At finde og reparere naturgaslækager hurtigt og økonomisk

Når det strømmer gennem rørledninger fra brønde til komfurer, naturgas er tilbøjelig til at lække, truer ikke kun menneskers sikkerhed og sundhed, men også planetens sundhed.

I løbet af de sidste 10 år, naturgaslækager og eksplosioner i amerikanske bolig- og kommercielle kvarterer har dræbt 73 mennesker, sårede 412 andre og forårsagede mere end 500 millioner dollars i ejendomsskade. Gaslækager og andre emissioner i hele industrien udsender en tredjedel af al menneskeskabt metan, en drivhusgas 36 gange kraftigere end kuldioxid. Forskere ved Stanford og andre steder leder efter hurtige og overkommelige måder at opdage lækager i hele naturgasforsyningskæden i et forsøg på at reducere skader og redde liv.

"Mens en stor del af metan i atmosfæren kommer fra landbrug og husdyr, naturgaslækager findes i hele gasdistributionssystemet, "sagde Stanford -professor i geofysik Mark Zoback, direktør for Naturgasinitiativet, som finansierer meget af arbejdet hos Stanford med at opspore og afbøde lækager.

Når man brænder for at producere elektricitet, naturgas frigiver omkring halvdelen af ​​den kuldioxid pr. kilowatt-time, som kul gør, samt færre svovl- og nitrogenoxider, gør det til et fristende alternativ til kul.

Imidlertid, U.S. Environmental Protection Agency anslog, at olie- og gasindustrien udledte cirka 8 millioner tons metan i 2016 - svarende til emissioner fra 43 millioner biler på et år. En undersøgelse fra 2014 af Adam Brandt, en lektor i energiressourceteknik ved Stanford, fandt ud af, at sådanne lækager kan negere nogle, men ikke alle, klimafordele ved at skifte fra kul til naturgas, som nogle eksperter, inklusive Zoback, har slået til lyd for.

"Det meste gaslækage er forbundet med et relativt lille antal store kilder. Vi er nødt til at finde og rette de største lækager, hvis vi vil bygge en sikrere, billigere og mindre skadeligt system, " sagde Zoback.

Forbrugersikkerhed og sundhed

Når lækager sker tæt på by- og boligområder, kan de forårsage brande og eksplosioner og udgøre nogle af de største trusler mod menneskers sikkerhed, ud over klimaeffekter. Blandt dem, der arbejder på at finde disse typer lækager, er Stanfords Rob Jackson og den private videnskabsmand Robert Ackley, præsident for Gas Safety U.S., et lækageovervågningsfirma i Massachusetts.

De to har cruiset gennem byområder i en bil, der ser ganske almindelig ud, bortset fra den mærkelige antenne, der stikker ud fra taget. Ukendt for tilskuere, Jackson og Ackley stirrer på data på en skærm, venter på det afslørende ping for at advare dem om en gaslækage i nærheden. De bruger en laserbaseret metananalysator og bilens mærkelige antenne, som måler vindhastighed og retning, at undersøge lækager.

Denne type undersøgelse i Cincinnati viste, at rørledningsudskiftningsprogrammer havde reduceret gaslækager med op til 90 procent. Mens han arbejdede på Duke University i 2011, Jackson og kolleger opdagede 3, 000 lækager i Boston i samarbejde med forskere fra Boston University. Denne kortlægning førte til sidst til politisk reform i Massachusetts, sagde Jackson. Han udførte senere en lignende undersøgelse i Washington, D.C., og fandt dobbelt så mange lækager, som der var i Boston. Han og hans team arbejder nu på hjem og opbygning af lækagedetektionsmetoder for at dokumentere emissioner fra kantstenen.

"Enhver lækage er potentielt eksplosiv, " sagde han. "Vi forsøger at hjælpe med at konstruere systemet til at være sikrere og mere effektivt."

Vores planets sikkerhed

Mens boliglækager udgør en risiko for menneskers sikkerhed, lækage i hvert stykke af naturgasindustrikæden - brøndhoveder, kompressorer, ventiler, pumper, målere og rørforbindelser - har alvorlige konsekvenser for klimaet.

Olie- og gasselskaber ønsker at hjælpe med at reducere mængden af ​​tabt gas på grund af de dermed forbundne omkostninger og forpligtelser. Global flygtig metan koster over 30 milliarder dollars i tabt omsætning om året, ifølge en undersøgelse fra 2012. Og kun 5 procent af lækager i produktions- og transportsystemet er ansvarlige for mere end halvdelen af ​​metan-emissionerne, Brandt fundet i 2016.

"Gasindustrien kan ikke troværdigt hævde at være en ansvarlig aktør inden for global bæredygtighed, hvis den fortsætter med at udlede betydelige mængder metan gennem sin drift, sagde Brandt.

Arbejder med postdoc Arvind Ravikumar, Brandt ledede for nylig Mobile Monitoring Challenge - en konkurrence om at finde de mest overkommelige og nøjagtige måder at opdage naturgaslækager på - sammen med kolleger fra Stanford, Colorado State University og Environmental Defense Fund.

I løbet af konkurrencen sidste år, droner susede over hovedet, lastbiler buldrede forbi og helikoptere zoomede gennem himlen ved kontrollerede testfaciliteter i Fort Collins, Colorado, og Sacramento, Californien.

Resultaterne af konkurrencen forventes at blive offentliggjort snart, og når de er, forskere ved Stanford og videre vil have et nyt værktøj til at hjælpe med at finde og stoppe farlige naturgaslækager ved brønde og rørledninger og tæt på hjem.