Het goede nieuws is dat veel van deze lekken kunnen worden verholpen, als ze maar snel worden opgemerkt.

Riley Duren, wetenschappelijk onderzoeker aan de Universiteit van Arizona en voormalig NASA-ingenieur en wetenschapper, leidt Carbon Mapper, een non-profitorganisatie die een constellatie van methaanmonitoringsatellieten plant. De eerste satelliet, een samenwerking met NASA's Jet Propulsion Laboratory en het aardbeeldbedrijf Planet Labs, wordt in 2024 gelanceerd.

Duren legde uit hoe nieuwe satellieten het vermogen van bedrijven en overheden veranderen om methaanlekken op te sporen en te stoppen en te voorkomen dat een waardevol product wordt verspild.

Waarom zijn methaanemissies zo zorgwekkend?

Methaan is na kooldioxide de meest voorkomende vervuilende stof die de aarde opwarmt. Het blijft niet zo lang in de atmosfeer (slechts ongeveer tien jaar vergeleken met eeuwen voor koolstofdioxide), maar het heeft een enorme impact.

Het vermogen van methaan om de planeet op te warmen is bijna 30 keer groter dan dat van koolstofdioxide in een periode van 100 jaar, en meer dan 80 keer in een periode van 20 jaar. Je kunt methaan zien als een zeer effectieve deken die de warmte in de atmosfeer vasthoudt en zo de planeet opwarmt.

Wat veel gemeenschappen zorgen baart, is dat methaan ook een gezondheidsprobleem is. Het is een voorloper van ozon, dat astma, bronchitis en andere longproblemen kan verergeren. En in sommige gevallen gaat de uitstoot van methaan gepaard met andere schadelijke verontreinigende stoffen, zoals benzeen, een kankerverwekkende stof.

In veel olie- en gasvelden bestaat minder dan 80% van het gas dat uit een put uit de grond komt uit methaan; de rest kan gevaarlijke luchtverontreinigende stoffen zijn die je niet in de buurt van je huis of school wilt hebben. Toch was er tot voor kort zeer weinig directe monitoring om lekken op te sporen en te stoppen.

Waarom zijn satellieten nodig om methaanlekken op te vangen?

In zijn natuurlijke vorm is methaan onzichtbaar en geurloos. Je zou waarschijnlijk niet weten dat er naast de deur een enorme methaanpluim was als je niet over speciale instrumenten beschikte om deze te detecteren.

Bedrijven hebben traditioneel de methaanemissies verantwoord met behulp van een 19e-eeuwse methode die inventarisatie wordt genoemd. Voorraden berekenen de emissies op basis van de gerapporteerde productie bij olie- en gasbronnen of de hoeveelheid afval die naar een stortplaats gaat, waar organisch afval methaan genereert terwijl het uiteenvalt. Er is veel ruimte voor fouten in deze op veronderstellingen gebaseerde boekhouding; Er wordt bijvoorbeeld geen rekening gehouden met onbekende lekken of aanhoudende ventilatie.

Tot voor kort betekende de stand van de techniek op het gebied van lekdetectie bij olie- en gasactiviteiten dat een technicus ongeveer elke 90 dagen een bezoek bracht aan een boorput met een draagbare infraroodcamera of gasanalysator. Maar bij een groot lek kan gedurende een periode van meerdere dagen en weken een enorme hoeveelheid gas vrijkomen, of het kan zich voordoen op locaties die niet gemakkelijk toegankelijk zijn, wat betekent dat veel van deze zogenaamde superuitstoters onopgemerkt blijven.

Teledetectiesatellieten en vliegtuigen kunnen daarentegen grote gebieden snel en routinematig onderzoeken. Sommige van de nieuwere satellieten, waaronder de satellieten die we lanceren via de Carbon Mapper Coalition, kunnen met hoge resolutie inzoomen op individuele locaties, zodat we superemitters van methaan kunnen lokaliseren op het specifieke putpad, compressorstation of gedeelte van een stortplaats. .

Een voorbeeld van de kracht van teledetectie kun je zien in ons recente artikel in het tijdschrift Science. We hebben 20% van de open stortplaatsen in de VS met vliegtuigen onderzocht en vastgesteld dat de uitstoot gemiddeld 40% hoger was dan de uitstoot die aan de federale overheid werd gerapporteerd op basis van op veronderstellingen gebaseerde boekhouding.

