Tại sao khí metan lại trượt giữa các vết nứt?

Tại sao khí metan lại trượt giữa các vết nứt?

    Tại sao khí metan lại trượt giữa các vết nứt?
    Các vùng đất ngập nước tự nhiên ấm lên đã khiến lượng khí mê-tan trong khí quyển tăng kỷ lục. Dữ liệu cho thấy rằng việc kiểm soát rò rỉ khí mê-tan từ sản xuất năng lượng và nông nghiệp sẽ hạn chế sự gia tăng khí thải gần đây.


    Rừng nhiệt đới Amazon, nơi có những vùng ngập lụt đang thải ra một lượng lớn khí mê-tan. (Ảnh của Galen Rowell qua Getty Images)


    Hàng năm kể từ năm 1983, một nhóm nhỏ các nhà nghiên cứu tại Cơ quan Khí quyển và Đại dương Quốc gia Hoa Kỳ (NOAA) đã kiểm tra lượng khí mê-tan trong khí quyển toàn cầu. Khoảng 6.000 mẫu không khí được thu thập tại 53 trạm quan trắc ở tất cả các loại khí hậu, như Algeria và Alaska, và được đưa đến phòng thí nghiệm ở Boulder, Colorado. Nghiên cứu này tiết lộ rằng khí mê-tan trong khí quyển toàn cầu đã tăng mạnh trong những năm gần đây, gây ra sự hoảng sợ và không chắc chắn trong các nhà nghiên cứu NOAA và hơn thế nữa.

    Lindsay Lan, một trong những nhà nghiên cứu NOAA ở Boulder, cho biết: “Rất nhiều sự chú ý hiện nay về khí mê-tan được thúc đẩy bởi kết quả từ lần lấy mẫu cuối cùng của chúng tôi. “Vào năm 2020, chúng tôi đã báo cáo mức tăng cao kỷ lục trong khí mê-tan trong khí quyển - khoảng 15 phần tỷ (ppb) mỗi năm - và đó là mức cao nhất mọi thời đại, nhưng vào năm 2021, chúng tôi đã ghi nhận 18ppb. Đó là những tín hiệu khá đáng báo động đối với chúng tôi - những phát thải đó đã xảy ra rồi. ”

    Những gì không thể được thực hiện
    Các nhà nghiên cứu tại NOAA lo lắng rằng các vùng đất ngập nước tự nhiên đóng một vai trò quan trọng trong việc tăng đột biến lượng khí thải, Lan nói. Họ có thể xác định điều này thông qua việc lấy mẫu: đồng vị metan cacbon 13 - đặc trưng của khí mêtan thải ra tự nhiên - có mặt với tỷ lệ lớn hơn cacbon 12 - đặc trưng cho khí mêtan thải ra từ ngành công nghiệp.

    Các vi sinh vật thải ra khí mê-tan như một loại khí thải, và trong các vùng đất ngập nước, sự sinh sôi nảy nở của chúng được cho là nguyên nhân của hầu hết sự gia tăng khí thải gần đây. Các vi sinh vật phát thải cao nhất là ở lưu vực sông Amazon, nơi có khí hậu ẩm ướt và ấm lên tạo nên một thiên đường vi sinh vật.

    “Nếu đúng như vậy, điều đó sẽ cho thấy [sự hiện diện của] phản hồi khí hậu được thúc đẩy bởi sự phát thải khí nhà kính trong thời gian dài kể từ kỷ nguyên công nghiệp và sự thay đổi cân bằng tự nhiên để thải ra nhiều khí mê-tan hơn - một điều khó khăn mà xã hội của chúng ta sẽ làm Lan nói. Cô ấy tin rằng cách duy nhất để giải quyết lượng khí thải tự nhiên như khí thải từ các vùng đất ngập nước sẽ là hạn chế sự nóng lên toàn cầu ngay từ đầu và tập trung vào việc giảm lượng khí thải mê-tan từ các hoạt động của con người.

