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Programma di Mitigazione del Metano del Settore Petróleo e del Gas

Area di lavoro: Contaminanti Climatici di Vita Corta

Tema: Contaminanti Climatici di Vida Corta

Rispetto ad altre soluzioni per il cambiamento climatico, la mitigazione delle emissioni di metano provenienti dal settore del petróleo e del gas naturale è relativamente economica. Alcune misure consentono di risparmiare denaro, se si considerano gli introiti aggiuntivi, prodotto della vendita del gas naturale che, al contrario, viene liberato nell'atmosfera. La Agencia Internacional de Energía stima che, a livello mondiale, è possibile ridurre del 75% le emissioni di metano del settore petrolifero e del gas naturale con la tecnologia attuale, ed è possibile una riduzione del 50% senza alcun costo. Ridurre del 50% queste emissioni avrebbe lo stesso impatto climatico a lungo termine che chiudere tutte le centrali a carbone in Cina. Molti governi nazionali e locali hanno implementato normative per mitigare le emissioni di metano di questo settore da alcune o tutte le sue fonti. Alcune delle normative attuali più severe si trovano in Canada, nello Stato del Colorado, nello Stato della California e in Messico.

Le maggiori opportunità di mitigazione derivano, ovviamente, dai maggiori emettitori. In queste pagine sono descritte alcune di queste grandi opportunità di mitigazione. Qual è la fonte delle emissioni? Quale ruolo svolge l'impianto o il processo che libera gas naturale in questo settore e per quale motivo emette? Come si possono ridurre o eliminare? Quali altre giurisdizioni hanno implementato programmi e regole per ridurre o eliminare le emissioni?


Insieme, le fonti precedenti rappresentano il 75% delle emissioni di metano del settore petrolifero e del gas naturale negli Stati Uniti. Esiste una varietà di tecnologie e pratiche per ridurre significativamente le emissioni di questi combustibili.

Fugas

Una gran parte delle emissioni del settore petrolifero e del gas naturale proviene da fughe, una categoria molto ampia che comprende il gas che si libera a causa di un filtro che non funziona correttamente, a causa di una griglia o di una superficie corrosa in un recipiente, oltre ad altre operazioni non corrette e "errori" come valvole e valvole che vengono lasciate aperte, quemadores che si aprono e altri problemi in loco che generano emissioni.

Mentre l'Inventario delle emissioni degli Stati Uniti d'America, elaborato dall'EPA, stima che l'industria del petrolio e del gas naturale produce 3 milioni di tonnellate di metano all'anno (37% delle emissioni di gas naturale). U.E. elaborato dall'EPA stima che l'industria del petróleo e del gas naturale perfora 3 milioni di tonnellate di metano all'anno (il 37% delle emissioni dell'industria), una serie di indagini indipendenti ha dimostrato che questa cifra è molto bassa. Nel 2018, uno studio di Science redatto da diversi scienziati di dieci università e istituti ha analizzato i farmaci di emissione di metano di oltre 400 siti con pozzi e altre installazioni di gas naturale, nonché gli articoli che utilizzano farmaci con aeronavi in diverse aree petrolifere. In questi settori si produce oltre il 30% della produzione di gas naturale negli Stati Uniti. L'analisi ha dimostrato che le emissioni di metano a livello nazionale dell'industria petrolifera e del gas naturale sono in realtà il 60% in più rispetto alle stime dell'EPA, e che le "emissioni faltanti" sono dovute in gran parte a fughe e vendite. Ciò significa che un'enorme quantità di metano (7,1 milioni di tonnellate) proviene da queste fonti. A breve termine, il metano di queste fughe riscalda il nostro clima quanto 160 centrali termoelettriche a carbone.

