La quantité de méthane – un gaz à effet de serre 30 fois plus puissant pour piéger la chaleur que le dioxyde de carbone sur 100 ans – qui s’échappe d’une immense région productrice de pétrole et de gaz aux États-Unis est plusieurs fois supérieure aux estimations du gouvernement fédéral, selon une nouvelle étude menée par Stanford Université.
À l’aide de capteurs aéroportés capables de détecter les fuites de méthane provenant d’installations de production de pétrole et de gaz individuelles, les chercheurs ont étudié le bassin permien au Nouveau-Mexique, l’une des régions pétrolières et gazières les plus vastes et les plus productrices au monde. Ils estiment que plus de 9 % de tout le méthane produit dans la région est déversé dans le ciel, un chiffre plusieurs fois plus élevé que les estimations de l’Environmental Protection Agency et bien au-dessus de celles de la littérature publiée. L’EPA évalue les fuites à 1,4 % de la production à l’échelle nationale.
« Nous avons étudié presque tous les actifs pétroliers et gaziers du Permien du Nouveau-Mexique pendant une année entière pour mesurer et relier les émissions à des installations anonymisées spécifiques », a déclaré Evan Sherwin, chercheur postdoctoral au Département d’ingénierie des ressources énergétiques de Stanford et co-auteur principal de un nouvel article dans la revue Sciences et technologie de l’environnement exposer le décalage. « C’est pire que ce que nous pensions de loin. »
Des espoirs croissants
Les observateurs de l’environnement et les ingénieurs de l’industrie de l’énergie craignent que les fuites des mines, des puits, des raffineries, des installations de stockage et des pipelines ne soient largement sous-déclarées. Jusqu’à récemment, cependant, ils n’avaient pas l’équipement pour le prouver. Maintenant, ils l’ont et ils confirment les soupçons à un degré au-delà des propres attentes des chercheurs.
Les capteurs comprennent des caméras hyperspectrales montées sur des avions qui sillonnent le bassin permien du Nouveau-Mexique selon des schémas et des intervalles réguliers. Ces caméras mesurent la lumière du soleil réfléchie par divers produits chimiques dans l’air que l’œil humain ne peut pas détecter. Chaque produit chimique, y compris le méthane, a un motif unique, une empreinte digitale optique. Plus tôt, les collaborateurs ont vérifié la promesse de la technologie dans une étude évaluée par des pairs et investi deux ans pour répondre aux questions et aux préoccupations des parties prenantes afin d’étayer sa validité.
« Avec ces capteurs, le méthane est assez facile à repérer. Nous sommes très confiants dans nos résultats », a déclaré Yuanlei Chen, doctorant en ingénierie des ressources énergétiques à Stanford et autre co-auteur principal de l’article. Chen a écrit le code informatique pour estimer la production et calculer les quantités de fuite. « Nous avons ensuite identifié la petite fraction de soi-disant super-émetteurs qui sont les plus responsables du problème », a-t-elle ajouté.
Meilleure perspicacité
Au cours de 115 jours de vol sur une période de 16 mois, les chercheurs ont identifié et quantifié les sources de fuites moyennes et importantes. La campagne a couvert près de 14 000 milles carrés et plus de 26 000 puits, soit neuf sites actifs sur dix dans la région. Le levé aérien a fourni une meilleure compréhension du problème que les levés au sol à ce jour et a recueilli environ 100 fois plus d’échantillons que tous les levés au sol précédents combinés.
Les chercheurs avertissent cependant que l’étude ne porte que sur une seule région, quoique importante, au cours d’une période spécifique et ne peut pas être projetée à l’échelle nationale ou au-delà pour le moment. Selon eux, le message le plus large et le plus prometteur de l’étude réside dans la technologie de surveillance elle-même. Un dépistage aérien rapide et peu coûteux des fuites de méthane pourrait changer la donne proverbiale pour la surveillance environnementale.
« La technologie a des implications majeures pour les efforts visant à réduire les émissions de gaz à effet de serre », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Adam Brandt, qui est professeur agrégé d’ingénierie des ressources énergétiques à la School of Earth, Energy & Environmental Sciences (Stanford Earth) et directeur de Initiative de gaz naturel de Stanford. « Ces instruments très sensibles peuvent identifier rapidement et avec précision le nombre relativement faible de fuites à conséquences élevées et les signaler pour une réparation immédiate. »
Conséquences majeures
La plupart du méthane provient d’une poignée de sources. Dans leur étude, les chercheurs ont découvert que moins de 4 % des sites étudiés produisaient la moitié de toutes les émissions de méthane observées. Ce sont les super-émetteurs.
Des vols réguliers au-dessus des régions productrices de pétrole et de gaz seraient plus précis et plus rentables que les approches actuelles, a déclaré Sherwin, bien qu’une certaine surveillance au sol soit toujours importante pour les petites émissions. La surveillance actuelle au sol des fuites de méthane coûte environ 600 $ par installation, selon les estimations de l’industrie, et la réglementation proposée par l’Agence de protection de l’environnement (EPA) l’exigerait jusqu’à quatre fois par an. Avec plus de 30 000 actifs pétroliers et gaziers et 15 000 kilomètres de gazoducs dans le bassin permien du Nouveau-Mexique, ces coûts pourraient s’élever à environ 70 millions de dollars par an.
« Les estimations par site pour la détection embarquée sont nettement moins chères que cela », a déclaré Sherwin. L’équipe a déjà entamé des discussions avec les régulateurs et l’industrie pour encourager une adoption plus large de ce type de détection. La proposition de l’EPA, qui repose en partie sur un atelier de détection de méthane de deux jours au cours duquel les auteurs ont été sélectionnés pour présenter ces travaux, permettrait un dépistage aérien six fois par an avec des inspections au sol annuelles, permettant aux producteurs de trouver et de réparer leurs grosses fuites. plus rapidement à un coût total inférieur.
Brandt et ses collègues adoptent une note optimiste. Une fois les fuites identifiées, les fermer est souvent une solution peu coûteuse et simple. Ils espèrent que ces nouvelles techniques de surveillance pourront être largement adoptées pour repérer rapidement les super-émetteurs, arrêter de perdre du produit et couper les fuites de méthane dommageables dès que possible.
Adam Brandt est également chercheur principal au Precourt Institute for Energy de Stanford.
Les autres auteurs sont Elena Berman, Brian Jones, Matthew Gordon et Erin Wetherley de Kairos Aerospace, la société qui a développé la technologie de détection ; et Eric Kort de l’Université du Michigan.
Yuanlei Chen et al, Quantification des émissions régionales de méthane dans le bassin permien du Nouveau-Mexique avec une étude aérienne complète Sciences et technologie de l’environnement (2022). DOI : 10.1021/acs.est.1c06458