O mito de que o gás é "energia limpa"

O mito do gás natural "limpo" está contaminando o debate sobre o futuro energético dos Estados Unidos.

Dada a rejeição generalizada do carvão pelo público — o combustível fóssil mais poluente, que merece a reputação que conquistou — a indústria do gás tem se esforçado para apresentar seu produto como um combustível “alternativo” de energia “limpa”. Demonstrando o sucesso de suas campanhas de lobby e publicidade, até mesmo o governo federal se refere cada vez mais ao gás como um combustível “limpo” [1] e “alternativo” [2] . O presidente Barack Obama aderiu ao mito, incluindo o gás natural em sua definição de “fontes de energia limpa” em seu discurso sobre o Estado da União de 2011. [3]

O gás, um combustível fóssil poluente, é derivado de fontes não renováveis ​​de material orgânico formado há milhões de anos. [4] Ele é extraído da terra por meio de procedimentos invasivos, ameaçando a saúde pública e o meio ambiente, especialmente em áreas do país com muita atividade de perfuração. [5]

A produção, o transporte e a queima de gás natural geram poluição atmosférica significativa. O metano, principal componente do gás natural, é um potente gás de efeito estufa ( GEE ), mais de 20 vezes mais eficaz na retenção de calor na atmosfera do que o dióxido de carbono (CO₂ ) . [6] Outras emissões do gás natural incluem dióxido de carbono (CO₂ ) , dióxido de enxofre (SO₂ ) , óxidos de nitrogênio (NOₓ ) , monóxido de carbono (CO), partículas, compostos orgânicos voláteis (COVs ) , incluindo benzeno, e outros poluentes. [7]

De fato, em áreas rurais e urbanas do oeste dos Estados Unidos, onde as operações de perfuração de petróleo e gás são abundantes, a qualidade do ar é significativamente impactada, particularmente pelo ozônio troposférico (smog). [8] A Associated Press relatou recentemente que a qualidade do ar do Wyoming é pior do que a de Los Angeles devido à exploração de gás. [9] Há indícios crescentes de que as operações de perfuração na região de xisto Marcellus, no leste dos EUA, também representam preocupações com a poluição do ar. [10] A poluição atmosférica proveniente da perfuração pode viajar até 320 quilômetros (200 milhas) da área de produção de gás, causando danos generalizados à saúde humana e ambiental. [11]

Impactos climáticos do desenvolvimento de gás não convencional

Devido à ameaça cada vez mais urgente representada pelas mudanças climáticas globais, o gás natural é frequentemente promovido como uma fonte de energia intermediária ideal (ou “combustível de transição”) na transição do carvão e do petróleo para as energias renováveis. Mas, como o Conselho de Presidentes de Sociedades Científicas — que representa 1.4 milhão de cientistas de mais de 150 disciplinas científicas — relatou ao governo Obama em maio de 2010, “algumas fontes de energia de transição que são atualmente incentivadas na transição de sistemas de energia fóssil emissores de GEE receberam análises científicas inadequadas antes da implementação, e estas podem ter emissões de GEE e custos ambientais maiores do que geralmente se imagina”. O desenvolvimento de gás não convencional a partir de depósitos de xisto, alerta o Conselho, é um “exemplo em que a política precedeu o estudo científico adequado”. [12]

O tema dos impactos climáticos associados à produção de gás a partir de depósitos não convencionais tem recebido pouca atenção científica. No entanto, os poucos estudos realizados contradizem fortemente a noção popularizada de que o gás é uma fonte de energia limpa.

Dióxido de Carbono

O desenvolvimento de depósitos de gás não convencional é uma atividade que consome muita energia. As enormes quantidades de equipamentos pesados ​​necessários para bombear água e criar a pressão de perfuração adequada para extrair gás do xisto produzem emissões significativas. A construção de plataformas de poços, a coleta de água e o descarte de resíduos acarretam emissões relacionadas ao transporte. Grande parte da produção em uma plataforma de poço não convencional, como perfuração horizontal e fraturamento hidráulico, é alimentada por motores a diesel poluentes. [13]

O Centro Tyndall para Pesquisa sobre Mudanças Climáticas estima que as emissões de CO₂ da perfuração de gás equivalem a 15 kg de CO₂ por pé perfurado, considerando apenas o uso de motores a diesel. [14] As profundidades dos poços no xisto Marcellus, que são notavelmente profundas, podem atingir até 8,000 pés verticalmente e outros 11,000 pés horizontalmente. [15] Um poço com comprimento total de 19,000 pés produziria 285,000 kg (285 toneladas métricas) de CO₂ apenas com motores a diesel. Ao calcular as emissões de CO₂ associadas , os poços não convencionais são diferenciados dos poços convencionais por dois motivos: maior distância do poço devido à perfuração horizontal e, mais importante, à fratura hidráulica.

O Centro Tyndall relata que a fraturação hidráulica é a principal fonte de emissões de CO2 da perfuração de gás não convencional. As emissões elevadas de CO2 estão ligadas ao processo de fraturação movido a motor, incluindo a mistura de produtos químicos de fraturação e areia bombeada do armazenamento, e a compressão de alta pressão, injeção e recuperação de materiais para dentro e para fora do poço. [16]

Após calcular as principais emissões de CO₂ da extração de gás de xisto, o Tyndall Centre estima que um único poço perfurado para gás não convencional emitirá entre 348 e 438 toneladas métricas de CO₂ . Embora esse valor seja elevado, ele reflete apenas uma parte das emissões de CO₂ e não contabiliza todo o espectro de emissões de gases de efeito estufa ( GEE ) provenientes da perfuração de gás não convencional.

Além da questão das emissões de CO₂ , crescem as preocupações com relação ao principal componente do gás: o metano. O metano liberado é uma enorme fonte adicional de emissões de gases de efeito estufa provenientes da extração de gás.

Metano

De acordo com uma recente análise do ciclo de vida realizada por uma equipe de cientistas da Universidade Cornell, liderada pelo professor Robert W. Howarth, o gás não convencional — particularmente quando extraído do xisto por meio de fraturamento hidráulico — provavelmente representa uma ameaça ainda maior às mudanças climáticas do que o carvão e o petróleo, outros combustíveis fósseis poluentes. Devido às substanciais emissões de metano provenientes da extração, processamento e transporte, o gás não convencional pode ter um impacto geral maior sobre os gases de efeito estufa do que se imaginava anteriormente.

Howarth e seus coautores sustentam que, quando esses aspectos dos ciclos de vida são considerados, “a grande pegada de GEE do gás de xisto mina a lógica de seu uso como combustível de transição nas próximas décadas, se o objetivo for reduzir o aquecimento global”. [17]

A análise mais recente conduzida pela equipe de Howarth em Cornell, publicada recentemente no periódico científico revisado por pares Climatic Change Letters, afirma que em um horizonte de tempo de 20 anos “a pegada de GEE para o gás de xisto é pelo menos 20% maior e talvez mais que o dobro daquela do carvão quando expressa por quantidade de energia disponível durante a combustão”. [18]

O professor Howarth calcula que a extração, o processamento e o transporte de gás natural, quando considerados em conjunto com os vazamentos de metano, colocam o gás natural à frente de outros combustíveis fósseis em termos de emissões totais de gases de efeito estufa. “A principal mensagem do estudo”, diz o professor Howarth, “é que se fizer um estudo de integração de 20 anos após o desenvolvimento do gás, o gás de xisto é pior do que o gás convencional e, na verdade, pior do que o carvão e pior do que o petróleo.” [19]

A equipe de Cornell alertou políticos e a indústria contra uma mudança em larga escala para o gás natural, advertindo que a corrida para desenvolver reservas de gás não convencionais sem considerar o impacto total do processo pode trazer consequências terríveis para o clima global. O aumento previsto na produção de gás nos EUA preocupa alguns analistas, que temem que o gás não substitua outras fontes de combustíveis poluentes, como o carvão, mas seja usado em conjunto com outras fontes, contribuindo ainda mais para o crescimento do consumo total de combustíveis fósseis. [20] Apesar do rápido aumento nas taxas de produção doméstica, alguns líderes do setor admitem que os EUA, devido à crescente demanda por energia, continuarão sendo um importador líquido de gás. [21] O estudo de Cornell não fornece uma resposta definitiva sobre a questão do metano, mas levanta preocupações suficientes para justificar tanto uma moratória imediata na emissão de novas licenças de fraturamento hidráulico para empresas de gás quanto a necessidade urgente de estudos adicionais.

