Ekoinnowacje w łupkach

Z wydobyciem gazu z formacji łupkowych wiąże się wiele wątpliwości w zakresie wpływu technologii na środowisko. W odpowiedzi na zarzuty w ostatnim czasie pojawiło się kilka ekoinnowacji, łagodzących wpływ wydobycia gazu łupkowego na powietrze.

Zasoby gazu łupkowego w Polsce były wstępnie szacowane przez Agencję Informacji Energetycznych (EIA) przy Departamencie Energii USA1 na 5,3 bln m3.Ministerstwo Gospodarki podaje, że konsumpcja gazu w Polsce wyniosła w 2012 r. 15,8 mld m3, natomiast nowsze szacunki Centrum Informacyjnego Rządu z lipca 2014 r. podają, że Polska zużywa dziennie ok. 28 mln m3 gazu. Oznacza to, że przy obecnej konsumpcji gazu wstępnie oszacowane przez EIA zasoby gazu łupkowego wystarczyłyby na pokrycie zapotrzebowania na gaz ziemny w skali kraju na ponad 300 lat2. Zasoby węglowodorów nie są nieskończone i w perspektywie rosnącego zapotrzebowania ludzkości na energię nieodnawialną posiadanie zasobów gazu łupkowego oraz jego eksploatacja może z czasem znacznie zyskać w Polsce na znaczeniu.

Zwiększenie udziału gazu w sektorze elektroenergetycznym mogłoby przyczynić się do zmniejszenia emisji dwutlenku węgla. W procesie spalania gazu w przemyśle energetycznym emisja dwutlenku węgla jest 2,5 razy mniejsza niż podczas spalania węgla kamiennego, brunatnego, a także ropy naftowej i jej pochodnych dla uzyskania tej samej ilości energii3. Warto więc rozważyć wybór takich rozwiązań technologicznych, które będą powodowały możliwe jak najmniejszy negatywny wpływ technologii związanych z wydobyciem gazu łupkowego na środowisko,
w szczególności na atmosferę i zmiany klimatyczne.

Zagrożenia dla środowiska

Najbardziej rozpowszechnioną technologią stosowaną do wydobywania gazu łupkowego jest szczelinowanie hydrauliczne. Z procesem tym wiąże się jednak wiele zagrożeń w zakresie szkodliwych emisji gazów i pyłów do atmosfery, mogących mieć wpływ na zmiany klimatu. Są one spowodowane m.in. pracą sprzętu stosowanego w tego rodzaju działalności (praca wysokowydajnych urządzeń prądotwórczych, silników i pomp zatłaczających), zastosowanymi środkami transportu, a także emisją z otwartych zbiorników na zużytą wodę procesową, wcześniej wykorzystaną w procesie szczelinowania.

Duży problem stanowi także nadmierne zużycie wody. W przypadku każdego odwiertu poziomego i szczelinowania wieloetapowego jej ilość to ok. 110-190 tys. hektolitrów3. Płyn szczelinujący w ok. 99,5% składa się z wody. Blisko 0,5% stanowią dodatki chemiczne, mające za zadanie obniżenie tarcia wewnętrznego płynu, zmniejszenie lepkości oraz przeciwdziałanie pęcznieniu hydrofilnych minerałów ilastych. Dodawane są także substancje eliminujące bakterie, które mogą być zatłoczone do otworu podczas wykonywania odwiertu, oraz środki przeciwkorozyjne. Rola dodanych substancji żelujących polega na udoskonaleniu transportu podsadzki, który dzięki temu nie opada na dno otworu i nie powoduje jego zatykania.

Podczas szczelinowania hydraulicznego chemikaliami mogą zostać zanieczyszczone także wody gruntowe
i podziemne. Powodem tego może być m.in. niewłaściwie wykonane cementowanie otworu lub jego późniejsza techniczna degradacja. Należy mieć również na uwadze, że istnieje prawdopodobieństwo przedostania się cieczy szczelinującej lub gazu z poziomego odcinka otworu, co mogłoby się zdarzyć w przypadku odblokowania stref dyslokacyjnych o znacznym zasięgu. Innym zidentyfikowanym zagrożeniem wynikającym z zatłoczenia dużej ilości płynu jest ruch warstw skalnych w miejscach dyslokacji (czyli tam, gdzie dochodzi do wygięcia warstw skalnych zwanych „fleksurami” oraz miejsc, gdzie następuje zerwanie ciągłości warstw skalnych, określanymi jako „uskoki”),
a także stref tektonicznych, odczuwany na powierzchni.