Als wetenschappers regio's regelmatig en consistent kunnen monitoren vanaf satellieten, kunnen ze superemitteractiviteit signaleren en de operator snel op de hoogte stellen, zodat de operator het probleem kan opsporen terwijl het zich nog steeds voordoet en eventuele lekken kan verhelpen.

Hoe detecteren satellieten methaan vanuit de ruimte?

De meeste satellieten die methaan kunnen detecteren, gebruiken een of andere vorm van spectroscopie.

Een typische camera ziet de wereld in drie kleuren:rood, groen en blauw. De beeldspectrometers die we gebruiken zijn ontwikkeld door het Jet Propulsion Laboratory van NASA en zien de wereld in bijna 500 kleuren, inclusief golflengten buiten het zichtbare spectrum tot infrarood, wat essentieel is voor het detecteren en meten van broeikasgassen.

Broeikasgassen zoals methaan en koolstofdioxide absorberen warmte in de infrarode golflengten, elk met unieke vingerafdrukken. Onze technologie analyseert zonlicht dat wordt weerkaatst door het aardoppervlak om die infrarode vingerafdrukken van methaan en koolstofdioxide in de atmosfeer te detecteren.

Deze kenmerken verschillen van alle andere gassen, dus we kunnen pluimen van methaan en koolstofdioxide in beeld brengen om de oorsprong van individuele superstralers te bepalen. Zodra we spectroscopie gebruiken om de hoeveelheid gas in een bepaalde pluim te meten, kunnen we een emissiesnelheid berekenen op basis van windsnelheidsgegevens.

Wat kunnen de nieuwe satellieten die Carbon Mapper wil lanceren doen wat anderen nog niet hebben gedaan?

Elke satelliet heeft verschillende en vaak complementaire mogelijkheden. MethaanSat, dat het Environmental Defense Fund zojuist in maart 2024 heeft gelanceerd, is als een groothoeklens die een zeer nauwkeurig en compleet beeld zal opleveren van de methaanemissies in grote landschappen. Onze Carbon Mapper Coalition-satellieten zullen MethaanSAT aanvullen door te fungeren als een verzameling telelenzen. We zullen in staat zijn in te zoomen om individuele methaanstralers te lokaliseren, zoals inzoomen op een vogel die in een boom nestelt.

In samenwerking met onze partners bij Planet Labs en NASA zijn we van plan om in 2024 de eerste Carbon Mapper Coalition-satelliet te lanceren, met als doel de constellatie de komende jaren uit te breiden om uiteindelijk dagelijkse methaanmonitoring van regio's met hoge prioriteit over de hele wereld mogelijk te maken. Zo wordt bijvoorbeeld geschat dat ongeveer 90% van de methaanemissies als gevolg van de productie en het gebruik van fossiele brandstoffen afkomstig is van slechts 10% van het aardoppervlak. Daarom zijn we van plan om de Carbon Mapper Coalition-satellieten te richten op olie-, gas- en steenkoolproductiebekkens; grote stedelijke gebieden met raffinaderijen, afvalwaterzuiveringsinstallaties en stortplaatsen; en grote landbouwregio's.

Hoe worden uw monitoringgegevens gebruikt?

We verwachten uit ervaring met het delen van onze vliegtuiggegevens met exploitanten van faciliteiten en toezichthouders dat veel van onze toekomstige satellietgegevens zullen worden gebruikt om lekdetectie- en reparatie-inspanningen te begeleiden.

Veel olie- en gasbedrijven, exploitanten van stortplaatsen en enkele grote boerderijen met methaanvergisters zijn gemotiveerd om lekken op te sporen, omdat methaan in die gevallen waardevol is en kan worden opgevangen en gebruikt. Dus naast de gevolgen voor het klimaat en de gezondheid, staan ​​methaanlekken gelijk aan het wegblazen van winsten in de atmosfeer.

Met routinematige satellietmonitoring kunnen we eigenaren en exploitanten van faciliteiten snel op de hoogte stellen, zodat zij eventuele problemen kunnen diagnosticeren en oplossen, en we kunnen de locaties blijven monitoren om te controleren of de lekken verholpen blijven.

Onze gegevens kunnen ook helpen om nabijgelegen gemeenschappen te waarschuwen voor risico's, het publiek voor te lichten en handhavingsinspanningen te begeleiden in gevallen waarin bedrijven hun lekken niet vrijwillig repareren. Door trends in methaangebeurtenissen met hoge emissies in de loop van de tijd en over verschillende stroomgebieden te meten, kunnen we ook bijdragen aan beoordelingen over de vraag of beleid het beoogde effect heeft.

Aangeboden door The Conversation

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.