    Bà giải thích: “Không thể có những nỗ lực quy mô lớn để giảm thiểu phát thải tự nhiên mà không có tác động. Ví dụ: chúng ta không thể nghĩ đến việc tiêu thoát khỏi các vùng đất ngập nước vì chúng là thành phần quan trọng của hệ sinh thái của chúng ta. Chúng ta không thể kiểm soát thời tiết hoặc lượng khí thải tự nhiên ngày càng tăng, nhưng chúng ta có thể giải quyết [chúng] bằng cách thực thi cắt giảm mạnh hơn lượng khí thải của con người. "

    Lan nói rằng trong khi bãi rác, vật nuôi và ruộng lúa là nguồn khí mê-tan tự nhiên về mặt kỹ thuật, chúng là nguồn từ hoạt động của con người có thể kiểm soát được.

    Những gì có thể được thực hiện
    Phát thải tự nhiên, mặc dù tăng mạnh, vẫn chỉ là 3/4 đóng góp của khí mê-tan do con người tạo ra. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), lượng khí thải mê-tan từ các hoạt động khai thác dầu khí đã là 70 triệu tấn vào năm 2020 - tương đương với toàn bộ lượng khí thải CO2 của EU.

    Sản xuất dầu mỏ chiếm 40% lượng khí thải mê-tan của ngành dầu khí, trong đó rò rỉ trên toàn bộ chuỗi giá trị khí đốt tự nhiên chiếm 60% còn lại.

    Ngay cả quá trình xử lý khí sinh học, vốn được cho là có nguy cơ tương đối nhỏ khi phát thải khí mêtan, cũng đang làm rò rỉ một lượng lớn khí. Theo các nhà nghiên cứu tại Đại học Imperial College London, khí sinh học làm rò rỉ 18 triệu tấn khí mê-tan hàng năm, cao hơn gấp đôi so với ước tính trước đây của IEA và cao hơn nhiều so với dầu và khí đốt.

    Nhiều sự cố rò rỉ trong số này được cho là do thiết kế và vận hành kém của các cơ sở sản xuất nhiên liệu hóa thạch ở thượng nguồn, nếu được giải quyết, sẽ làm giảm lượng khí thải và giảm chi phí vận hành.

    Lượng khí thải mêtan giữ nhiệt nhiều hơn gấp 27 lần so với CO2 trong hơn 100 năm và đã góp phần gây ra ít nhất một phần tư sự nóng lên của thế giới. Vì nồng độ khí mêtan trong khí quyển nhỏ hơn 200 lần so với CO2, nên sẽ rất khó để thiết kế một thiết bị thu nhận nó từ không khí xung quanh - “bạn sẽ cần phải thu được rất nhiều không khí”, Lan giải thích. Thay vào đó, trọng tâm phải là hạn chế những phát thải đó tại nguồn, cô nói.

    IEA ước tính rằng các công nghệ hiện tại như phát hiện và sửa chữa rò rỉ, và lệnh cấm đốt cháy không khẩn cấp, có thể hạn chế gần 70% lượng khí mê-tan phát thải từ ngành dầu khí, với 45% được ngăn chặn mà không mất chi phí ròng do giá trị của mêtan bị thu giữ cao hơn chi phí giảm thiểu.

    Những ước tính đó được IEA đưa ra vào năm 2020 trong thời kỳ giá khí đốt thấp bất thường. Ngày nay, trong bối cảnh giá khí đốt trên toàn cầu tăng cao, mức giảm ước tính không tính phí sẽ vẫn còn cao hơn.

    Các công nghệ mới như cảm biến AI đã được chứng minh là thành công trong việc phát hiện và ngăn chặn rò rỉ. Ví dụ, công ty dầu khí lớn BP và công ty AI Kelvin’s 2 

    Dự án 017 đã lắp đặt các cảm biến tại mỏ khí Wamsutter ở Wyoming, Hoa Kỳ, để chuyển tiếp thông tin và xử lý trước các lỗi thiết bị, và đã giảm 74% rò rỉ khí mê-tan và giảm 22% chi phí vận hành trong vòng nửa năm.

