التكاليف البيئية للتكسير المائي

حفر الغاز الطبيعي بكسر هيدروليكي أفقي كبير الحجم (يشار إليه فيما بعد باسم التكسير) انفجر على الطاقة المشهد في السنوات الخمس أو الست الأخيرة ، وقد أدى الوعد بمخازن واسعة من الغاز الطبيعي تحت التربة الأمريكية إلى اندفاع حقيقي للغاز الطبيعي. بمجرد تطوير التكنولوجيا ، ظهرت منصات الحفر الجديدة في جميع أنحاء المناظر الطبيعية في بنسلفانيا وأوهايو ووست فرجينيا وتكساس ووايومنغ. يشعر الكثيرون بالقلق من العواقب البيئية لهذا النهج الجديد للحفر. فيما يلي بعض تلك المخاوف.

أثناء عملية الحفر ، يتم سحب كميات كبيرة من الصخور المطحونة ، الممزوجة بطين الحفر والمحلول الملحي ، من البئر ونقلها خارج الموقع. ثم يتم دفن هذه النفايات في مدافن النفايات. إلى جانب حجم النفايات الكبير الذي يحتاج إلى استيعابه ، فإن القلق من قطع الحفر هو وجود مواد مشعة تحدث بشكل طبيعي فيها. يمكن العثور على الراديوم واليورانيوم في قطع الحفر (والمياه المنتجة - انظر أدناه) من نسبة الآبار ، وهذه العناصر تتسرب في النهاية من مدافن النفايات إلى الأرض والسطح المحيط بها مياه.

بمجرد حفر البئر ، يتم ضخ كميات كبيرة من الماء في البئر عند ضغط مرتفع جدًا لكسر الصخور التي يوجد بها الغاز الطبيعي. خلال عملية تكسير واحدة على بئر واحدة (يمكن تكسير الآبار عدة مرات على مدى عمرها) ، يتم استخدام 4 ملايين غالون من الماء في المتوسط. يتم ضخ هذه المياه من الجداول أو الأنهار وشحنها إلى الموقع ، أو شراؤها من مصادر المياه البلدية ، أو إعادة استخدامها من عمليات التكسير الأخرى. ويشعر الكثيرون بالقلق من عمليات سحب المياه المهمة هذه ، ويساورهم القلق من أنها قد تخفض منسوب المياه الجوفية في بعض المناطق ، مما يؤدي إلى جفاف الآبار وتدهور موائل الأسماك.

تتم إضافة قائمة طويلة ومتنوعة من الإضافات الكيميائية إلى الماء في عملية التكسير. إن سمية هذه المضافات متغيرة ، ويتم إنشاء العديد من المركبات الكيميائية الجديدة أثناء عملية التكسير مع انهيار بعض المكونات المضافة. بمجرد عودة ماء التكسير إلى السطح ، يجب معالجته قبل التخلص منه (انظر التخلص من المياه أدناه). تمثل كمية المواد الكيميائية المضافة جزءًا صغيرًا جدًا من الحجم الكلي لمياه التكسير (حوالي 1 ٪). ومع ذلك ، فإن هذا الجزء الصغير للغاية ينتقص من حقيقة أنه يتم استخدام كميات كبيرة إلى حد ما. بالنسبة لبئر تتطلب 4 ملايين جالون من الماء ، يتم ضخ حوالي 40.000 جالون من الإضافات. تحدث أكبر المخاطر المرتبطة بهذه المواد الكيميائية أثناء نقلها ، حيث يجب على شاحنات الصهاريج استخدام الطرق المحلية لإحضارها إلى منصات الحفر. أي حادث ينطوي على محتويات منسكبة سيكون له عواقب وخيمة على السلامة العامة والبيئية.

تتدفق نسبة كبيرة من الكميات الهائلة من المياه التي يتم ضخها في البئر إلى أعلى عندما يبدأ البئر في إنتاج الغاز الطبيعي. إلى جانب المواد الكيميائية المتكسرة ، يعود المحلول الملحي الموجود بشكل طبيعي في الطبقة الصخرية أيضًا. وهذا يمثل كمية كبيرة من السائل الذي يتم إطلاقه في بركة مبطنة ، ثم يتم ضخه في الشاحنات ونقله إما لإعادة تدويره لعمليات الحفر الأخرى ، أو ليتم معالجته. هذه "المياه المنتجة" سامة وتحتوي على مواد كيميائية للتكسير وتركيزات عالية من الملح ، وأحيانًا مواد مشعة مثل الراديوم واليورانيوم. المعادن الثقيلة من الصخر الزيتي تثير القلق أيضًا: ستحتوي المياه المنتجة على الرصاص والزرنيخ والباريوم والسترونتيوم على سبيل المثال. تحدث الانسكابات من برك الاحتفاظ الفاشلة أو عمليات النقل الفاشلة للشاحنات ولها تأثير على الجداول المحلية والأراضي الرطبة. ثم ، فإن عملية التخلص من المياه ليست تافهة.

طريقة واحدة هي آبار الحقن. يتم حقن المياه العادمة في الأرض على أعماق كبيرة تحت طبقات صخرية غير منفذة. يُعزى الضغط العالي للغاية المستخدم في هذه العملية إلى أسراب الزلازل في تكساس وأوكلاهوما وأوهايو. الطريقة الثانية التي يمكن التخلص من تكسير مياه الصرف الصحي بها في مصانع معالجة مياه الصرف الصناعي. كانت هناك مشاكل مع المعالجات غير الفعالة في محطات معالجة المياه البلدية في بنسلفانيا ، لذلك انتهت هذه الممارسة الآن ولا يمكن استخدام سوى محطات المعالجة الصناعية المعتمدة.

الآبار العميقة المستخدمة في التكسير المائي الأفقي مبطنة بغلاف فولاذي. في بعض الأحيان تفشل هذه الأغلفة ، مما يسمح للكيماويات المتكسرة أو المحاليل الملحية أو الغاز الطبيعي بالهروب إلى طبقات الصخور الضحلة والمياه الجوفية الملوثة بشدة التي قد تصل إلى سطح استخدامها يشرب الماء. مثال على هذه المشكلة ، موثقة من قبل وكالة حماية البيئة ، هو بافيليون (وايومنغ) قضية تلوث المياه الجوفية.

الميثان هو مكون رئيسي للغاز الطبيعي وقوي للغاية غازات الدفيئة. يمكن أن يتسرب الميثان من أغلفة التالفة أو رؤوس الآبار أو قد يتم تنفيسها خلال بعض مراحل عملية التكسير. مجتمعة ، هذه التسريبات لها تأثيرات سلبية كبيرة على المناخ.

انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن حرق الغاز الطبيعي أقل بكثير من كمية الطاقة المنتجة من حرق النفط أو الفحم. قد يبدو الغاز الطبيعي بعد ذلك بديلاً جيدًا بشكل معقول لمزيد من ثاني أكسيد الكربون₂ الوقود المكثف. المشكلة هي طوال دورة إنتاج الغاز الطبيعي بالكامل ، يتم إطلاق كمية كبيرة من غاز الميثان، مما أدى إلى إبطال بعض أو كل مزايا تغير المناخ يبدو أن الغاز الطبيعي يمتلك الفحم. نأمل أن تقدم الأبحاث المستمرة إجابات عن الأقل ضررًا ، ولكن ليس هناك شك في أن التعدين وحرق الغاز الطبيعي ينتج كميات كبيرة من غازات الاحتباس الحراري وبالتالي يساهم في تغير المناخ العالمي.

تتقاطع منصات الآبار والطرق الموصلة وبرك المياه العادمة وخطوط الأنابيب مع المناظر الطبيعية في المناطق المنتجة للغاز الطبيعي. هذه تفتت المناظر الطبيعية، وتقليل حجم بقع موائل الحياة البرية ، وعزلها عن بعضها البعض ، والمساهمة في الموائل الضارة الحافة.

إن عملية التكسير للغاز الطبيعي في الآبار الأفقية هي عملية مكلفة لا يمكن إجراؤها اقتصاديًا إلا بكثافة عالية ، وتصنيع المناظر الطبيعية. الانبعاثات والضوضاء من شاحنات الديزل ومحطات الضواغط لها تأثيرات سلبية على جودة الهواء المحلي ونوعية الحياة بشكل عام. يتطلب التكسير كميات كبيرة من المعدات والمواد التي يتم تعدينها أو إنتاجها بتكاليف بيئية عالية ، ولا سيما الفولاذ و رمل فارك.

• على الصعيد المحلي ، فإن البصمة البرية من عمليات التكسير ، خاصة بمجرد إنشاء البئر وذهب جهاز الحفر ، أصغر من مناجم شريط الفحم ، مناجم إزالة قمة الجبل ، أو رمال القطران مجالات. على الرغم من ذلك ، فإن بصمة الآلاف من الآبار وخط الأنابيب على طول المنطقة بأكملها تضيف.
• يسمح لنا الغاز الطبيعي من Marcellus أو Barnett أو أي رواسب صخرية أخرى في أمريكا الشمالية بالاعتماد على مصدر محلي للطاقة. وهذا يعني استهلاك طاقة أقل في نقل الوقود الأحفوري من الخارج ، والأهم من ذلك الحفاظ على القدرة على فرض ضوابط بيئية أكثر صرامة على عملية إنتاج الطاقة بأكملها.

مصدر

دوجان هاس ، د. روس ، ود. ألمون. 2013. العلم تحت السطح: دليل قصير جدًا إلى Marcellus Shale. معهد بحوث الحفريات.