甲烷发生了:为什么未捕获排放浪费机会

甲烷发生了:为什么未捕获排放浪费机会

奶牛
Flickr Temari 09年 2008
反刍动物(如牛羊等动物)和垃圾填埋场排放的甲烷通常只是逃到空气中,在造成气候变化方面,这些气体的威力是二氧化碳的许多倍。通过收集甲烷,可以减少温室气体的排放,同时还能获得一种新的、可再生的天然气资源。

这篇文章最初出现在Ensia。

在佛蒙特州布里奇波特的蓝云杉农场,黑白相间的奶牛已经习惯了这种生活方式。1400头奶牛优雅地跨过混凝土地面上的刮土机,收集它们的粪便,这些粪便将被放入一个巨大的消化池,这个消化池可以容纳21天的垃圾。在室内,高度易燃的甲烷气体是在低压下形成的,然后在一个600千瓦的发电机中燃烧,这个发电机的能力可以为400个家庭提供电力。

Blue Spruce没有捕捉到甲烷,但采取这种做法已经变成废为利润中心,带来溢价的能量。厄尼Audet其中一名业主表示,“奶牛发电”已经成为奶牛场运营不可分割的一部分。“如果没有它,我们就无法经营农场,”他说,并补充说,在安装了六年之后,150万美元的消化池已经快收回成本了。至少有十几个佛蒙特州的农场也在向热切的买家出售奶牛饲料。

这样的故事是在一个变暖的世界越来越重要,因为甲烷是一种不好的气氛演员。由反刍动物,能源生产和腐烂的有机材料,和天然气的主要成分产生,甲烷是比二氧化碳更有力的温室气体。“它配备了一个冲击力的赫克,”大卫Doniger,在自然资源保护委员会气候的导演和清洁空气节目中说。

尽管甲烷包括总气候排放的只有约14%,并且具有仅在约12年的大气中的寿命 - 相比大致100年CO2 - 它是许多倍比短期CO2更有效,根据政府间气候变化。自2007年以来全球甲烷的释放已经显示出显著上升。

甲烷是由森林火灾,多年冻土,野生动物,河流,湖泊和湿地自然产生。但半数以上进入大气层的甲烷来自人类活动。根据全球甲烷倡议,人为来源全世界包括反刍动物(29%),石油和天然气的系统(20%),垃圾填埋场(11%),稻田的消化过程中(10%,与其他农业生产在7%),废水(9%),煤炭(6%)和粪肥从养殖动物(4%)。

好消息是,有相当简单的方法可以显著降低我们的甲烷排放——如果我们承诺这样做的话。

石油和天然气生产

甲烷是石油和天然气生产的副产品,以及排放来自普遍存在着外漏和故意放空时,有没有它的商业用途。如井钻出,之后包括压缩机,输送到发电厂和配电网络中钻机,泵和储存罐,以及泄漏的许多点发生。

但专家表示,石油和天然气行业可以通过将水果低垂至地面来清理其行为。一种2014年ICF环境保护基金国际报告估计,现有技术可在每1000立方英尺一个便士的成本减少40%的石油和天然气的甲烷排放量。在dustrywide, that would require an investment of $2.2 billion, which according to Oil and Gas Journal is less than 1 percent of the industry’s annual capital expenditure in the U.S. What’s more, the EDF report said, making those changes could save consumers $100 million per year if the full value of the recovered gas is realized. A2014年自然资源保护委员会、清洁空气工作组和塞拉俱乐部的研究(PDF)他说,这个行业的甲烷排放量可能会进一步减少50%。

“是的,稻田和畜牧业的甲烷排放来源,但关键是经常丢失,国家正在争夺新的天然气来源,和我们有一个简单的解决方案来减少泄漏,安装新设备,”马克•布朗斯坦谈到说助理副总裁兼首席法律顾问EDF的美国气候与能源项目。“这是一件容易的事。”

减少这些排放的紧迫性是由最近的大型甲烷“热点”的发现强调了从太空可以看到和悬停在新墨西哥州北部钻井作业。根据《华盛顿邮报》美国的石油和天然气业务每年“损失”800万吨甲烷。

一些石油和天然气生产商已采取的自愿措施,通过购买在EDF报告中建议的新设备,以减少甲烷排放,以及美国石油协会声称自2011年九月份减少了12%,六个国际石油公司 - 挪威国家石油公司,包括来自挪威,Britain’s BG Group, Italy’s ENI, Mexico’s Pemex and Thailand’s PTT —表示,他们将与东道主国家就一项主要的甲烷减排计划展开合作。美国总部位于美国的全球石油巨头不在此列,不过休斯顿的西南能源公司(Southwestern Energy)也在其中。

尽管有这些行业的说法,但国际形势并不乐观。联合国和世界银行合作在1990年代在项目中获取并使用一般排放甲烷从中国矿业业务,但是所花费的1000万美元会大幅增加来解决这一问题在中国,世界上最大的煤炭生产国。2014年,英国阻挠了欧盟(eu)对水力压裂法的监管,该监管可能包括有关甲烷泄漏的指导方针。

斯坦福大学(Stanford)环境地球科学教授罗布·杰克逊(Rob Jackson)说,因为现有的数据很少,“我们不像人们想的那么多”,不知道工业究竟排放了多少甲烷。他说:“当科学家们真正深入研究的时候,他们的库存往往比正常水平要高,大约高出50%。”在最坏的情况下,会高出两到三倍。与此同时,从生产方面来看,石油和天然气行业一直在兜售完全相反的说法——2012年美国石油研究所(American Petroleum Institute)的一项研究称,美国环保署“大大高估了天然气业务的甲烷排放”。

代表石油和天然气利益的API拒绝了几次采访请求,但在2014年的水力压裂入门中,该组织表示,行业“正在开发和实施新技术,以减少生产过程中释放的甲烷。””援引美国环保署估计在同一份报告中,API表示甲烷天然气系统泄漏率低于2%,这是“不到3%的认为有必要立即气候利益使用天然气发电厂和低于8%的估计引用提供长远利益与煤相比。”

漏水的管道

在美国,two bills introduced by Sen. Edward Markey (D-Mass.) would address yet another major source of methane leaks — those from the aging pipeline networks under American cities. In many cases, the cast-iron and corroded steel lines are more than 100 years old, and modern technology is showing us just how bad the problem is. EDF and Google Earth Outreach teamed up建立丰富多彩的交互式地图泄漏点显示波士顿人口稠密,有很多热点,而印第安纳波利斯——最近更新了它的基础设施——相对干净。一种新的研究由哈佛大学研究生Kathryn McKain领导的研究小组得出结论,从2012年开始的一年时间里,大波士顿地区输送给客户的天然气中,约有3%被泄漏到大气中。

斯坦福大学的杰克逊是在2012年制定管道泄漏映射的先驱。他说,截断流动“意味着更多的钱在生产者的口袋,或在消费者的口袋谁的输气支付。”但是,随着杰克逊指出,燃气公司将有更大的动力,修复泄漏如果不是因为在许多社区他们允许估算渗漏,然后法案最终用户的事实 - 我们 - 对于不慎丢失的天然气。此外阻尼他们的热情在一些地方都在成本回收管道维修规定上限。

凯瑟琳粘土,在美国天然气协会政策战略的副总裁说,在得克萨斯州奥斯汀2014年SXSW生态会议,即3000至4000英里铸铁(或裸无涂层钢)管道正在全国各地每年更换一次,并的“每英里的排放率下降40%,自1990年以来”但杰克逊表示,纪录是参差不齐:俄亥俄州已经取代几乎所有的铸铁,但巴尔的摩,他说,“是有望取代其最后的老管道在2150”

甲烷水合物

无论权利要求是更准确的,至少油气泄漏最可能的可被固定。甲烷水合物,在另一方面,是一个更加棘手的问题。冻结的存款,从浮游生物的很久以前的分解而形成的,大多是在深海的底部。这些甲烷被释放到大气中以加速度随着全球变暖。在2013年,例如,一个国际研究小组报告说,东西伯利亚北极大陆架 - 或ESAS - 每年排放至少1700万吨的甲烷,这纳塔利娅Shakhova,团队和教授在阿拉斯加费尔班克斯大学的一员,said is equal to the gas emitted by the Arctic tundra — long considered one of the Northern Hemisphere’s principal sources.