    Zach Supalla, Giám đốc điều hành của Particle, một công ty internet of things cung cấp cho các công ty năng lượng những cảm biến có khả năng đám mây cho biết: “Các cảm biến phát thải khí mê-tan liên tục đang làm dịch chuyển máy bay và máy bay không người lái, cách [và ít hiệu quả hơn] trước đây mà mọi người theo dõi. công nghệ […] hiện đang được sử dụng bởi các địa điểm dầu khí lớn. ”

    Manuel Arroyo, giám đốc chương trình ngành tại công ty sản xuất Emerson, cho biết: “Do sự cấp bách đằng sau những nỗ lực quản lý khí thải, nghiên cứu và phát triển trong thập kỷ qua đã trang bị cho chúng tôi nhiều thông tin cần thiết để nhắm mục tiêu đến mêtan. những giải pháp công nghệ này đã được sử dụng ngày nay. "

    Arroyo vẫn lạc quan rằng công nghệ có thể ngăn chặn sự phát thải khí mê-tan do con người gây ra. Các công cụ kỹ thuật số có thể giúp mở rộng quy mô của các dự án thử nghiệm "để rút ngắn thời gian từ ý tưởng đến tính khả thi, cũng như cho phép lặp lại các cải tiến về thiết kế và hiệu quả mà không cần sửa đổi vật lý tốn kém, mất thời gian"

    Những gì nên được thực hiện
    Sự gia tăng khí methane trong khí quyển, bất chấp sự tồn tại của các giải pháp đã được chứng minh để quản lý nó, cho thấy quá chú trọng vào việc giảm CO2 và quá ít vào methane.

    Supalla nói: “Nên có sự chuyển đổi trọng tâm sang khí mê-tan. "Tôi nghĩ rằng đã có Đạo luật Giảm lạm phát của [chính quyền Biden], đặc biệt có những hạn chế mới đối với việc phát thải khí mê-tan mà trước đây không có. […] Thuế và tiền phạt của nó rất lớn nhưng không đủ cao [...] Có tiền phạt là một bước đầu tiên tốt, nhưng thách thức tiếp theo là lượng khí thải mêtan sẽ được quản lý như thế nào ”.

    Đạo luật Giảm lạm phát quy định chi phí phát thải khí mê-tan là bao nhiêu nhưng không quy định chi phí này sẽ được thực thi như thế nào. Nó cũng không bao gồm các yêu cầu xung quanh cảm biến.

    “Nếu các địa điểm khai thác dầu khí không có cảm biến, thì làm sao họ biết được liệu chúng có phát thải khí mê-tan hay không?” Supalla hỏi. “Chính phủ [Hoa Kỳ] cần yêu cầu các công ty phải có đủ khối lượng cảm biến giám sát khí mêtan liên tục. Việc thực thi cần phải diễn ra để ngành dầu khí sợ hãi. Nếu họ sợ hãi, họ sẽ đầu tư tiền để giảm phát thải khí mê-tan ”.

    Mỹ đi trước EU và Anh về mặt đó. Mặc dù EU đã thông qua chiến lược mêtan từ năm 2021, nhưng nó không bao gồm thuế phát thải cũng như không có kế hoạch giảm thiểu rò rỉ khí mêtan hoặc bùng phát từ nhập khẩu dầu và khí đốt. Vương quốc Anh vẫn chưa áp dụng chiến lược mêtan.

    Một số cảnh báo rằng việc tập trung mới vào khí mê-tan không đi kèm với việc giảm phát thải CO2. Arroyo nói: “Mặc dù mêtan chiếm một phần đáng kể trong tổng lượng phát thải khí nhà kính, nhưng việc chuyển trọng tâm từ khí nhà kính này sang khí nhà kính khác có thể là không khôn ngoan. “Lý tưởng nhất là tất cả các loại khí góp phần gây ra biến đổi khí hậu sẽ được giải quyết. Khí thải mêtan và carbon dioxide đi vào khí quyển thông qua các phương tiện khác nhau và lưu lại trong khí quyển trong những khoảng thời gian khác nhau và với cường độ thực khác nhau. Mỗi loại sẽ yêu cầu các phương pháp phát hiện và loại bỏ khác nhau ”.

    Bà Lan đồng ý: “Không có lập luận xác đáng nào cho thấy chúng ta nên giảm metan thay vì CO2 [hoặc ngược lại]. “Chúng phải đi đôi với nhau”.

    Zalo
    Hotline