Le fughe si possono trovare in molti siti e sono causate da molte ragioni. Le tensioni termiche o meccaniche possono deteriorare i venditori; anche gli errori umani possono essere dovuti a un'installazione difettosa, a un'operazione errata o a una manutenzione insufficiente. Inoltre, l'operatività rutinaria e l'esposizione alle condizioni climatiche possono deteriorare l'apparecchiatura con il tempo. Alla fine, si verificano fughe in tutti gli impianti di petrolio e gas naturale; non risolverle in tempo è una pratica dannosa per l'ambiente, che disperde un prodotto prezioso e provoca emissioni evitabili. Una gran parte di queste emissioni ha origine nei "super-emisori", che sono eventi molto grandi, ma poco comuni, e si verificano a causa di un'operazione errata (ad esempio, una valvola atascada, un'escotilla aperta o un quemador aperto). Le indagini hanno dimostrato che i superemisori non si possono prevedere e possono verificarsi in qualsiasi luogo.

Fortunatamente, la maggior parte delle fughe sono semplici da riparare (i costi di riparazione delle fughe sono coperti dal valore del gas naturale che si recupera riparandole). Inoltre, l'identificazione delle fughe è diventata più efficace con la tecnologia moderna. La pratica più diffusa oggi è l'utilizzo di strumenti speciali in grado di rilevare la luce infrarossa (che si vede nei binocoli notturni) che sono stati sviluppati per visualizzare il metano, che è invisibile ai nostri occhi. Queste telecamere consentono agli ispettori di visualizzare immagini di fughe di gas naturale in tempo reale e di ispezionare le apparecchiature e i componenti completi (non solo le connessioni e le altre aree con maggiore probabilità di fughe) e di localizzare la fonte precisa, consentendo una riparazione più semplice. Inoltre, il progresso tecnologico consentirà di rendere questo processo ancora più efficiente ed economico nei prossimi anni.

Queste tecnologie possono essere utilizzate per ridurre le fughe attraverso l'uso di ispezioni periódiche come parte dei rigorosi programmi di "individuazione e riparazione delle fughe" (LDAR, per le sue sigle in inglese). Questi programmi richiedono che gli operatori ispezionino periódicamente tutti i loro impianti alla ricerca di fughe ed emissioni e che riparino tutti i guasti identificati in tempi ragionevoli. Ad esempio, la California richiede agli operatori di ispezionare tutti i siti quattro volte all'anno. Al contrario, il Colorado ha un approccio diverso e richiede che gli operatori ispezionino mensilmente i siti più grandi, mentre i siti più piccoli, con un potenziale di fuga minore, richiedono ispezioni meno frequenti.

Venteo en equipos neumáticos

Un'apparecchiatura neumatica alimentata a gas naturale utilizza l'energia della pressione del gas naturale nelle tubature per controllare e azionare valvole e bombe. Ciò consente agli operatori di automatizzare le apparecchiature nei siti isolati che non dispongono di un accesso facile all'elettricità, come avviene in molti paesi produttori di petrolio e gas. L'apparecchiatura neumatica si trova frequentemente negli impianti di produzione e di compressione del petrolio e del gas naturale ed è progettata per liberare il gas naturale nell'atmosfera.

I controllori neumatici di valvole funzionano automaticamente in funzione di fattori quali il livello di liquido in un separatore, la pressione e la temperatura. Si possono classificare in base alle loro caratteristiche. Alcuni vendono gas naturale e lo fanno a diverse velocità; inoltre possono realizzarlo in modo continuo o intermittente. I controllori possono essere classificati come di alta o baja purga, e hanno dimostrato che la conversione da alta a baja purga è fattibile e affittabile in tutti i casi. Tuttavia, si è anche dimostrato che i controllori di "baja purga" presentano spesso problemi di funzionamento, il che provoca che le emissioni siano maggiori rispetto all'umbral di baja purga.

Per questo motivo, una strategia di mitigazione più efficace prevede l'utilizzo di controllori a "purga zero", che non liberano gas naturale. Si utilizzano aria compressa o energia elettrica per operare al posto del gas naturale presurizzato. Alcuni apparecchi a gas zero possono essere alimentati con energia elettrica generata dal solare, mentre altri richiedono energia elettrica dalla rete o da un generatore di gas naturale in loco, oppure aria compressa con un motore a gas naturale. È possibile ottenere riduzioni significative delle emissioni di metano sostituendo i regolatori neumatici alimentati a gas naturale con dispositivi a gas nullo, anche nelle zone prive di accesso alla rete elettrica.

