Pennsylvania hat Hunderttausende von verlassenen Erdgasbohrungen wie dieser. (Kredit: Rob Jackson)

Ein kleiner Prozentsatz der verlassenen Öl- und Gasquellen in Pennsylvania produziert den größten Teil der Methan-Emissionen des Staates, nach Wissenschaftlern.

Die Arbeit in Pennsylvania, das die längste Geschichte der Öl- und Gasförderung in den Vereinigten Staaten hat, könnte Wissenschaftlern helfen, landesweit Bohrlöcher mit hohem Schadstoffausstoß zu identifizieren und zu reparieren.

Die Ergebnisse, veröffentlicht in Proceedings of the National Academy of Sciencesstammen aus der größten Studie über stillgelegte Öl- und Gasquellen mit hohem Methanausstoß im Bundesstaat, dessen Öl- und Gasinfrastruktur bis ins Jahr 1859 zurückreicht. Methan ist ein starkes Treibhausgas, das die Sonnenwärme über einen Zeitraum von einem Jahr etwa 30-mal effektiver einfängt 100-Jahres-Zeitraum im Vergleich zu Kohlendioxid.

„Unsere Ergebnisse werden Staaten dabei helfen, Prioritäten zu setzen, wo sie ihr Geld ausgeben, und die Brunnen mit den höchsten Emissionen leichter zu finden“, sagt Rob Jackson, Co-Autor der Studie und Professor an der School of Earth, Energy & Environmental Sciences der Stanford University. „Wenn man den Klimawandel schnell eindämmen will, bietet Methan eine große Chance.“

Bis zu 700,000 verlassene Brunnen

Frühere Untersuchungen von Mary Kang, Postdoktorandin in Jacksons Labor und Erstautorin der neuen Studie, die an der Princeton University durchgeführt wurde, ergaben, dass stillgelegte Brunnen in Pennsylvania eine erhebliche Menge Methan in die Atmosphäre beitragen und in staatliche und nationale Treibhausgasemissionen einbezogen werden sollten. Gasemissionsinventare.

„Viele dieser erweiterten Förderbrunnen stammen aus dem 19. Jahrhundert und wurden nie dokumentiert, wurden aber jetzt wiederentdeckt.“

Allerdings war es aufgrund der schieren Anzahl verlassener Brunnen in Kombination mit der mangelhaften Dokumentation und Aufzeichnung schwierig, überhaupt zu wissen, wie viele Brunnen es gab, geschweige denn, vernünftige Strategien zur Schadensbegrenzung zu entwickeln.

Kang, Jackson und Kollegen kombinierten neue Feldmessungen von 88 Bohrlöchern in Pennsylvania mit Informationen aus alten Büchern, veröffentlichter Literatur, historischen Staatsdokumenten und modernen Datenbanken, um ein genaueres Bild sowohl der Anzahl verlassener Bohrlöcher als auch der Merkmale der höchsten Bohrlöcher zu zeichnen Emitter.

Eines der Hauptergebnisse der Studie ist, dass es in Pennsylvania wahrscheinlich viel mehr verlassene Brunnen gibt als bisher angenommen – insgesamt 475,000 bis 700,000, gegenüber früheren Schätzungen von 300,000 bis 500,000.

„Viele dieser verbesserten Förderbrunnen stammen aus dem 19. Jahrhundert und wurden nie dokumentiert, wurden aber jetzt wiederentdeckt“, sagt Kang.

Addition der Emissionen

Die Forscher errechneten, dass sich der kombinierte Emissionsausstoß aller stillgelegten Brunnen in Pennsylvania auf schätzungsweise 50,000 Tonnen Methan pro Jahr summierte – das entspricht etwa 5 bis 8 Prozent der jährlichen Treibhausgasemissionen Pennsylvanias.

„Es ist nicht die vorherrschende Methanquelle in Pennsylvania, aber diese Quellen emittieren jahrelang, sogar jahrzehntelang“, sagt Jackson, der außerdem Senior Fellow am Stanford Woods Institute for the Environment und am Precourt Institute for Energy ist.

