazu ziemnego uwalniana jest duża ilość metanu, negując niektóre lub wszystkie zalety zmiany klimatu, jakie gaz ziemny miał w porównaniu z węglem. Mam nadzieję, że trwające badania dostarczą odpowiedzi na pytanie, które z nich jest najmniej szkodliwe, ale nie ma wątpliwości, że wydobycie a spalanie gazu ziemnego wytwarza duże ilości gazów cieplarnianych, a tym samym przyczynia się do globalnych zmian klimatu.

Podesty, drogi dojazdowe, stawy ściekowe i rurociągi przecinają krajobraz w regionach produkujących gaz ziemny. To fragmentuje krajobraz, zmniejszając rozmiar płatów siedlisk dzikiej przyrody, izolując je od siebie i przyczyniając się do powstawania szkodliwych siedlisk brzegowych.

Szczelinowanie gazu ziemnego w odwiertach poziomych jest kosztownym procesem, który można wykonać ekonomicznie tylko przy dużej gęstości, uprzemysławiając krajobraz. Emisje i hałas z ciężarówek z silnikiem wysokoprężnym i stacji sprężarek mają negatywny wpływ na lokalną jakość powietrza i ogólną jakość życia. Szczelinowanie wymaga dużej ilości sprzętu i materiałów, które same są wydobywane lub produkowane przy wysokich kosztach środowiskowych, w szczególności stali i piasek frac.

• W skali lokalnej ślad po działaniach szczelinowania, szczególnie po założeniu odwiertu wiertnica zniknęła, jest mniejsza niż kopalnie odkrywkowe, kopalnie odkrywkowe lub piaski bitumiczne pola. Jednak ślad tysięcy studni i rurociągów w całym regionie sumuje się.
• Gaz ziemny z Marcellus, Barnett lub innych złóż łupków w Ameryce Północnej pozwala nam polegać na krajowym źródle energii. Oznacza to mniej energii zużywanej na transport paliw kopalnych z zagranicy, a co ważniejsze, utrzymanie zdolności do ściślejszej kontroli środowiska w całym procesie produkcji energii.

Źródło

Duggan-Haas, D., R.M. Ross i W.D. Allmon. 2013. Nauka pod powierzchnią: bardzo krótki przewodnik po łupkach Marcellusa. Paleontologiczny Instytut Badawczy.