Производители нефти и газа полагаются на сжигание в факелах, чтобы ограничить выброс природного газа со своих объектов, но новое исследование, проведенное Мичиганским университетом, показывает, что в реальном мире эта практика гораздо менее эффективна, чем предполагалось, — в США выделяется в пять раз больше метана, чем считалось ранее.

Известно, что метан является мощным парниковым газом, но считалось, что сжигание его в нефтяных и газовых скважинах эффективно предотвращает его попадание в атмосферу.

К сожалению, данные, опубликованные в журнале Science, показывают, что мы переоцениваем эффективность сжигания на факелах и, как следствие, недооцениваем его вклад в выбросы метана и изменение климата. Но если мы решим проблемы с сжиганием, выигрыш будет огромен: эквивалент удаления с дорог 3 миллионов автомобилей.

Промышленность и регулирующие органы исходят из предположения, что факельные установки горят постоянно и что во время работы они сжигают 98% метана. Данные, полученные с помощью аэрофотосъемки в трех географических бассейнах США, на которые приходится более 80% операций по сжиганию на факелах в США, показывают, что оба предположения неверны. Было обнаружено, что сигнальные ракеты не горят примерно в 3-5% случаев, и даже когда они горят, они работают с низкой эффективностью. В совокупности эти факторы приводят к тому, что средняя эффективная эффективность сжигания на факелах составляет всего 91%.

"В атмосферу добавляется гораздо больше метана, чем в настоящее время учитывается в каких-либо кадастрах или оценках", - сказал Эрик Корт, доцент кафедры климатических и космических наук и инженерии Калифорнийского университета, главный исследователь проекта F3UEL и старший научный сотрудник нового исследования.

Добыча нефти может сопровождаться метаном в качестве побочного продукта, и когда его улавливание экономически нецелесообразно, газ необходимо безопасно утилизировать. Сжигание метана путем сжигания в факелах по мере его высвобождения преобразует его в углекислый газ, еще один парниковый газ, но менее вредный в пересчете на фунт за фунтом.

В течение трех лет исследователи совершили 13 полетов на самолетах, оснащенных оборудованием для мониторинга воздуха, чтобы оценить, сколько метана выделяется при вспышках в бассейнах добычи нефти и газа. Полеты проводились на нефтегазовых месторождениях Пермиан и Игл-Форд в Техасе, а также на нефтегазовом месторождении Баккен в Северной Дакоте.

Самолеты летели с подветренной стороны от мест сжигания — пересекая прямые пути воздушных шлейфов, высвобождаемых при сжигании. Трубки и насосы подавали воздух в бортовые приборы, где лазерное сканирование с определенной частотой измеряло количество углекислого газа и метана, которые он переносил.

Одновременное измерение обоих газов позволило исследователям оценить эффективность удаления разрушений при сжигании в факелах на отдельном участке.

"Если вспышка работает так, как и должно быть, должен быть большой выброс углекислого газа и относительно небольшой выброс метана. И в зависимости от относительного усиления этих двух газов мы можем сказать, насколько хорошо работают вспышки", - сказала Женевьева Плант, ведущий автор исследования и помощник научного сотрудника в области климатических и космических наук и инженерии.

В ноябре США, Европейский союз и другие партнеры — всего 103 страны — запустили Глобальное обязательство по ограничению выбросов метана. Это обязательство было сосредоточено на поддержании глобальной температуры в пределах предела повышения на 1,5 градуса, установленного научным сообществом, чтобы компенсировать наихудшие последствия изменения климата. А в прошлом году официальные лица Организации Объединенных Наций назвали сокращение выбросов метана "самым сильным рычагом, который у нас есть для замедления изменения климата в течение следующих 25 лет".

"По-видимому, это источник выбросов метана, который, по-видимому, вполне поддается устранению", - сказал Плант. "Благодаря методам управления и нашему лучшему пониманию того, что происходит с этими факелами, мы можем ощутимо сократить этот источник метана".

Партнерами U-M по исследованию являются Департамент энергетических ресурсов Стэнфордского университета, Фонд защиты окружающей среды (EDF); Научная авиация Боулдера, штат Колорадо; и Институт морских и атмосферных исследований Утрехтского университета.

Недавнее исследование, проведенное некоммерческой организацией EDF, аналогичным образом показало, что примерно 10% сигнальных ракет не горят или работают со сбоями.

"Это исследование дополняет растущий объем исследований, которые говорят нам о том, что в нефтегазовой отрасли существует проблема сжигания на факелах", - сказал Джон Голдштейн, старший директор EDF по вопросам регулирования и законодательства. "Агентство по охране окружающей среды и Бюро по управлению земельными ресурсами должны внедрить решения, которые могут помочь положить конец практике обычного сжигания на факелах".