Wydobywanie gazu łupkowego metodą szczelinowania hydraulicznego (z ang. fracking)

W sytuacjach, gdy tematy polityczno-środowiskowe dotyczą zdrowia społeczeństwa, lekarze muszą dysponować dostatecznymi informacjami, aby móc fachowo wziąć udział w dyskusji.

Artykuł niniejszy dostarcza koniecznych podstawowych informacji o wydobywaniu gazu łupkowego. Temat ten dotyczy obszarów w Dolnej Saksonii i Münsterland i jest tam przedmiotem wielu dyskusji. Od kilku lat firma ExxonMobil przeprowadza badania w Dolnej Saksonii i Münsterland na temat opłacalności wydobywania gazu ziemnego z tzw. źródeł niekonwencjonalnych. Do wydobycia stosuje się metodę szczelinowania hydraulicznego. Wiedza na temat ewentualnych problemów związanych z metodą szczelinowania w łupkach i osadach węglowych, która mogłaby być zastosowana w tych regionach jest jeszcze dość ograniczona. Dyskusje i obawy związane są ze zużyciem wody, dodawaniem chemikaliów, ewentualnych zaburzeń równowagi ekologicznej, ogólnym bilansem energetycznym, z korzyściami ekonomicznymi i zniszczeniem środowiska oraz pogorszeniem jakości życia na danych terenach. W regionach, w których przeprowadzono lub zaplanowano odwierty, powstawały inicjatywy obywatelskie, pojawiał się niepokój i protesty. W odpowiedzi ExxonMobil powołał w 2011 roku Niezależną Grupę Ekspertów (1) moderowaną przez Ruth Hammberbacher (firma hammerbacher Beratung & Projekte) i dr Christoph Ewen (firma team ewen Konflikt- und Prozessmanagement). W trzech grupach roboczych analizowano ryzyko dla systemu geologicznego, toksykologię i wody gruntowe oraz system techniczny. Opracowano również inne tematy (ścieki, bilans energetyczno-klimatyczny i ekonomia regionalna). Rzeczoznawcy mieli być niezależni. ExxonMobil nie chciał wywierać wpływu na wybór rzeczoznawców oraz dokonane orzeczenia i z góry zobowiązał się dostosować do opinii Niezależnej Grupy Ekspertów. W dniu 24 kwietnia 2012 w Osnabrücku odbyła się całodniowa konferencja otwarta dla publiczności z przedstawieniem i dyskusją wyników. Niniejszy artykuł opiera się na informacjach pochodzących z tej konferencji i przedłożonym na niej pisemnym streszczeniu (2). W dalszej części tekstu użyto kursywy w przypadku dosłownych cytatów badania, a inne przytoczone wypowiedzi podano w mowie zależnej.

Zużycie i pochodzenie gazu ziemnego w Niemczech (3)

W Niemczech roczne zużycie gazu ziemnego wynosi około 100 miliardów metrów sześciennych. Prawie 16 miliardów pochodzi z wydobycia krajowego, głównie sposobem konwencjonalnym w Dolnej Saksonii. Główni dostawcy zagraniczni Niemiec to Rosja, Norwegia i Holandia z udziałem kolejno 32, 26 i 19 procent. Wedle szacunków zapas gazu ziemnego w Niemczech, który może być wydobyty metodą konwencjonalną wynosi 92 miliardy a metodą niekonwencjonalną 226 miliardów metrów sześciennych. Ten rodzaj gazu stanowiłby 2 do 3 procent zużycia w Niemczech.

Niekonwencjonalne sposoby wydobywania gazu ziemnego, szczelinowanie hydrauliczne

W złożach konwencjonalnych gaz samoistnie wydobywa się z odwiertu na powierzchnię. Ze złóż „niekonwencjonalnych” gaz wydobywany jest za pomocą szczelinowania hydraulicznego z litych warstw geologicznych. W tym celu do odwiertu głębokiego na wiele tysięcy metrów wpompowywana jest woda pod ciśnieniem do 1000 bar, aby w głębi poziomo rozsadzić warstwy ziemi. Aby to osiągnąć i utrzymać powstałe szczeliny, do wody dodaje się chemikalia oraz granulat ceramiczny lub piasek jako substancje pomocnicze. W litych skałach leżących głęboko (3500 do 5000 metrów) znajduje się tzw. gaz zamknięty (z ang. tight gas), który jest wydobywany techniką dobrze znaną od dziesięcioleci. Na południowym zachodzie Dolnej Saksonii znajduje się gaz łupkowy na głębokości 1000 do 2500 m, a w Münsterland przypuszcza się występowanie metanu w złożach węglowych (z ang. coal bed methane). W Niemczech nie ma jak dotąd dużego doświadczenia, na temat wydobywania gazu z takiego położenia.

