Stanford: Methanlecks viel schlimmer als angenommen

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Zumindest in New Mexico, aber es gibt Hoffnung

Die Menge an Methan (das über 100 Jahre hinweg 30mal stärker Wärme speichert als Kohlendioxid, aber nicht so lange in der Atmosphäre verbleibt) die im Permian-Becken in New Mexico, einer der ausgedehntesten und förderstärksten Öl- und Gasregionen der Welt im Süden der USA, entweicht, ist um ein Vielfaches größer als von der US-Bundesregierung geschätzt, so eine neue Studie unter Leitung der Stanford University. Mit Hilfe von Flugzeugsensoren, die Methanlecks aus einzelnen Öl- und Gasförderanlagen aufspüren können, untersuchten die Forscher die Förderungsanlagen im  Permian-Becken.

Gasfackel (Flaring) – Foto © Gerhard Hofmann für Solarify

Die Wissenschaftler schätzen, dass mehr als 9 Prozent des in der Region geförderten Methans in den Himmel entweicht, was um ein Vielfaches höher ist als die Schätzungen der Umweltschutzbehörde (EPA) und weit über den in der Fachliteratur genannten Werten liegt. Die EPA schätzt die Leckagen auf 1,4 Prozent der nationalen Produktion. „Wir haben fast jede Öl- und Gasanlage im Permian-Gebiet von New Mexico ein ganzes Jahr lang untersucht, um die Emissionen zu messen und mit bestimmten anonymisierten Anlagen in Verbindung zu bringen“, so Evan Sherwin, Postdoktorand am Stanford Department of Energy Resources Engineering und Mitautor eines neuen Artikels in Environmental Science & Technology (open access), der die Diskrepanz aufdeckt. „Es ist bei weitem schlimmer, als wir dachten.“

Steigende Hoffnungen

Umweltschützer und Ingenieure der Energiewirtschaft befürchten, dass Leckagen aus Minen, Bohrlöchern, Raffinerien, Lagerstätten und Pipelines viel zu selten gemeldet werden. Bis vor kurzem fehlte ihnen jedoch die Ausrüstung, um dies zu beweisen. Jetzt haben sie sie, und sie bestätigen den Verdacht in einem Maße, das die eigenen Erwartungen der Forscher übertrifft.

Zu den Sensoren gehören Hyperspektralkameras, die an Flugzeugen befestigt sind, die das Permian Basin in New Mexico in regelmäßigen Abständen überflogen haben. Diese Kameras messen das Sonnenlicht, das von verschiedenen Chemikalien in der Luft reflektiert wird, die das menschliche Auge nicht erkennen kann. Jede Chemikalie, einschließlich Methan, hat ein einzigartiges Muster – einen optischen Fingerabdruck. Zuvor hatten die Mitarbeiter die vielversprechende Technologie in einer von Fachleuten begutachteten Untersuchung  nachgewiesen und zwei Jahre lang auf Fragen und Bedenken von Interessengruppen reagiert, um ihre Gültigkeit zu untermauern.

„Mit diesen Sensoren ist Methan ganz einfach zu erkennen. Wir sind sehr zuversichtlich, was unsere Ergebnisse anbelangt“, so Yuanlei Chen, Doktorand im Fachbereich Energieressourcen in Stanford und der andere Hauptautor der Studie. Chen schrieb den Computercode zur Schätzung der Produktion und zur Berechnung der Leckmengen. „Wir haben dann den kleinen Anteil der so genannten Super-Emitter ermittelt, die für das Problem am meisten verantwortlich sind“, fügte sie hinzu.

Größere Einsicht

Im Verlauf von 115 Flugtagen über einen Zeitraum von 16 Monaten identifizierten und quantifizierten die Forscher die Quellen mittlerer und großer Lecks. Die Kampagne umfasste fast 14.000 Quadratmeilen und mehr als 26.000 Bohrlöcher – neun von zehn aktiven Standorten in der Region. Die Untersuchung aus der Luft lieferte einen besseren Einblick in das Problem als die bisherigen Erhebungen am Boden und sammelte etwa 100 Mal so viele Proben wie alle bisherigen Erhebungen am Boden zusammen.

Die Forscher weisen jedoch darauf hin, dass sich die Studie nur auf eine einzige – wenn auch bedeutende – Region während eines bestimmten Zeitraums bezieht und zum jetzigen Zeitpunkt nicht auf das gesamte Land oder darüber hinaus projiziert werden kann. Die größere und hoffnungsvollere Botschaft der Studie, so die Forscher, liegt in der Überwachungstechnologie selbst. Ein kostengünstiges und präzises Schnellscreening von Methanlecks aus der Luft könnte die Umweltüberwachung sprichwörtlich auf den Kopf stellen.

„Die Technologie hat große Auswirkungen auf die Bemühungen zur Verringerung der Treibhausgasemissionen“, so der Hauptautor der Studie Adam Brandt, Professor für Energierohstofftechnik an der School of Earth, Energy & Environmental Sciences (Stanford Earth) und Direktor der Stanford Natural Gas Initiative. „Diese hochsensiblen Instrumente können die relativ geringe Anzahl von Leckagen mit hohen Auswirkungen schnell und genau lokalisieren und sie für eine sofortige Reparatur kennzeichnen.

Bedeutende Auswirkungen

Das meiste Methan wird aus einer Handvoll Quellen freigesetzt. In ihrer Studie fanden die Forscher heraus, dass weniger als 4 Prozent der untersuchten Standorte die Hälfte aller beobachteten Methanemissionen verursachen. Dies sind die Super-Emittenten. Regelmäßige Flüge über Öl- und Gasförderregionen wären genauer und kosteneffizienter als die derzeitigen Ansätze, sagte Sherwin, obwohl eine gewisse Überwachung am Boden für kleinere Emissionen immer noch wichtig ist. Die derzeitige Überwachung von Methanlecks am Boden kostet nach Schätzungen der Industrie etwa 600 Dollar pro Anlage, und die vorgeschlagenen Vorschriften der Environmental Protection Agency (EPA) würden dies bis zu vier Mal pro Jahr vorschreiben. Bei mehr als 30.000 Öl- und Gasanlagen und 15.000 Kilometern Erdgaspipelines im Permian Basin von New Mexico könnten sich diese Kosten auf etwa 70 Millionen Dollar jährlich belaufen.

„Schätzungen für eine flugzeuggestützte Erfassung pro Standort liegen deutlich unter diesen Kosten“, sagte Sherwin. Das Team hat bereits Gespräche mit Aufsichtsbehörden und der Industrie aufgenommen, um eine breitere Anwendung dieser Art von Sensorik zu fördern. Der EPA-Vorschlag, der zum Teil auf einem zweitägigen Workshop zur Methanerkennung basiert, bei dem die Autoren ausgewählt wurden, um diese Arbeit vorzustellen, würde sechsmal im Jahr eine Überprüfung aus der Luft mit jährlichen Bodeninspektionen ermöglichen, so dass die Produzenten ihre großen Lecks schneller und zu geringeren Gesamtkosten finden und beheben könnten.

Brandt und Kollegen schlagen einen optimistischen Ton an. Sind die Lecks erst einmal identifiziert, lassen sie sich oft kostengünstig und einfach abstellen. Sie hoffen, dass diese neuen Überwachungstechniken auf breiter Basis eingesetzt werden können, um die Super-Emittenten schnell zu erkennen, Produktverluste zu stoppen und schädliche Methanlecks so schnell wie möglich zu schließen.

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