methaan, een krachtig broeikasgas dat ongeveer 30 keer meer warmte vasthoudt dan koolstofdioxide, komt vaak vrij uit rijstvelden, zuivelfabrieken, stortplaatsen, en olie- en gasfaciliteiten - die allemaal in overvloed aanwezig zijn in Californië. Nu heeft het Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) van het Department of Energy $ 6 miljoen gekregen van de staat om "superstralers" van methaan te vinden in een poging om de methaanuitstoot te kwantificeren en mogelijk te verminderen.

Met een subsidie ​​van de California Energy Commission, het project zal zich richten op de zuidelijke San Joaquin Valley, een regio waar de zuivelindustrie en de olie- en gasindustrie de dominante bronnen van methaan zijn. Berkeley Lab werkt samen met Stanford University, UC Rivieroever, de Central California Astma Collaborative, wetenschappelijke luchtvaart, en Bluefield op het project, nagesynchroniseerde SAMENVATTING, of SUPER eMitters van methaandetectie met behulp van vliegtuigen, torens, en Intensief Observationeel Netwerk.

"De bestaande methaanboekhoudings- en monitoringkaders in Californië zijn beperkt in hun vermogen om emissies op te lossen op de schaal van individuele steden of faciliteiten, zoals een olie- en gasveld of een aardgasverwerkingsinstallatie, veel minder individuele componenten, " zei Sébastien Biraud, een Berkeley Lab-wetenschapper die de inspanning leidt. "Het idee voor dit project is gebaseerd op de ontwikkeling van een gelaagd observatiesysteem."

De onderzoekers zullen de methaanemissies op meerdere schalen monitoren en kwantificeren, van regionale tot facilitaire en componentschalen. Detectiemethoden omvatten het verzamelen van luchtmonsters uit een netwerk van vaste torens en vliegtuigen, veldcampagnes uitvoeren om nieuwe technologieën te testen, waaronder goedkope sensoren, door de hele regio rijden met voertuigen op de weg die zijn uitgerust met een verscheidenheid aan apparatuur, en het opmeten van woon- en bedrijfsgebouwen.

"We zullen de staat laten zien hoe kwantificering van methaanemissies kan worden gedaan over een complexe regio, en hopelijk laten zien dat onze aanpak op een kosteneffectieve manier kan worden gerepliceerd naar andere interessegebieden in Californië, zoals de San Francisco Bay Area of ​​de regio Sacramento, Biraud zei. "Het doel is om een ​​raamwerk te ontwerpen, laten zien dat het werkt, en uit te breiden over de hele staat."

Uitdagingen van nauwkeurige methaanmonitoring

Methaan is geclassificeerd als een kortstondige klimaatverontreinigende stof omdat het slechts ongeveer 10 jaar in de atmosfeer blijft, terwijl koolstofdioxide, het meest voorkomende antropogene broeikasgas, blijft ongeveer 100 jaar in de atmosfeer. Californië is gemandateerd om zijn uitstoot van broeikasgassen te verminderen op grond van verschillende wetten en uitvoeringsbesluiten, en het heeft prioriteit gegeven aan een vermindering van kortstondige klimaatverontreinigende stoffen als een manier om een ​​directer gunstig effect te hebben op de klimaatverandering en de volksgezondheid.

Bijvoorbeeld, Californië heeft vorig jaar de California Cooling Act aangenomen die bepaalde fluorkoolwaterstoffen in nieuwe airconditioning- en koelsystemen verbiedt. En na de ramp met Aliso Canyon in 2015, een enorm lek uit een aardgasopslagfaciliteit in Zuid-Californië, de staat heeft een luchtverordening aangenomen die driemaandelijkse monitoring van de methaanemissies van olie- en gasbronnen vereist, installaties voor de verwerking van aardgas, en andere apparatuur die wordt gebruikt bij de verwerking en levering van olie en aardgas.

Het maakt ook regelmatig inventarisaties van de uitstoot van broeikasgassen in Californië, maar talrijke studies, waaronder van Berkeley Lab, hebben geconstateerd dat officiële inventarissen de methaanemissies zouden kunnen onderschatten. Vooral in de zuidelijke San Joaquin-vallei ontbreken betrouwbare atmosferische waarnemingen van methaan. Gecombineerd met de complexiteit van de bronnen in deze regio, dit vertaalt zich in aanzienlijke onzekerheid in de totale omvang en verdeling (over ruimte, tijd, en sector) van de methaanemissies in de regio.

Meeste methaanemissies van superstralers

Het voornaamste doelwit van SUMMATION zijn grote emittenten. "Methaanemissies kunnen de vorm hebben van een verspreid gebied van kleine lekken, die moeilijk aan te pakken is, of van een grote superstraler, dat is laaghangend fruit, Biraud zei. "Uit een over de gehele staat bestaand methaanonderzoek onder leiding van NASA Jet Propulsion Laboratory van 2015 tot 2017 bleek dat 80% van de methaanemissies in Californië afkomstig zijn van 25% van de bronnen; in sommige gevallen, slechts 1% van de bronnen draagt ​​meer dan de helft van de uitstoot bij. Een superstraler kan een zuivelfabriek zijn, het kan een vuilstortplaats zijn die niet goed wordt onderhouden, of het kan een lekkend aardgascompressorstation zijn."

Meerdere inzamelmethoden hebben, inclusief continue en frequente veldcampagnes, zal de detectie en monitoring verbeteren. "Veel bronnen zijn niet persistent - ze kunnen een paar maanden actief zijn, dan uit, "Zei Biraud. "Als je maar één of twee keer per jaar enquêtes houdt, je bent aan het vissen. Misschien zie je een bron, Je zou niet. Met een hardnekkig netwerk van torens, je richt je op de aard van intermitterende bronnen."

Het SUMMATION-team zal tracers gebruiken om de bron van methaan te bepalen. Bijvoorbeeld, bepaalde alkanen (zoals ethaan) zijn aanwezig in methaan van olie- en gasactiviteiten, maar niet in methaan van zuivelactiviteiten.

Een belangrijk onderdeel van het project is het evalueren van goedkope methaansensoren. "Er ontstaan ​​nieuwe technologieën, " zei Biraud. "We zullen bedrijven uitnodigen om deel te nemen, vervolgens een aantal van hen over een periode van een jaar inzetten."

Met observaties en data-analyse van het gelaagde observatiesysteem ontwikkeld in Kern County, Berkeley Lab-onderzoekers zullen een economische analyse uitvoeren, kijken naar kosteneffectieve manieren om sommige van deze technologieën in te zetten om bepaalde vragen in andere delen van de staat aan te pakken.

Een ander belangrijk aspect van het project is de betrokkenheid van belanghebbenden en de gemeenschap. "We zullen contact opnemen met achtergestelde gemeenschappen, zowel om hen voor te lichten over methaanemissies als om te horen over hun zorgen om de ontwikkeling van toekomstige meetsystemen te informeren, " zei Biraud. "Deze gemeenschappen worden onevenredig zwaar getroffen door methaan en VOC's [vluchtige organische stoffen]."