Le bombe neumatiche utilizzano la pressione del gas naturale per somministrare l'energia necessaria alla circolazione e alla conservazione dei liquidi. Ad esempio, vengono utilizzate per introdurre prodotti chimici come inibitori della corrosione nei condotti del gas. Le bombe elettriche, che di solito funzionano con l'energia solare, eliminano completamente le emissioni di metano e sono tecnicamente realizzabili in molti luoghi.

Diverse giurisdizioni hanno implementato norme rigorose per ridurre le emissioni dei controllori neumatici e delle bombe neumatiche. Ad esempio, la California richiede che tutte le apparecchiature neumatiche nuove emettano zero emissioni e che tutte le bombe esistenti emettano al di sotto del limite massimo di pressione. Gli operatori devono controllare annualmente le emissioni di ogni dispositivo per verificare che siano conformi ai valori limite. La British Columbia, la provincia canadese, richiede inoltre che tutte le apparecchiature neumatiche nuove siano a emissioni zero, e richiede inoltre controllori a emissioni zero in tutte le aziende di grandi dimensioni (> 3 MW).

Venteo en Compresores

Le vendite dei serbatoi di gas naturale sono una fonte importante di emissioni di metano da evitare.

I compressori alternativi utilizzano pistoni per l'acquisto di gas. Questi compressori hanno dei venditori nei vasi che trasmettono il movimento del motore ai pistoni all'interno dei cilindri del compressore ad alta pressione. Questi venditori vengono spesso chiamati "empaques del vástago" e sono una grande fonte di emissioni. Anche quando sono nuovi, i cilindri di scarico lasciano fuoriuscire un po' di gas. Con il passare del tempo si disgregano, liberando una maggiore quantità di gas naturale. Se non vengono sostituiti frequentemente, le emissioni possono arrivare a essere molto grandi: quanto più vecchi sono i sellos, tanto più metano emettono. Fortunatamente, queste emissioni di metano possono essere ridotte facilmente. In primo luogo è importante seguire le migliori pratiche di manutenzione che prevedono la sostituzione delle lampade del vasaio per ridurre al minimo le emissioni. Un'idea aggiuntiva o alternativa è quella di catturare il gas che fuoriesce dall'empaque del compressore e utilizzarlo, ad esempio aggiungendolo alla miscela di combustibile/aria per il motore del compressore. Questo può essere un metodo più efficace, poiché già con una valvola di scarico appena installata si libera un po' di gas naturale.

I compressori centralizzati utilizzano una turbina rotante per la presurizzazione del gas. L'albero rotante del compressore è generalmente venduto con una delle due tecnologie. I venditori di tipo "húmedos" producono aceite circolare per vendere lo spazio tra l'asse e l'aria cilidrica. L'aceite assorbe una quantità significativa di gas naturale ad alta pressione che deve essere eliminata dall'aceite prima del suo ricircolo. Normalmente, il gas naturale estratto dall'aceite del sello húmedo viene venduto, il che genera emissioni finanziarie. I venditori secchi, al contrario, utilizzano un design più moderno per evitare l'uso di aceite nei venditori, con emissioni molto più basse. Le emissioni di metano possono essere ridotte finanziariamente ed economicamente se si richiede che i compattatori centralizzati utilizzino i venditori secchi o che si conduca il gas naturale liberato da un compattatore di sello di dimensioni ridotte al sistema di ricollegazione.

Venteo en Tanques

I serbatoi di stoccaggio sono utilizzati per custodire il petrolio grezzo, i condensati e l'acqua prodotta dai pozzi di petrolio grezzo e gas naturale. Questi pozzi operano generalmente ad alta pressione, ma il petróleo, l'acqua e altri liquidi sono generalmente conservati in serbatoi a pressione atmosferica. Quando i liquidi vengono trasportati da un pozzo ad alta pressione a una vasca a pressione atmosferica, il metano e altri idrocarburi volatili disciolti nei liquidi vengono liberati. Molte tanques non hanno alcun tipo di controllo, per cui il metano si libera continuamente nell'atmosfera, insieme agli altri idrocarburi volatili. Questi altri idrocarburi sono potenti precursori dello smog di ozono troposferico e contengono anche contaminanti atmosferici tossici.