W poszukiwaniu rozwiązań

Na etapie poszukiwania gazu łupkowego zidentyfikowano dwa główne zagrożenia dla klimatu4.Pierwszym są emisje związane z pracą sprzętu stosowanego do poszukiwań, drugim – gaz pojawiający się w odwiercie, bezpośrednio emitowany do atmosfery lub technologicznie wypalany na pochodni (flarze). O ile w pierwszym z wymienionych przypadków ilość emitowanych spalin można zmniejszyć poprzez zastosowanie sprzętu o niższej emisyjności, to głównie flarowanie, wymienione jako drugie,  stanowi poważny problem, związany z uwalnianiem szkodliwych produktów spalania mieszanki węglowodorów do atmosfery. Według Banku Światowego objętość wypalonego gazu na flarze w 2010 r. na całym świecie wyniosła blisko 135mld m3 gazu ziemnego, co przekłada się na emisję CO2 na poziomie 320 mln ton rocznie5.

Pochodnia ma szerokie zastosowanie nie tylko w przemyśle wydobywczym, ale też wszędzie tam, gdzie pojawiają się mieszanki palnych gazów (np. w zakładach przerobu ropy naftowej, chemicznych i przerobu gazu ziemnego, biogazowniach i na składowiskach odpadów). Flarowanie gazu stosowane jest ze względów bezpieczeństwa, co związane jest ze specyfiką procesów zachodzących w wymienionych miejscach. Spalanie gazowych produktów ubocznych na pochodni w rafinerii zabezpiecza przed nadmiernym obciążeniem instalacji gazu rafinerii oraz przed niekontrolowanym przemieszczaniem palnych mieszanek gazów i ogranicza ryzyko wystąpienia wybuchu. By ograniczyć występowanie tzw. czarnego dymu, do pochodni doprowadzana jest para wodna. Jeżeli jest jej zbyt dużo, to zostaje obniżone efektywne spalanie gazu i większe jego ilości dostają się do atmosfery. W związku z tym amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (EPA) wprowadziła niezbędne modyfikacje w regulacjach, znacznie ograniczające stosowanie od 1 stycznia 2015 r. flarowania na terenie Stanów Zjednoczonych. W ten sposób wymusiła stosowanie ekoinnowacyjnych rozwiązań, polegających na wychwytywaniu gazu, późniejszym jego oczyszczeniu i przygotowaniu do transportu gazociągami w celu komercyjnej sprzedaży.

Robert Bocianowski, Wydział Towaroznawstwa, Uniwersytet Ekonomiczny w Poznaniu

Źródła

  1. U.S. Energy Information Administration. World Shale Gas Resources: An Initial Assessment of 14 Regions Outside the United States. Waszyngton, kwiecień 2011..
  2. http://wyborcza.biz/Gieldy/1,132329,16628928,Rzad__Dostawy_gazu_przebiegaja_bez_zaklocen__bezpieczenstwo.html#ixzz3Svnh0emY (dostęp: 3.04.2015.
  3. Albrycht I. (red.): Gaz niekonwencjonalny – szansa dla Polski i Europy? Analiza i rekomendacje. Instytut Kościuszki. Kraków 2011.
  4. Stamford L., Azapagic A.: Life cycle environmental impacts of UK shale gas. „Applied Energy” 134/2014.
  5. Fleisch T.: Associated Gas Utilization via miniGTL. Conversion of flared gas into liquid fuels & chemicals. The Global Gas Flaring Partnership (GGFR).Luty 2012.

Cały artykuł znajduje się w dodatku pt. Ekoinnowacje dla ochrony klimatu, wydanego w ramach ogólnopolskiej kampanii informacyjno-edukacyjnej „Jesteś kreatorem? Zostań ekoinnowatorem!”.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *