Исследование оценивает экологические издержки и выгоды фрекинга

На пути решения проблемы изменения климата произошло странное событие: развитие технологии гидравлического разрыва пласта (фрекинга) сделало триллионы долларов в виде ранее недоступной нефти и природного газа досягаемыми для человечества.

Экологические издержки и выгоды от фрекинга, который требует закачки огромных объемов воды, песка и химикатов глубоко в подземные горные породы, стали предметом нового исследования, обобщающего 165 научных работ и государственных баз данных. Обзор охватывает не только влияние на парниковые газы, но и воздействие фрекинга на локальное загрязнение воздуха, сейсмическую активность и, особенно, на запасы чистой воды.

Авторы, семь экологов, подчеркивают реальные последствия политических решений для людей, живущих рядом со скважинами, а также важные оставшиеся без ответа вопросы.

«Общество будет добывать больше газа и нефти благодаря фрекингу, это неизбежно. Ключ в том, чтобы максимально сократить экологические издержки, используя при этом экологические преимущества по максимуму», — заявил ведущий автор нового исследования, эколог из Стэнфорда Роберт Джексон.

Исследование показывает, что потребление воды при фрекинге быстро растет в то время, когда большая часть США страдает от засухи, однако добыча природного газа с помощью ГРП и горизонтального бурения выглядит предпочтительнее по сравнению с традиционными источниками энергии. Фрекинг требует больше воды, чем обычное газовое бурение; но когда природный газ используется вместо угля или ядерного топлива для выработки электроэнергии, он экономит воду. От добычи до генерации угольная энергетика потребляет более чем в два раза больше воды на мегаватт-час, чем добыча нетрадиционного газа.

Водопотребление при нетрадиционном бурении может быть как лучше, так и хуже, чем у альтернативных источников энергии. Фотоэлектрическая солнечная и ветровая энергия почти не используют воду и не выделяют парниковых газов, но дешевый, обильный природный газ может ограничить их внедрение в качестве новых источников электроэнергии. С другой стороны, для добычи сланцевого газа требуется менее одной сотой воды от объема, необходимого для производства кукурузного этанола, на единицу энергии.

Влияние фрекинга на изменение климата и локальное загрязнение воздуха аналогично его влиянию на воду, говорится в исследовании «Экологические издержки и выгоды фрекинга», опубликованном в Annual Review of Environment and Resources.

Запуск скважины с ГРП более интенсивен, чем при обычном бурении на нефть и газ, с потенциальными угрозами для здоровья из-за увеличения выбросов летучих органических соединений и токсичных веществ в воздухе.

Но когда природный газ заменяет уголь в качестве топлива для выработки электроэнергии, преимущества для качества воздуха включают более низкие выбросы CO₂ по сравнению с углем и почти полное отсутствие ртути, диоксида серы или золы.

Однако в глобальном масштабе польза для климата неочевидна. «Хотя увеличение поставок газа снижает загрязнение воздуха в американских городах, расположенных ниже по ветру от угольных электростанций, мы до сих пор не знаем, перевешивают ли потери метана с площадок скважин и из трубопроводов более низкие выбросы углекислого газа», — отметил Джексон.

На востоке США опасения по поводу загрязнения питьевой воды вызывают больше беспокойства, чем водопотребление при фрекинге. Как показало исследование, газ и химикаты из искусственных трещин на глубине тысяч метров крайне редко просачиваются вверх к водоносным горизонтам. Реальными угрозами являются нарушения целостности стальных и цементных обсадных колонн скважин ближе к поверхности и утилизация сточных вод. Многочисленные предыдущие исследования показали, что обсадные колонны выходят из строя в 1–10% случаев в зависимости от геологии и конструкции скважины.

Случаи загрязнения грунтовых вод горячо обсуждались, но новое исследование показывает, что подавляющее большинство доказательств свидетельствует о том, что это происходило, хотя и нечасто. Является ли наблюдаемое загрязнение питьевой воды метаном предвестником проникновения других токсинов — мышьяка, различных солей, радиоактивного радия и других металлов? Исследователи пока не знают. Несколько недавних работ предполагают, что в редких случаях ответ может быть «да».

То, как нефтегазовые компании обращаются со сточными водами (жидкостью, используемой для разрыва пласта, которая возвращается обратно, и водой, высвобождаемой вместе с нефтью и газом), демонстрирует важность государственной политики. «Утилизация сточных вод — одна из самых больших проблем, связанных с фрекингом», — сказал соавтор работы, профессор геохимии Университета Дьюка Авнер Венгош.

Большая часть сточных вод от фрекинга в США закачивается глубоко под землю, а все больший объем перерабатывается для последующего бурения или направляется на современные водоочистные сооружения. Однако в нескольких штатах все еще разрешено использовать эти воды для водопоя скота, распыления на дороги для борьбы с пылью или отправки на муниципальные очистные сооружения, не предназначенные для обработки таких химикатов.

По мнению авторов нового обзора, представляющих Университет Дьюка, MIT, Университет штата Огайо, Университет Ньюкасла, Национальную лабораторию в Лос-Аламосе, NOAA и Стэнфорд, это плохие идеи. В одном из процитированных ими исследований было обнаружено, что сельскохозяйственное использование сточных вод от фрекинга привело к гибели более половины близлежащих деревьев в течение двух лет.

Закачка сточных вод глубоко под землю также создает свои проблемы. Эта практика иногда вызывала землетрясения, достаточно сильные, чтобы их почувствовал человек, тогда как сам разрыв сланца на глубине в мили под поверхностью редко приводит к такому эффекту. Однако опасность сейсмичности можно снизить, если энергетические компании будут следовать базовым рекомендациям и проводить тщательный мониторинг.

Исследование выделяет несколько политик и практик, которые могли бы оптимизировать баланс экологических издержек и выгод от фрекинга, и подчеркивает необходимость дальнейших исследований. Например, прямое влияние на здоровье ближайших жителей практически неизвестно. «Почти не проводилось комплексных исследований воздействия на здоровье, — сказал Джексон, — но решения о бурении — как об одобрении, так и о запрете фрекинга — постоянно принимаются на основе предположений о рисках для здоровья».