È possibile controllare le emissioni delle taniche e conservare una maggiore quantità di idrocarburi per il loro riutilizzo mediante l'uso di unità di recupero dei vapori. Queste apparecchiature sono costituite principalmente da un compressore progettato per catturare i vapori di idrocarburi, aumentarne la pressione e inviare il vapore recuperato al sistema di recupero del gas naturale.

Vendita di terminazioni di pozos

Le emissioni di metano dei pozzi di petrolio e di gas naturale che sono state stimate attraverso la frattura idraulica possono essere importanti. Fortunatamente, esistono misure di mitigazione efficaci ed economiche per ridurre al minimo questa fonte. Per le terminazioni di pozzi di gas, gli operatori possono catturare il gas naturale con apparecchiature specializzate che lo dirigono verso i condotti, invece di permetterne la fuoriuscita nell'atmosfera. Questo tipo di apparecchiature può essere utilizzato anche per sfruttare il gas associato durante le terminazioni dei pozzi di petrolio. Questo tipo di terminazione riduce di oltre il 95 percento le emissioni di metano.

Venteo y quema en los pozos de petróleo

Gli operatori possono vendere e vendere il gas naturale associato prodotto nei pozzi di petróleo crudo. Questo accade perché le aziende produttrici, motivate a commercializzare esclusivamente il petróleo crudo a causa del suo alto valore economico, decidono di non sviluppare infrastrutture (come i condotti) per trasportare il gas naturale ai centri di lavorazione del gas naturale. In alcuni casi i gasodotti vengono già costruiti e tutto il gas naturale associato che viene prodotto viene disperso in questo modo. Questo può essere riportato nei registri di commercializzazione di ciascun pozzo che i regolatori statali conservano. Oltre a consumare il gas, si disperde anche energia e si producono grandi quantità di diossido di carbonio e altri contaminanti. In alcuni casi non si riesce nemmeno a collocare un impianto di estrazione e il gas naturale viene semplicemente venduto all'atmosfera. Esistono diverse tecnologie che gli operatori possono utilizzare per ridurre la quantità di gas associato ai pozzi di petrolio, oltre che per convogliare questo prodotto in un gasodotto.

La vendita del gas è più dannosa della sua produzione, poiché il metano ha un potenziale di riscaldamento globale 28 volte superiore a quello del diossido di carbonio e i componenti organici volatili e i contaminanti tossici si liberano in modo ininterrotto. La vendita di questo gas deve essere proibita in qualsiasi circostanza perché è una fonte innecessaria di contaminazione atmosferica. Esistono numerose forme economiche (e generalmente affittabili) per utilizzare il gas naturale associato. La richiesta deve essere un'ultima risorsa: solo nei casi più estremi si deve permettere ai produttori di petróleo di estrarre il gas, e deve essere una misura temporale. Le norme che favoriscono la vendita di gas naturale possono ridurre facilmente il 95 per cento delle emissioni.

Ventilazione nei negozi di idrocarburi

I deshidratadores sono dispositivi utilizzati per eliminare l'acqua dal flusso di gas naturale. Quando non si controllano le emissioni dei deshidratadores di glicol, il più utilizzato, si libera una grande quantità di metano, composti organici volatili (COV) e altri contaminanti tossici nell'atmosfera. Riducendo le emissioni di metano dei deshidratadores si riducono anche le emissioni di contaminanti atmosferici, con importanti benefici per la qualità dell'aria. Esistono vari modi per ridurre le emissioni di un deshidratatore, tra cui: regolare la velocità di circolazione del liquido di glicole; indirizzare il gas venduto a un calorifero per il glicole, utilizzare un condensatore per catturare i COV più pesanti e tossici e convogliare le emissioni a un quemador, un antorcha o un inceneritore.