Ataques da indústria contra a ciência

Quando o Dr. Howarth divulgou a primeira versão da análise de sua equipe na primavera de 2010, a indústria do gás não tardou a atacá-la. [22] Embora a equipe de Howarth tenha baseado sua análise inicial em grande parte em estimativas do governo federal sobre vazamento de metano, [23] afirmando que 1.5% de todo o gás natural consumido escapa como emissões fugitivas, Howarth admitiu abertamente que seu trabalho era uma análise provisória e que seriam necessários esclarecimentos adicionais. A pesquisa científica nessa área é difícil devido à falta geral de dados e monitoramento. Os números de emissões são mais conhecidos na indústria do carvão do que na indústria do gás por uma série de razões, “uma das quais é que o metano é regulamentado na indústria de mineração de carvão e não na indústria do gás natural”, de acordo com o Dr. Howarth. [24]

No entanto, descobriu-se que suas suposições iniciais sobre o vazamento de metano do gás de xisto — e as próprias estimativas da EPA — eram muito inferiores à realidade, subestimando significativamente o vazamento de metano do gás de xisto extraído por meio de fraturamento hidráulico. Aparentemente, a EPA não havia levado em consideração anteriormente as emissões totais das extensas redes de produção, processamento, ventilação e transporte usadas para atender aos poços de gás natural. [25] A EPA agora alerta que seu relatório oficial de 1996, Emissões de Metano da Indústria de Gás Natural, “subestimou significativamente” as fontes de emissão. [26]

Os números de emissões revisados ​​da EPA corroboraram as alegações de Howarth de que as emissões fugitivas de metano são um problema sério e devem ter sérias implicações para o nosso interesse no gás como combustível de transição. Agora se sabe que fontes de emissão anteriormente não examinadas contribuem com quantidades enormes de metano para a atmosfera, em taxas milhares de por cento maiores do que as contabilizadas anteriormente. [27]

A equipe do Dr. Howarth revisou seus próprios números para incorporar os novos dados da EPA e sua análise recente reflete essa taxa de emissões mais surpreendente: “Somando todas as perdas estimadas, calculamos que, durante o ciclo de vida de um poço de gás de xisto médio, de 3.6 a 7.9% da produção total do poço é emitida para a atmosfera como metano. Isso é pelo menos 30% a mais e talvez mais que o dobro das emissões de metano do ciclo de vida que estimamos para o gás convencional.” [28]

Essas emissões mais elevadas do gás de xisto não convencional são significativamente maiores do que as do gás convencional “devido às emissões de metano com fluidos de refluxo e da perfuração de poços durante a completação do poço”. [29] Os poços convencionais não apresentam refluxo porque não são perfurados hidraulicamente e são completados sem uma fase de perfuração. Somente na fase de refluxo, onde uma mistura de metano e fluidos de fraturamento retorna à superfície, os poços não convencionais perdem entre 0.6 e 3.2 por cento de sua produção de gás ao longo da vida útil. [30]

Uma vez que o poço esteja pronto para a produção, a fase de perfuração envolve a remoção dos tampões, permitindo que o gás anteriormente contido flua. Uma perda adicional de 0.33% da produção de gás ao longo da vida útil é perdida durante esta fase. [31]

O Dr. Anthony Ingraffea, da Universidade Cornell, especialista em fraturamento hidráulico e um dos autores do relatório de Howarth, afirma que a pegada de carbono da produção de gás, tanto convencional quanto não convencional, nunca foi devidamente avaliada. No entanto, as diferenças entre a perfuração convencional e a não convencional são significativas, diz Ingraffea, devido ao aumento drástico no tamanho dos poços não convencionais. Os poços não convencionais têm um comprimento total maior do que os poços convencionais, devido às suas extensões laterais subterrâneas.

Esse maior comprimento total significa que os poços de gás não convencional exigem equipamentos de perfuração mais numerosos e pesados, maior tempo de perfuração, maior probabilidade de problemas durante a perfuração e mais ventilação durante o processo. Além disso, esses poços mais longos requerem equipamentos de fraturamento hidráulico mais numerosos e pesados, mais estágios e maior volume por estágio, mais tampões e períodos de perfuração mais longos.

Além disso, é importante notar que essas operações de perfuração em grande escala produzem mais resíduos de refluxo e água produzida, o que, por sua vez, significa maiores volumes de resíduos por períodos mais longos e mais ventilação e queima de gás. [32]

Grande parte do metano que escapa é liberado durante a preparação do poço, antes que ele entre em produção. Durante a perfuração, o refluxo e após cada etapa de fraturamento hidráulico, a produção de gás ainda não é possível e, portanto, segundo Ingraffea, o gás fugitivo é liberado na atmosfera ou queimado na chama. Os perfuradores frequentemente encontram bolsas de metano em profundidades rasas, que fluem diretamente para o poço. Esse metano inicial também precisa ser liberado na atmosfera ou queimado na chama.

“Devo salientar”, acrescenta, “que existem muitos países no mundo onde a queima de gás é ilegal.” [33]

Quando as empresas queimam gás, elas não apenas desperdiçam gás por meio de práticas ineficientes, gás pelo qual os proprietários de terras não são pagos, mas também emitem gases de efeito estufa potentes diretamente na atmosfera, desperdiçando-os. Para manter suas estimativas conservadoras, a equipe de Cornell calculou que a indústria do gás divide seus gases residuais igualmente entre ventilação e queima.

Devido à escassez de dados sobre emissões de metano, a equipe também excluiu a liberação superficial de gás, acidentes, incidentes e a migração de metano ao redor do poço e para cima do poço antes da produção. Isso significa que as taxas de emissão alarmantes apresentadas pelo estudo podem ser menores do que a realidade.

Uma análise detalhada do metano é essencial para a compreensão do potencial de aquecimento global ( GWP ) desse gás, afirma o professor Howarth, pois o metano interage com a atmosfera de maneira diferente do dióxido de carbono. É importante ressaltar que as descobertas da equipe de Cornell são baseadas em dados limitados e precisam ser replicadas por estudos científicos adicionais.

Os dados sobre emissões fugitivas de metano provenientes do carvão e do petróleo também não foram devidamente avaliados. Todas as indústrias extrativas de combustíveis fósseis deveriam ser obrigadas a coletar e divulgar dados completos sobre emissões fugitivas. Até que isso aconteça, muita incerteza persistirá.

Como o GWP ( Potencial de Aquecimento Global) é a “influência integrada de um gás em comparação com o dióxido de carbono no aquecimento global durante um período de tempo definido”, o período de tempo influencia a forma como se compreende um determinado gás. No caso do metano, Howarth afirma que o horizonte temporal é crucial, “porque o metano não permanece na atmosfera tanto tempo quanto o dióxido de carbono”.

O metano permanece na atmosfera por cerca de uma década, o dióxido de carbono permanece na atmosfera por cerca de um século. Portanto, em um curto período, logo após a emissão, o metano é um gás de efeito estufa incrivelmente potente, mas ao longo de um século ele desaparece.” [34]

Howarth realizou dois cálculos básicos em sua análise de metano, um de acordo com um período de 100 anos e outro de acordo com um período de 20 anos. Os valores padrão indicam que o metano é 21 vezes mais potente que o CO₂ em uma escala de 100 anos e 72 vezes mais potente em uma escala de 20 anos. Esses valores, diz Howarth, foram recentemente revisados ​​para 33 e 105, respectivamente, novos valores que o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas recomendou que Howarth seguisse. [35]

O metano, segundo novas pesquisas, além de ter um alto potencial de aquecimento, na verdade impede o resfriamento atmosférico devido aos efeitos indiretos que o gás tem na formação de aerossóis na atmosfera. [36] Compreender esses tipos de efeitos integrados em um horizonte de tempo mais curto é necessário, diz Howarth, “porque queremos resolver as mudanças climáticas agora e precisamos nos preocupar com esses aspectos de curto prazo”. [37] A equipe de Cornell questiona a noção de que o gás de xisto possa ser considerado “limpo”. Muito pior do que o carvão para o clima nas próximas duas décadas, e tão ruim quanto o carvão no próximo século, o gás não convencional não se apresenta mais como um combustível “de transição” viável, conclui a equipe de Howarth.

A decisão da EPA , em novembro de 2010, de monitorar mais rigorosamente o metano fugitivo da indústria de petróleo e gás deve-se às taxas de emissão da indústria, que se comparam a 40 milhões de carros de passageiros anualmente. [38] Desde 1º de janeiro de 2011, a indústria de petróleo e gás natural é obrigada a relatar vazamentos de metano de todas as suas operações. É possível que esses relatórios da indústria contribuam para estimativas ainda maiores de metano fugitivo.

Apesar de sua reputação enganosa de ser "limpo" e "abundante", o gás é uma fonte de energia poluente e não renovável. Em seu recente depoimento perante o Comitê Permanente de Recursos Naturais do Canadá, o Dr. Ingraffea afirmou que:

Mas esses impactos potenciais não receberam a devida consideração e a nação já se comprometeu, de certa forma, com um futuro dependente de gás. “O que esperamos fazer com este estudo”, diz Ingraffea, “é estimular a ciência que deveria ter sido feita antes que, na minha opinião, os planos de negócios corporativos se sobrepusessem à estratégia energética nacional.” [40]

A crítica mina o ímpeto da indústria do gás, acabando por desinflar a ideia de que o gás deveria se tornar o combustível de transição do país rumo a um futuro de energia renovável. De fato, cada dia que a sociedade adia a transição para um sistema de produção de energia verdadeiramente limpo e renovável representa um retrocesso na luta contra as mudanças climáticas globais. Todos os combustíveis fósseis são poluentes, representam uma ameaça à saúde pública e ao meio ambiente, e são más notícias para o clima global.