Methanlecks sind weitaus schlimmer als Schätzungen, zumindest in New Mexico, aber es gibt Hoffnung

Die Menge an Methan – ein Treibhausgas, das über 100 Jahre 30-mal stärker Wärme einfängt als Kohlendioxid –, das aus einer riesigen US-amerikanischen Öl- und Gasförderregion austritt, ist laut einer neuen Studie unter der Leitung von Stanford um ein Vielfaches größer als die Schätzungen der Bundesregierung Universität.

Unter Verwendung von luftgestützten Sensoren, die in der Lage sind, Methanlecks aus einzelnen Öl- und Gasförderanlagen zu erkennen, untersuchten die Forscher das Permian Basin in New Mexico, eine der ausgedehntesten und förderstärksten Öl- und Gasregionen der Welt. Sie schätzen, dass mehr als 9 Prozent des gesamten in der Region produzierten Methans in den Himmel entweichen, was ein Vielfaches der Schätzungen der Environmental Protection Agency und weit über denen in der veröffentlichten Literatur liegt. Die EPA beziffert Leckagen auf nationaler Basis auf 1,4 Prozent der Produktion.

„Wir haben fast alle Öl- und Gasanlagen im Perm von New Mexico ein ganzes Jahr lang untersucht, um die Emissionen zu messen und mit bestimmten anonymisierten Anlagen zu verknüpfen“, sagte Evan Sherwin, Postdoktorand am Department of Energy Resources Engineering der Stanford University und Co-Hauptautor von ein neuer Artikel in der Zeitschrift Umweltwissenschaft und -technologie Aufdecken der Diskrepanz. „Es ist bei weitem schlimmer, als wir dachten.“

Steigende Hoffnungen

Umweltbeobachter und Ingenieure der Energiewirtschaft befürchten, dass Lecks aus Bergwerken, Brunnen, Raffinerien, Lagereinrichtungen und Pipelines bei weitem nicht gemeldet werden. Bis vor kurzem fehlte ihnen jedoch die Ausrüstung, um dies zu beweisen. Jetzt haben sie es und sie bestätigen den Verdacht in einem Maße, das die eigenen Erwartungen der Forscher übertrifft.

Zu den Sensoren gehören Hyperspektralkameras, die an Flugzeugen montiert sind, die das New Mexico Permian Basin in regelmäßigen Mustern und Intervallen kreuz und quer durchquerten. Diese Kameras messen das Sonnenlicht, das von verschiedenen Chemikalien in der Luft reflektiert wird, die das menschliche Auge nicht wahrnehmen kann. Jede Chemikalie, einschließlich Methan, hat ein einzigartiges Muster – einen optischen Fingerabdruck. Zuvor haben die Mitarbeiter das Versprechen der Technologie in verifiziert eine Peer-Review-Studie und investierte zwei Jahre in die Beantwortung von Fragen und Bedenken der Interessengruppen, um seine Gültigkeit zu untermauern.

„Mit diesen Sensoren ist Methan ziemlich leicht zu erkennen. Wir sind sehr zuversichtlich in Bezug auf unsere Ergebnisse“, sagte Yuanlei Chen, Doktorandin für Energieressourcentechnik in Stanford und die andere Co-Hauptautorin der Veröffentlichung. Chen schrieb den Computercode, um die Produktion abzuschätzen und Leckmengen zu berechnen. „Dann haben wir den kleinen Teil der sogenannten Super-Emitter identifiziert, die am meisten für das Problem verantwortlich sind“, fügte sie hinzu.

Mehr Einsicht

Im Laufe 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 Befliegung lieferte einen besseren Einblick in das Problem als bisherige Bodenuntersuchungen und sammelte etwa 100-mal so viele Proben wie alle vorherigen Bodenuntersuchungen zusammen.

Die Forscher warnen jedoch davor, dass sich die Studie nur auf eine einzige – wenn auch bedeutende – Region während eines bestimmten Zeitraums bezieht und derzeit nicht national oder darüber hinaus projiziert werden kann. Die größere und hoffnungsvollere Botschaft der Studie liegt in der Überwachungstechnologie selbst. Kostengünstiges und präzises schnelles Screening von Methanlecks aus der Luft könnte ein sprichwörtlicher Wendepunkt für die Umweltüberwachung sein.

„Die Technologie hat große Auswirkungen auf die Bemühungen zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen“, sagte der leitende Autor der Studie Adam Brandt, außerordentlicher Professor für Energieressourcentechnik an der School of Earth, Energy & Environmental Sciences (Stanford Earth) und Direktor von Stanfords Erdgasinitiative. „Diese hochsensiblen Instrumente können schnell und genau die relativ kleine Anzahl von Lecks mit schwerwiegenden Folgen lokalisieren und sie zur sofortigen Reparatur kennzeichnen.“

Wichtige Auswirkungen

Das meiste Methan entweicht aus einer Handvoll Quellen. In ihrer Studie fanden die Forscher heraus, dass weniger als 4 Prozent der untersuchten Standorte die Hälfte aller beobachteten Methanemissionen produzierten. Das sind die Super-Emitter.

Regelmäßige Flüge über Öl- und Gasförderregionen wären genauer und kostengünstiger als derzeitige Ansätze, sagte Sherwin, obwohl eine gewisse bodengestützte Überwachung für kleinere Emissionen immer noch wichtig ist. Die derzeitige Bodenüberwachung von Methanlecks kostet nach Schätzungen der Industrie etwa 600 US-Dollar pro Einrichtung, und die vorgeschlagenen Vorschriften der Environmental Protection Agency (EPA) würden dies bis zu viermal im Jahr erfordern. Mit mehr als 30.000 Öl- und Gasanlagen und 15.000 Kilometern Erdgaspipelines im New Mexico Permian Basin könnten sich diese Kosten auf etwa 70 Millionen US-Dollar jährlich belaufen.

„Pro-Standort-Schätzungen für die flugzeuggestützte Erfassung sind deutlich günstiger als das“, sagte Sherwin. Das Team hat bereits Gespräche mit Regulierungsbehörden und der Industrie aufgenommen, um eine breitere Einführung dieser Art der Erfassung zu fördern. Der EPA-Vorschlag, der teilweise auf einem zweitägigen Methandetektionsworkshop basiert, bei dem die Autoren ausgewählt wurden, um diese Arbeit vorzustellen, würde sechsmal im Jahr ein Luft-Screening mit jährlichen Bodeninspektionen ermöglichen, damit die Produzenten ihre großen Lecks finden und reparieren können schneller zu geringeren Gesamtkosten.

Brandt und Kollegen schlagen optimistische Töne an. Sobald Lecks identifiziert wurden, ist deren Schließung oft eine kostengünstige und unkomplizierte Lösung. Sie hoffen, dass diese neuen Überwachungstechniken weit verbreitet werden können, um die Super-Emitter schnell zu erkennen, den Produktverlust zu stoppen und schädliche Methanlecks so schnell wie möglich zu unterbinden.

Adam Brandt ist außerdem Senior Fellow am Precourt Institute for Energy in Stanford.

Weitere Autoren sind Elena Berman, Brian Jones, Matthew Gordon und Erin Wetherley von Kairos Aerospace, dem Unternehmen, das die Sensortechnologie entwickelt hat; und Eric Kort von der University of Michigan.