Zużycie wody i dodatki chemiczne

Na jeden odwiert w łupkach potrzeba 15000 metrów sześciennych wody, 320 metrów sześciennych substancji podporowej i 50 ton chemikaliów. Do ewentualnie zaplanowanych na przyszłość 300 odwiertów należałoby zużyć 4,5 miliona metrów sześciennych wody, 90000 metrów sześciennych materiałów pomocniczych i 15000 ton chemikaliów. Wodę użytą do szczelinowania oraz wodę podziemną, która przy tym wydobywa się na powierzchnię trzeba zebrać i poddać oczyszczeniu. Wody głębinowe mogą zawierać sole, metale ciężkie, węglowodory i izotopy radioaktywne oraz po szczelinowaniu również części składowe płynu szczelinującego. Przedmiotem dyskusji jest możliwość ponownego wpompowania tych płynów do głębi ziemi. Pewna część chemikaliów tak czy inaczej pozostanie pod ziemią. Problem zanieczyszczenia wody pitnej przez substancje z odwiertu dostające się do wód gruntowych może pojawić się w razie wypadku lub wycieku, np. w ścianach odwiertu. Firmy prowadzące odwierty twierdzą, że szkody powstałe w USA są skutkiem błędnego zacementowania i orurowania, słabej techniki i niedokładnego wykonania pracy, oraz że paleta materiałów, ich jakość oraz stan techniki bardzo się poprawiły. Grupa ekspercka jest zdania, że zawsze może jednak dojść do wycieku. Należy rozpatrzyć również bezpieczeństwo długoterminowe.

Wprawdzie w czasie szczelinowania i wydobycia gazu zagwarantowana jest prawidłowo funkcjonująca kontrola i naprawa odwiertów, ale w dłuższej perspektywie problem wygląda inaczej. Stabilność cementów sprawdzona jest na okres około osiemdziesięciu lat... Odwierty zakończone i zamknięte nadal muszą znajdować się pod obserwacją w celu szybkiego wykrycia ewentualnego wydostawania się substancji szkodliwych lub gazu do środowiska. Jeżeli złoże znajduje się pod warstwą litej nieprzepuszczalnej warstwy geologicznej, płyn szczelinujący byłby zamknięty od góry na trwałe. Nie zawsze jednak sytuacja tak się kształtuje. Obliczenia modelowe wskazują, że płyn szczelinujący wstrzyknięty pod ziemię może się podnieść jedynie o około 5 metrów. Płyn może podnosić się tak długo, jak długo utrzymywane jest ciśnienie potrzebne do szczelinowania. Oznacza to, że żadne substancje szkodliwe nie będą dostawały się do użytecznej wody gruntowej. Taka sytuacja może zaistnieć pod warunkiem, że woda głębinowa nie jest pod ciśnieniem, a to znów można rozpoznać lub wykluczyć.

ExxonMobil podał do wiadomości w internecie na stronie www.erdgassuche-in-deutschland.de dotychczasowo stosowane chemikalia (ok. 150 różnych substancji). Do planowanego w Niemczech wydobycia gazu łupkowego potrzebne byłoby zastosowanie tylko pięciu z nich: eter hydroksymetylowy glikolu etylenowego, butyloglikol, chlorek choliny, monoheksylowy eter poli(glikolu etylenowego) i „pewna pochodna węglowodanów”.

Wypadki prze odwiertach: wybuchy (z ang. „Blow-Out”)

Jeżeli gaz ziemny będący pod wysokim ciśnieniem nagle wystrzeli na powierzchnię, wyrzucona zostaje ciecz wiertnicza oraz/lub następuje zapłon gazu. W Niemczech od 2002 roku ExxonMobil wykonał 73 odwierty i nie doszło do podobnych wypadków.

W Teksasie, gdzie wg oficjalnych źródeł w samym roku 2011 powstało 7000 nowych odwiertów i gdzie czynne jest ponad ćwierć miliona odwiertów, oficjalne źródła szacują, że od 2006 do 2007 nastąpiło 12 wybuchów... „Blowout” zagraża przede wszystkim pracownikom przy odwiercie i może doprowadzić do zanieczyszczenia dużych powierzchni gruntów, który musi zostać poddany oczyszczaniu.

Całościowy bilans energetyczny

Konwencjonalnie wydobyty gaz ziemny okazuje się znacznie bardziej wydajny jako źródło energii niż węgiel i ropa naftowa, jeżeli w wyliczeniach uwzględnić wydobycie, transport, przeróbkę i spalanie. Przy spalaniu powstaje również mniej dwutlenku węgla. Bilans energetyczny gazu łupkowego wydobywanego w Niemczech z głębokości 1000 metrów jest o 30% gorszy od gazu używanego obecnie, a z głębokości 2500 metrów nawet dwukrotnie gorszy. W powyższym bilansie nie uwzględniono niechcianego ulatniania się metanu z odwiertów.

Regulacje prawne

Nie ma ustaw, które dotyczyłyby jedynie szczelinowania. Prawo dotyczące geologii i górnictwa, ochrony wód, ograniczania imisji zawiera jednak wymagania, które obowiązują (również)

wobec szczelinowania. Prawa te są jednak po części bardzo ogólnie sformułowane i pozostawiają możliwość interpretacji. ... Niestety ocena oddziaływania na środowisko (OOŚ) z udziałem opinii publicznej nie zostanie przeprowadzona, co odbija się negatywnie na badaniu i ocenie ryzyka. ...Z powodu wielostopniowego postępowania decyzyjnego kluczowe ryzyka sprawdzane są dopiero wtedy, gdy zapadło już kilka decyzji i poczynione zostały inwestycje.

Wielkie znaczenie dla całego regionu, jego struktury gospodarczej, zasiedlenia, krajobrazu i ochrony środowiska ma fakt, gdzie powstanie taki obszar wydobycia z setkami odwiertów, całą infrastrukturą przemysłową, gazociągami i rurami odpływowymi oraz własnymi drogami. Regionalne i krajowe plany zagospodarowania przestrzennego powinny określić obszary, w których może być wydobywany gaz ziemny metodą niekonwencjonalną, a w których nie.

I tutaj nasuwa się zadanie profesjonalnego planowania na szczeblu kraju związkowego.

Parki krajobrazowe, rezerwaty przyrody czy strefy ochronne ujęć wody znajdują się pod ochroną.

Streszczenie zaleceń Niezależnej Grupy Ekspertów

Niezależna Grupa Ekspertów stwierdza, że nie istnieje rzeczowe uzasadnienie ogólnego zakazu prowadzenia odwiertów metodą szczelinowania. Przy uwzględnieniu odpowiednich środków ostrożności technologia ta daje się kontrolować. Istnieją trzy konieczne założenia zanim powszechnie zastosuje się tą metodę:

  • odpowiedni stan techniki,
  • podstawy prawne dostosowane do wymiarów nowego ryzyka,
  • dalsze fakty naukowe.

Powinno się najpierw umożliwić:

  • po pierwsze zbadanie miejsc ze złożami,
  • po drugie przeprowadzenie kilku odwiertów pokazowych...

Celem takich przedsięwzięć byłoby zdefiniowanie stanu techniki i jej dalszy rozwój oraz dokładniejsze poznanie oddziaływania na powierzchnię i pod powierzchnią ziemi.

Zagadnienia nadrzędne

Niezależna Grupa Ekspertów nie zajmowała się pytaniem, czy wydobycie gazu ze złóż niekonwencjonalnych jest w Niemczech pożądany politycznie, i czy zgadza się ogólnie z polityką energetyczną i klimatyczną. Niemiecki Urząd ds. Środowiska usiłuje odpowiedzieć na pytanie, czy istniejące regulacje prawne dostatecznie chronią wodę gruntową i pitną (4). W USA natomiast oddziaływaniem szczelinowania hydraulicznego na środowisko (5) zajmuje się Agencja Ochrony Środowiska (Environmental Protection Agency EPA).

Poniżej streszczono ważniejsze punkty. Powinny one być w pierwszej linii uwzględnione przy ocenie, czy wydobycie gazu ze złóż niekonwencjonalnych w Niemczech (jak i innych krajach europejskich [3]) powinno znaleźć poparcie.

  • Niekonwencjonalnie wydobyty gaz mógłby pokryć maksymalnie 3% zapotrzebowania w Niemczech, czyli zależność od importu nie obniżyłaby się znacząco.
  • Bilans energetyczny i ekologiczny dla gazu wydobywanego niekonwencjonalnie wypada dużo gorzej niż dla gazu ze złóż konwencjonalnych.
  • Najważniejszym zadaniem pozostaje ochrona wody pitnej.
  • Należy poddać rozważeniu i ocenie fakt, że przestrzeń w Dolnej Saksonii i Münsterland zajęta byłaby przez setki odwiertów, powstających w odstępie jednego do dwóch kilometrów od siebie, co oznaczałaby zabetonowanie i ogrodzenie za każdym razem placu o powierzchni 10000 metrów kwadratowych razem z łączącą je infrastrukturą złożoną z przetwórni, gazociągów i rur ściekowych oraz dróg.
  • Pozostaje kwestią do wyjaśnienia, kto miałby być długoterminowo odpowiedzialny za kontrolę i bezpieczeństwo nieczynnych odwiertów.

Mehr zum Thema Wydobywanie gazu łupkowego metodą szczelinowania hydraulicznego (z ang. fracking):

Diesen Artikel...

Stand: 21. November 2013 - 10:20 Uhr

Autor/Autorzy: