Ondanks wijdverbreide bezorgdheid over mogelijke gevolgen voor de menselijke gezondheid van hydrofracturering, de levenslange uitstoot van giftige chemische stoffen in verband met door steenkool opgewekte elektriciteit is 10 tot 100 keer groter dan die van elektriciteit opgewekt met aardgas verkregen via fracking, volgens een nieuwe studie van de Universiteit van Michigan.

Het onderzoek is een vergelijkende analyse van de schadelijke gezondheidseffecten van elektriciteit uit schaliegas en kolen. Het kijkt naar de hoeveelheid giftige chemicaliën die in de lucht vrijkomt, bodem en water tijdens zowel de winningsfasen als de elektriciteitsopwekkingsfase van beide technologieën en concludeert dat de potentiële gezondheidseffecten van elektriciteit uit steenkool veel groter zijn.

De bevindingen suggereren dat naarmate de Amerikaanse energiemarkt blijft verschuiven van steenkool naar aardgas, de algemene "toxiciteitslast" van de elektriciteitssector zal afnemen, zei studie corresponderende auteur Shelie Miller, een milieu-ingenieur en een universitair hoofddocent aan de UM School for Environment and Sustainability's Centre for Sustainable Systems.

"Deze analyse impliceert niet dat de bezorgdheid over de productie van schaliegas ongegrond is, alleen dat de totale giftige belasting van steenkool beslist groter is, Miller zei. "En hoewel de studie hier niet direct op ingaat, we zouden duurzamer moeten streven naar hernieuwbare energie als we echt de menselijke toxiciteitsbelasting van ons energiesysteem willen verminderen."

De studie werd op 10 oktober online gepubliceerd in het tijdschrift Milieuwetenschap en -technologie . De andere auteurs zijn Brian Ellis van het U-M Department of Civil and Environmental Engineering en Lu Chen, recent afgestudeerd aan de UM School for Environment and Sustainability.

In recente jaren, de combinatie van horizontaal boren en hydraulisch breken (algemeen bekend als fracken), hebben geholpen enorme voorraden aardgas in schalieformaties te ontsluiten. De toegenomen productie van schaliegas zorgde voor een hausse in sommige delen van het land, maar heeft ook geleid tot bezorgdheid over mogelijke verontreiniging van drinkwater en mogelijke gevolgen voor de menselijke gezondheid in verband met hydrofracturering.

Gezien deze zorgen en de voortdurende verschuiving naar schaliegas, Miller en haar collega's vonden het belangrijk om de mogelijke gezondheidseffecten van schaliegas in verhouding tot steenkool in de juiste context te plaatsen. In hun vergelijkende studie levenscycluseffectbeoordeling genoemd, de onderzoekers gebruikten Pennsylvania als vertrekpunt voor zowel schaliegas als kolen, aangezien beide energiebronnen overvloedig aanwezig zijn in de staat.

Voor het kolensysteem de studie schat de toxiciteit in verband met luchtverontreinigende stoffen die worden uitgestoten tijdens energieopwekking, evenals het vrijkomen van giftige chemische stoffen tijdens het steenkoolwinningsproces door de afvoer van zuurmijnen en de opstuwing van steenkoolas. De voor het kolensysteem geanalyseerde luchtverontreinigende stoffen omvatten fijnstof (roet), kwik, vluchtige organische stoffen, stikstofoxiden en zwaveloxiden.

Voor het hydraulische breeksysteem, de studie schatte de toxiciteit van de breekvloeistoffen die worden gebruikt om gesteente te kraken en aardgas vrij te maken, evenals het afvalwater dat gepaard gaat met de winning van schaliegas. De onderzoekers keken ook naar luchtverontreinigende stoffen die worden uitgestoten bij zowel schaliegaswinning als elektriciteitsopwekking.

Bij beide systemen fijnstof dat tijdens elektriciteitsopwekking in de lucht vrijkwam uit elektriciteitscentrales was de belangrijkste bijdrage aan de toxiciteit en woog zwaarder dan het vrijkomen van chemische stoffen die tijdens de extractie kunnen optreden. En de schadelijke luchtemissies van kolengestookte elektriciteitscentrales waren veel erger dan die van schoner brandende aardgascentrales, zei Molenaar.

"We hebben gekeken naar de totale hoeveelheid emissies die vrijkomt per eenheid opgewekte elektriciteit gedurende de levensduur van beide systemen, en de totale giftige belasting is veel groter voor steenkool, " zei ze. "Emissies van fijnstof die elke dag door kolengestookte elektriciteitscentrales in de lucht worden gepompt, hebben grotere potentiële gevolgen voor de menselijke gezondheid dan alle andere chemicaliën die we hebben onderzocht."

De studie van Miller en haar collega's wordt beschouwd als de eerste rechtstreekse vergelijking van steenkool en schaliegas uit de winningsfase van hulpbronnen tot aan de opwekking van elektriciteit. Hoewel de resultaten een vergelijking geven van de relatieve toxiciteit tussen de twee systemen, grote onzekerheden en een gebrek aan gegevens verhinderden een volledige risicobeoordeling.

Veel van de onzekerheid heeft betrekking op het hydraulisch breekproces. De chemicaliën die in hydraulische breekvloeistof worden gebruikt, worden als eigendom beschouwd, en de omvang en frequentie van waterverontreinigingsgebeurtenissen zijn niet goed gedocumenteerd.

Wanneer we worden geconfronteerd met onzekerheden over de chemicaliën die worden gebruikt in het hydraulisch breekproces, de onderzoekers overschatten opzettelijk de hoeveelheid giftige chemicaliën die het milieu zouden bereiken om ervoor te zorgen dat ze de gezondheidseffecten van fracking niet minimaliseerden, zei Molenaar.

Zelfs in een schijnbaar onwaarschijnlijk scenario van accidenteel vrijkomen waarin alle hydraulische breekvloeistof van een put en onbehandeld afvalwater gedurende de levensduur van de put rechtstreeks in het oppervlaktewater werden geloosd, schaliegas-elektriciteit had een lagere impact op de menselijke toxiciteit, of HTI, dan kolenstroom, volgens de studie.

Om de gezondheidseffecten van fijnstof uit elektriciteitscentrales te berekenen, de onderzoekers verzamelden emissiegegevens van 23 aardgas- en 13 kolencentrales in Pennsylvania. Gegevens van 2, 900 hydraulisch gebroken putten in de staat werden gebruikt om mogelijke uitstoot van breekvloeistoffen en afvalwater te schatten.

Er werden twee verschillende beoordelingsmethoden gebruikt om de gezondheidseffecten te schatten. Er zijn verschillende statistische tests uitgevoerd om de resultaten te verifiëren, wat wijst op een vertrouwen van 90 procent in de algemene bevinding dat de HTI van schaliegas lager is dan de HTI van steenkool.