根据《科学美国人》2014年的一篇文章但是,有可能从这种负担中获得益处。海底水合物沉积引起了极大的关注,从能源生产商 - 他们能,作家丽莎·马戈内利指出,“保持至少相当于碳作为这个星球上所有的煤炭,石油和天然气储量”就在离美国本土的水域,水合物可以容纳相当于一个2000年的天然气供应。和日本没有自己的显著的石油和天然气储量,已显示出水合物开采强烈的研究兴趣。

但这个承诺被噩梦气候情景平衡,其中,作为与全球变暖,甲烷水合物发泄的一部分到大气中。根据EPA,“一斤一斤,[甲烷]对气候变化的比较影响比二氧化碳超过100年的周期大20倍以上。”

“排放量将继续增长,因为在北极地区变暖正在发生快两倍,在全球其他地区,而且这一趋势还在继续,” Shakhova说。“‘热点’ - 我们相信东西伯利亚北极大陆架是世界上最热的地方 - 发生在哪里永久冻土层已经达到了融点”

Shakhova说,水合物甲烷大规模释放的可能性“不能排除”。在2008年的科学论文(PDF)她和同事们写道:“我们认为,在任何时候,高达500亿吨(相当于目前大气中甲烷含量的10倍)的水合物储存量,极有可能突然释放出来。”这将导致“灾难性的温室效应”。2013年,她与人合写了这本书《自然地球科学》上的一篇论文结论是,“大量的甲烷正从东西伯利亚大陆架逃逸。”

一个自然的评论由三个欧洲科学家估计,2015年到2025年之间的50亿吨释放的费用可以在全球经济损失和适应成本高达万亿$ 60当然,许多科学家认为甲烷排放将发生在几个世纪,而不是突然的和灾难性的事件。

请记住,地球上的甲烷水合物沉积物估计为1800亿吨(1,400东单西伯利亚北极大陆架),所以50十亿吨的释放是正义的,因为它是,冰山的一个全球性问题的提示。墨西哥湾暖流的变化是“沿着北美保证金的广泛裹迅速颠覆甲烷水合物,”南方卫理公会大学科学家本杰明Phrampus和马修·霍恩巴赫在2012年的《自然》杂志上写道。深存款是由小规模的升温相对比较安全,但浅水合物 - 比如那些在东西伯利亚北极大陆架 - 是脆弱的。

种植业改革

与此同时,那些黑白相间的奶牛和其他反刍家畜产生的全球29%的与人类相关的甲烷为近期的减少提供了一个更有希望的机会。

在中国农民对种植水稻的方法是切排放科学家的工作。相反,在整个生长季节水浸田,稻农中途排水的,这既削减用水量,并在很大程度上甲烷生产。因为中国每年稻田释放估计510万吨的甲烷,这是一个非常大的好处。气候和清洁空气联盟,以减少短命的气候污染物及其合作伙伴与稻农在孟加拉国,哥伦比亚和越南工作以减少甲烷强度30%的到2019年,这一进程还将带来粮食安全和适应方面的好处。

改变牲畜的饮食(例如,增加膳食脂肪摄入量),以及改变牛的能量,可以显著减少农业甲烷的产量。例如,一种富含欧米伽-3脂肪酸的饲料被600个法国农场使用(其中一些是大型工业农场),《纽约时报》报道,并已取得了30个%的甲烷减排。

下一个步骤

2014年,奥巴马政府发布了一份甲烷蓝图,其中包括更新垃圾填埋场甲烷排放标准、制定煤矿排放捕获计划,以及制定到2020年将乳制品行业甲烷排放量减少25%的自愿策略。本月早些时候,政府变得更加强硬称将实行新规则削减甲烷排放量来自石油和天然气行业到2025年,这一比例将比2012年高出45%。最终规定预计将于2016年出台。

要让国会通过一项全面的甲烷法案是很困难的,但是总统的行动依赖于他在《清洁空气法》下的独立行动的权力。多尼格说,根据现行法律,环保署可以合法地采用甲烷法规,就像控制汽车燃油经济性和当前发电厂的排放一样。

在国际上,有希望在2015年年底在巴黎的联合国气候变化会议将导致包括减少甲烷强的举措达成一​​致。目前,方案已到位遍布世界各地,其中包括介绍在新西兰一个新的绵羊品种的据估计,生产降低10%的排放量和澳大利亚的碳农业倡议,包括削减甲烷的碳信用额。肯尼亚的一个试点项目致力于通过改善奶牛的饮食来减少排放。

作为全球变暖的演员,甲烷既深感忧虑,并了解甚少。这也是一个移动的目标,从许多来源不同强度的电平而导致,这两种人 - 农业和石油和天然气部门 - 和自然 - 在海洋深处的湿地和水合物。同时,它是一个领域,大的影响可能在不久的将来进行。

所有这一切意味着,任何遏制温室气体排放的全面计划都不能忽视这一主要参与者。