Von den untersuchten verlassenen Brunnen schienen einige besonders hohe Mengen Methan auszustoßen – ein Befund, der mit dieser Aussage übereinstimmt eine weitere aktuelle Stanford-Studie Dies zeigte, dass eine kleine Anzahl von Bohrlöchern für den Großteil der Methanemissionen des Landes verantwortlich ist. Die schlimmsten Übeltäter in Pennsylvania scheinen eine Untergruppe offen gelassener und nicht verstopfter Erdgasbrunnen sowie verstopfte Gasbrunnen zu sein, die durch Kohlebergwerke verlaufen und Entlüftungsöffnungen benötigen, um den Druck abzulassen.

„Man könnte den Großteil der Emissionen eindämmen, wenn man nur 5 bis 10 Prozent der Bohrlöcher anspricht“, sagt Jackson, der der campusweiten Natural Gas Initiative (NGI) von Stanford angehört, die sich der Lösung von Fragen und der Finanzierung damit verbundener Projekte widmet das enorme Wachstum der Erdgasproduktion im letzten Jahrzehnt.

Die Forscher fanden außerdem heraus, dass Methanemissionen aus den „Super-Emitter“-Bohrlöchern oft eine einzigartige chemische Zusammensetzung hatten: Sie enthielten tendenziell größere Mengen an Edelgasen, darunter ein bestimmtes Heliumisotop, sowie höhere Konzentrationen an thermogenen Gasen, die erzeugt wurden tief im Boden bei hohen Temperaturen und Drücken und nicht durch biogene Gase, die von Mikroorganismen erzeugt werden.

„Diese Informationen sind nützlich für die Bestimmung von Methanquellen und Leckagepfaden, die uns dabei helfen können, Wege zu finden, wie wir die Lecks am besten stoppen können“, sagt Kang. Sie wies beispielsweise darauf hin, dass die chemische Signatur der Emissionen eines Bohrlochs darauf hindeuten könnte, dass nur bestimmte Teile des Bohrlochs repariert werden müssten, anstatt die gesamte Länge des Bohrlochs zu verstopfen, was teuer sei.

Brunnen zu verstopfen ist nicht billig

Die Standardmethode zum Verstopfen eines Bohrlochs besteht darin, Zement zu gießen, um eine Kombination aus tiefen und flachen Stopfen zu erzeugen: einen in jeder Öl-, Gas-, Kohle- oder wasserführenden Schicht und einen weiteren an der Oberfläche, um Trinkwasser zu isolieren. „Technisch gesehen wissen wir genau, wie wir sie beheben können“, sagt Kang. „Das Problem ist, dass das nicht billig ist.“

Die neuen Erkenntnisse unterstreichen die Notwendigkeit, wirksamere Schadensbegrenzungsstrategien an den Bohrlöchern selbst zu entwickeln, um die problematischsten Abschnitte beschädigter Bohrlöcher anzugehen, sagen die Autoren.

„In gewisser Weise sind das gute Nachrichten – wenn wir die Superemittenten schnell und kostengünstig identifizieren können, können wir die meisten Probleme lösen“, sagt Jackson.

Die Forscher hoffen, die neuen Data-Mining- und Feldmesstechniken, die sie in dieser neuesten Forschung entwickelt haben, nutzen zu können, um Emittenten mit hohen Emissionen im ganzen Land und im Ausland zu identifizieren. „Wir brauchen viel mehr Daten an viel mehr Standorten“, sagt Jackson. „Dies ist ein Problem in den gesamten Vereinigten Staaten und auch in anderen Teilen der Welt.“

Weitere Mitautoren der Studie kommen aus Princeton, dem Lawrence Berkeley National Laboratory und der Ohio State University.

Die Finanzierung erfolgte durch die National Oceanic and Atmospheric Administration und Vulcan Inc.

Quelle: Stanford University

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