تسرب غاز الميثان

يُعدّ تسرب غاز الميثان تسرباً كبيراً للغاز الطبيعي . ويُستخدم هذا المصطلح لوصف فئة من انبعاثات غاز الميثان ، والتي قد تنجم عن منشأة صناعية أو خط أنابيب.

تُمكّن بيانات الأقمار الصناعية من تحديد حالات الانبعاثات الفائقة (المرادفة للانبعاثات العالية جدًا، انظر "الحد من الانبعاثات العالية جدًا") التي تُنتج أعمدة من غاز الميثان . وقد تم رصد أكثر من 1000 تسرب للميثان من هذا النوع حول العالم في عام 2022. ^{[ 1 ]} وكما هو الحال مع تسربات الغاز الأخرى ، يُعد تسرب الميثان خطرًا على السلامة: لطالما شكّل غاز الميثان المتسرب من طبقات الفحم خطرًا على عمال المناجم. ^{[ 2 ]} كما أن لتسربات الميثان تأثيرًا بيئيًا خطيرًا. يحتوي الغاز الطبيعي على الميثان والإيثان وغازات أخرى، مما يُثير، من وجهة نظر السلامة والبيئة، مشاكل كبيرة تتعلق بتكوين الغلاف الجوي وصحة الإنسان.

يُعدّ الميثان ثاني أكبر مُساهم في انبعاثات غازات الاحتباس الحراري وتغير المناخ ، بعد ثاني أكسيد الكربون . ^{[ 3 ]} ويُعزى نحو 40% من انبعاثات الميثان الناتجة عن الأنشطة البشرية إلى استكشاف الوقود الأحفوري ونقله وإنتاجه. ^{[ 1 ]} أما التسريبات الصغيرة التي لا يُمكن رصدها من الفضاء، فتُشكّل جزءًا كبيرًا من الانبعاثات، ويمكن رصدها من الطائرات التي تُحلّق على ارتفاع 900 متر (3000 قدم) . ^{[ 4 ]} ووفقًا لفاتح بيرول من وكالة الطاقة الدولية ، "لا تزال انبعاثات الميثان مرتفعة للغاية، لا سيما وأنّ خفضها يُعدّ من أرخص الخيارات للحدّ من ظاهرة الاحتباس الحراري على المدى القريب". ^{[ 1 ]} 

تُسجّل حالات تسرب غاز الميثان الفردية كحوادث محددة مصحوبة بانبعاث كميات كبيرة من الغاز. ومن الأمثلة على ذلك حادثة تخريب خط أنابيب نورد ستريم عام 2022. فبعد تقارير أولية أشارت إلى أن كمية الغاز المتسرب قد تتجاوز 10⁵ ^طن ، قام المرصد الدولي لانبعاثات الميثان التابع لبرنامج الأمم المتحدة للبيئة بتحليل التسرب. وفي فبراير 2023، قدّر المرصد كتلة غاز الميثان بما يتراوح بين 7.5 و23.0 × 10⁴ ^طن . وبالنسبة لإجمالي انبعاثات الميثان الناتجة عن الأنشطة البشرية ، فإن هذه الأرقام لا تتجاوز 0.1% من الإجمالي السنوي. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

أظهرت بيانات الأقمار الصناعية أن مواقع انبعاثات الميثان الضخمة في تركمانستان والولايات المتحدة الأمريكية وروسيا مسؤولة عن أكبر عدد من الحوادث الناجمة عن منشآت الوقود الأحفوري. وتُسجّل تركمانستان أعلى معدل انبعاثات من منشآت النفط والغاز ذات الانبعاثات الهائلة، حيث يبلغ 1.3 ميغا طن من الميثان سنويًا، تليها روسيا والولايات المتحدة وإيران وكازاخستان والجزائر . [ ^{7 ] وعادةً} ما تكون أعطال المعدات هي السبب وراء هذه الانبعاثات، التي قد تستمر لأسابيع. ^{[ 8 ]}

تم تقدير كمية تسرب غاز أليسو كانيون عام 2015 بما لا يقل عن 1.09 × 10⁵ طن من ^غاز الميثان. ^{[ 9 ]} أشارت بيانات الأقمار الصناعية لمنجم راسبادسكايا للفحم ، في مقاطعة كيميروفو ، روسيا، عام 2022 إلى معدل تسرب غاز الميثان بمعدل 87 طنًا في الساعة؛ ^{[ 10 ]} ويُقارن هذا بتسرب 60 طنًا من الغاز الطبيعي في الساعة من حادثة أليسو كانيون، التي تُعتبر من أسوأ حوادث التسرب المسجلة. ^{[ 11 ]}

خلصت دراسة أجرتها جامعة فالنسيا التقنية في إسبانيا ونُشرت عام 2022، إلى أن حادثة انبعاث هائلة في منصة للغاز والنفط في خليج المكسيك أدت إلى إطلاق حوالي 4 × ^10⁴ طن من غاز الميثان خلال فترة 17 يومًا في ديسمبر 2021 (بمعدل 98 طنًا في الساعة تقريبًا). ^{[ 12 ]} وشهدت عام 2022 حادثة أخرى بارزة تمثلت في تسرب 427 طنًا في الساعة في أغسطس، بالقرب من ساحل بحر قزوين في تركمانستان وخط أنابيب رئيسي. ^{[ 8 ]}

تتميز المنشآت فائقة الانبعاثات من غاز الميثان بإنتاجها أكثر من 25 طنًا/ساعة من غاز الميثان (CH4 ₎ من أنشطة النفط والغاز، وهي ضمن أعلى 1% من مصادر انبعاثات الميثان في العالم. ^{[ 7 ]} ويمكن خفض الانبعاثات من هذه المواقع من خلال تطبيق إجراءات الكشف عن التسربات وتقليل عمليات التهوية أثناء الصيانة الدورية. ^{[ 7 ]}

تُعدّ مصادر الانبعاثات الضخمة شائعة، ولا سيما في روسيا وإيران وكازاخستان، حيث تُمثّل ما بين 10 و20% من الانبعاثات السنوية المُبلّغ عنها عالميًا. ^{[ 7 ]} وتُشير التقديرات إلى أن الولايات المتحدة تُساهم بنسبة 5% من الانبعاثات العالمية السنوية، إلا أن هذا الرقم لا يشمل الانبعاثات الناتجة عن عمليات التنقيب في حوض بيرميان، والتي تُمثّل 10% من إنتاج الغاز الطبيعي في الولايات المتحدة. ^{[ 7 ]} ويُنتج التنقيب في حوض بيرميان حوالي 2.7 مليون طن من الانبعاثات سنويًا، أي ما يُعادل 35% من انبعاثات إنتاج النفط والغاز في الولايات المتحدة. ^{[ 7 ]}

يتم تمويل الإنفاق على الحد من انبعاثات المصادر فائقة الانبعاثات من قبل وكالة الطاقة الدولية (IEA) ووكالة حماية البيئة (EPA) والمعهد الدولي لتحليل النظم التطبيقية (IIASA) . ^{[ 7 ]} ومن المتوقع أن يكون الحد من انبعاثات المصادر فائقة الانبعاثات أكثر فعالية من حيث التكلفة مقارنةً بالمصادر متوسطة الحجم، وذلك بفضل كفاءتها وجهود مكافحة التسرب. ^{[ 7 ]}

تُعدّ منطقة لوبوك الجغرافية موقعًا لأبحاث مستمرة حول الانبعاثات لتقييم مدى تسرب غاز الميثان من الآبار المهجورة وآثاره البيئية. ^{[13] تقع لوبوك ضمن حوض بيرميان في غرب تكساس، الولايات المتحدة، وتضم ما يُقدّر بنحو 1781 بئر حفر. [ 13 ]} تُستخدم المسوحات المغناطيسية الجوية للكشف عن الآبار النشطة والمهجورة، وهي قادرة على رصد تلك التي لا تظهر عليها علامات مرئية فوق سطح الأرض. ^{[13] يمكن أن تكون} مبادرات الرصد والإصلاح الدورية التي تستهدف الانبعاثات من خزانات التخزين ذات تأثير بالغ في الحدّ من الانبعاثات المتسربة. ^{[ 13 ] على الرغم من الجهود المبذولة لقياس انبعاثات غازات الاحتباس الحراري المرتبطة بالآبار المهجورة بدقة، لا تزال بيانات الانبعاثات غير مؤكدة نسبيًا بسبب خصائص} الغاز ومخاوف تتعلق بمصدره ^{. [ 13 ]}

تختلف استخدامات أجهزة استشعار الكشف عن غاز الميثان باختلاف المنطقة والظروف البيئية والغرض من القياسات. وتشمل أنواع أجهزة الاستشعار: أجهزة الاستشعار البصرية، وأجهزة الاستشعار الحرارية، وأجهزة الاستشعار الكهروحرارية، وأجهزة استشعار أكسيد أشباه الموصلات، وأجهزة الاستشعار الكهروكيميائية.

تستخدم التقارير الكمية لتسربات غاز الميثان غالبًا وحدة القدم المكعبة القياسية (scf) من النظام الأمريكي . عند تطبيقها على الغاز الطبيعي، وهو خليط معقد بنسب غير محددة، واعتمادًا على ظروف الضغط ودرجة الحرارة، فإن دقة الحسابات التي تحول القدم المكعبة القياسية إلى وحدات مترية للكتلة تخضع لقيود. فعلى سبيل المثال، يُعادل 5 × 10⁴ ^قدم مكعب قياسي من الغاز الطبيعي 1.32 طن قصير (1.20 طن متري) . ^{[ 15 ]} 

بالنسبة لحساسية الكشف، تُذكر المعايير الكمية عادةً بوحدات القدم المكعب القياسي في الساعة (scf/h، "skiff"، الولايات المتحدة)، أو ألف قدم مكعب قياسي في اليوم (Mscf/d)؛ أو بوحدات مترية كيلوغرام في الساعة (kg/hr)، أو متر مكعب في اليوم (m3/d). ^{[ 16 ]}

لوصف التوازن الكتلي للميثان في الغلاف الجوي، تُقاس معدلات الكتلة بوحدة تيراغرام/سنة، حيث يساوي التيراغرام الواحد 10⁶ ^طن (ميغاغرام). ^{[ 17 ]} قُدِّر تسرب الميثان من حوض بيرميان ، وهو منطقة مهمة ضمن منطقة إنتاج النفط في وسط القارة ، لعامي 2018/2019 استنادًا إلى بيانات الأقمار الصناعية بنحو 2.7 تيراغرام/سنة. وبحساب نسبة التسرب من كتلة الغاز المستخرج، تصل النسبة إلى 3.7%. ^{[ 18 ]} رصد مشروع "مُرسم خرائط الكربون" لعام 2021، وهو مشروع تعاوني بين مختبر الدفع النفاث والأوساط الأكاديمية، 533 مصدرًا رئيسيًا لانبعاثات الميثان في حوض بيرميان. ^{[ 19 ]}