Los investigadores de WVU reciben $ 5.5 millones para examinar las emisiones de metano en los sitios de petróleo y gas

May 25, 2023

Para registrar el flujo y la actividad de las emisiones, los investigadores estudiantes de WVU colocan instrumentos en los tanques de almacenamiento de agua en un sitio de producción de gas natural. Los fondos del Departamento de Energía de EE. UU. apoyarán el monitoreo de emisiones de metano en sitios en tres estados durante los próximos tres años, un proyecto del Centro de Emisiones, Motores y Combustibles Alternativos de WVU. (foto enviada)

Durante los próximos tres años, los investigadores del Centro de Combustibles, Motores y Emisiones Alternativos de la Universidad de West Virginia intentarán obtener una comprensión sólida de dónde y por qué ocurren las fugas de metano y otros gases y sus efectos en la calidad del aire local y el clima global.

Con el apoyo de $ 5,5 millones en fondos del Departamento de Energía de EE. UU., el proyecto, dirigido por Derek Johnson, profesor asociado de la Facultad de Ingeniería y Recursos Minerales Benjamin M. Statler, se centrará en las emisiones de metano, un gas de efecto invernadero que calienta el planeta, de tanques de almacenamiento de líquidos en West Virginia, Pennsylvania y Ohio.

Apodado STEAM TANKS, Storage Tank Emissions Assessments in the Marcellus to Acquire New Knowledge with Science, el estudio medirá el metano y otros compuestos orgánicos volátiles y contaminantes atmosféricos peligrosos emitidos desde los tanques de almacenamiento de líquidos ubicados "aguas arriba" en los sitios de extracción, así como "aguas intermedias". en varios sitios a lo largo de las rutas que toman el petróleo y el gas en su camino hacia las instalaciones de refinación y procesamiento.

"El metano es el segundo gas de efecto invernadero más emitido en los EE. UU. después del dióxido de carbono", dijo Johnson, y agregó que el metano también es 28 veces más potente que el dióxido de carbono para atrapar el calor en la atmósfera. Las concentraciones de metano atmosférico se han más que duplicado en los últimos 200 años, y los sistemas de gas y petróleo constituyen la segunda fuente más grande de emisiones de metano en los EE. UU. después del sector agrícola.

El gas natural se compone principalmente de metano, y cuando tanto el gas como el petróleo crudo se producen, procesan, transportan y almacenan, las emisiones de metano pueden filtrarse al aire, contrarrestando algunos de los beneficios de reducción de carbono del gas natural.

Johnson señaló a los tanques de almacenamiento de líquidos en particular como "sistemas complejos". Los tanques pueden ventilarse a la atmósfera oa dispositivos de control de emisiones. Pueden perder gases cuando se drenan o llenan, explicó, y cuando simplemente "respiran" día tras día, debido a los cambios naturales en la temperatura y la presión del tanque. Y los tanques que usan dispositivos de control pueden tener sellos con fugas, respiraderos o escotillas para ladrones que producen emisiones.

"Las emisiones de los tanques y las tasas de fuga han sido muy variables para el metano y otros compuestos orgánicos volátiles, por lo que necesitamos una mejor comprensión de su actividad. Luego, podemos mejorar los modelos para predecir las emisiones y, en última instancia, desarrollar soluciones para mitigarlas", dijo Johnson.

"Trabajaremos con los operadores del sitio para documentar los factores que pueden contribuir a las emisiones de metano: temperaturas y presiones, producción y rendimiento, composición química interna de las fases líquida y vapor, así como factores como válvulas, bisagras o sellos abiertos o dañados. "

Una vez que CAFEE haya completado un inventario regional inicial de tanques de almacenamiento de petróleo y gas, el equipo implementará herramientas y tecnologías que van desde laboratorios móviles para tomar muestras del aire hasta métodos avanzados de aprendizaje automático para predecir con precisión el metano y otras emisiones a lo largo del tiempo. Además de capturar un año de mediciones de emisiones de tanques clave seleccionados, los investigadores realizarán un monitoreo de emisiones a corto plazo en un mínimo de 100 sitios, cada uno de los cuales puede tener múltiples tanques de almacenamiento.

La mayoría serán ubicaciones asociadas con operaciones de producción de gas no convencionales más nuevas, pero al menos 30 sitios se centran en operaciones convencionales. Los datos recopilados responderán preguntas como si las herramientas de predicción y los factores de emisión actuales son precisos o representativos.

Después de adquirir datos sobre las condiciones y las emisiones en múltiples sitios, Johnson y sus colegas comenzarán a actualizar los modelos de software de hace décadas para predecir las emisiones y comenzarán a desarrollar nuevas herramientas para informar sobre fugas.

Los investigadores de WVU en el equipo son Gregory Thompson, profesor asociado; Scott Wayne, profesor asociado; Madelyn Ball, profesora asistente; Hailin Li, profesor y Nigel Clark, profesor emérito y actual consultor de Transport Energy Strategies.

"WVU aprovechará la experiencia del socio Aerodyne Research en el muestreo de penachos", dijo Johnson. "Nuestro equipo se está asociando actualmente con tres líderes de la industria y busca participantes adicionales de la industria de toda la cuenca de los Apalaches".

La practicidad es una prioridad, por lo que además de garantizar que los sensores que se evalúan sean rentables para que la industria los implemente, CAFEE realizará análisis locales de cómo sus hallazgos podrían afectar las oportunidades laborales y de capacitación en las comunidades. Si la investigación muestra la necesidad de equipar los tanques de almacenamiento con instrumentos, Johnson predijo que la industria podría necesitar invertir en una fuerza laboral ampliada: empresas de auditoría o informes de emisiones de terceros, por ejemplo, o nuevos técnicos de mantenimiento y reparación.

"Reducir las emisiones de metano es importante, es quizás una de las formas más rápidas de ayudar a frenar el cambio climático", dijo. "Pero no hay mucha investigación que cuantifique directamente las emisiones de metano asociadas con los tanques de petróleo y gas corriente arriba y corriente intermedia. Como ejemplo de cuánto se desconoce, hasta hace poco nadie estaba considerando un tipo de tanque, el tanque de almacenamiento de 'agua producida' , en términos de emisiones de metano, a pesar de que hemos demostrado que las emisiones de ese tipo de tanques pueden ser sustanciales".

Johnson dijo que cree que el proyecto tiene el potencial de generar hallazgos con impacto en las prácticas y tecnologías nacionales y globales.

"Esta investigación es fundamental para desarrollar una comprensión más profunda de las emisiones de metano y otros gases de los tanques, de modo que la industria pueda desarrollar mejores prácticas o implementar tecnologías para reducir esas emisiones".

-WVU-

mm/03/28/23

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