9 آگوست 2021، توسط اندرو مایرز، دانشگاه استنفورد – یک هواپیمای بدون سرنشین در کلرادو برای جستجوی متان بو می‌کشد. اعتبار: شان اف باگز / صندوق دفاع از محیط زیست
وقتی دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه استنفورد، جف رادرفورد، دوره دکتری خود را در سال 2018 آغاز کرد، تعیین مقدار متان وارد شده به جو از عملیات استخراج نفت و گاز – که عمدتاً به دلیل فراکینگ بود – به یک موضوع اصلی اختلاف تبدیل شده بود. ردیابی این گاز مضر گلخانه‌ای به عهده سازمان حفاظت محیط زیست است.
EPA برای کمک به ممیزی خود، از مدل‌های رایانه‌ای استفاده می‌کند که از رویکرد از پایین به بالا استفاده می‌کنند و تعداد کل سر چاه‌ها، مخازن ذخیره سازی، طول خط لوله و سایر منابع متان را شمارش و حساب می‌کنند و متوسط انتشار سالانه به ازای هر جزء را اعلام می‌کنند. جمع بندی همه آن‌ها را موجودی می‌نامند.
تنها مشکل این است که سازمان‌های دیگر که از رویکرد «از بالا به پایین» استفاده می‌کردند-با استفاده از تصویربرداری ماهواره‌ای یا اندازه گیری اتمسفر برای محاسبه کل میزان انتشار متان-می‌گفتند که EPA تا نصف میزان را از دست داده است.
رادرفورد در مورد انگیزه‌ای که او و آدام برانت، مشاور و استاد مهندسی منابع انرژی، برای ایجاد یک مدل جدید ایجاد کرده‌اند، می‌گوید: «نتیجه رویکردهای از بالا به پایین این بود که میزان کل انتشارات دو برابر برآورد سازمان حفاظت محیط زیست بود، اما دلیل آن مشخص نبود.» درمقاله‌ای که در 5 اوت در Nature Communications منتشر شد، مدل آن‌ها سعی می‌کند فاصله بین رویکردهای بالا به پایین و پایین به بالا را پر کند.
براندت، که همچنین مدیر طرح گاز طبیعی استانفورد است، می‌گوید: «اگر مدل‌های مبتنی بر انتشارات ما که برای تصمیم گیری‌های مهم مربوط به آب و هوا استفاده می‌کنیم درست نباشد، این یک مشکل بزرگ است.»
برانت و رادرفورد مانند EPA از رو به پایین به بالا استفاده می‌کنند، اما با استفاده از آخرین داده‌های سطح مولفه، مقدار واقعی متان را با دقت بیشتری جدول بندی می‌کنند. داده‌هایی که رادرفورد و براندت در مدل خود استفاده کرده‌اند با نمونه گیری مستقیم از اجزای مختلف صنعت نفت و گاز که به احتمال زیاد متان در – اتصالات، دریچه‌ها و دریچه‌های روی چاه‌ها، مخازن ذخیره سازی و غیره در حال خروج است جمع آوری شده است.
رادرفورد می‌گوید: «ما از رویکرد بسیار مشابه به عنوان EPA، اما با داده‌های زمینه‌ای متفاوت استفاده می‌کنیم. موجودی EPA و مدل سازی آن‌ها در واقع بسیار خوب است و دو سال طول کشید تا آن را بفهمم و سعی کنم بر اساس آن کار کنم.»
نتایج حاصل از مدل جدید تقریباً به آنچه مدل سازان از بالا به پایین گفته‌اند تفاوت دارد. برآوردهای کنونی کم است و مدل برانت و رادرفورد در حاشیه خطای موجودی از بالا به پایین قرار می‌گیرد.
رادرفورد گفت، یکی از منابع اصلی این انتشارات مفقود شده، مخازن ذخیره مایعات است. برخی از انتشارات عمدی هستند و متان محلول تحت فشار با کاهش فشار خارج می‌شود. رادرفورد قیاس کرد: «مثل این است که یک آبجو باز کنید. مادامی که فشار کافی وجود داشته باشد مایع است، اما اگر فشار را رها کنید، گاز به سرعت خارج می‌شود. اما بیشتر به خطاهای اپراتور برمی‌گردد، مانند زمانی که یک تکنسین به طور تصادفی دریچه‌ای را باز می‌گذارد یا تجهیزات جداکننده از کار می‌افتد. ترکیب این دو منجر به انتشار گازهای گلخانه‌ای بسیار زیاد از مخازن ذخیره می‌شود، اگرچه ذخیره‌سازی تنها یک جزء در بین بسیاری از مواردی است که رادرفورد و براندت آن را نشان می‌دهند».
براندت گفت که بر مبنای موجودی جدید متان آن‌ها دو مورد مهم است. اولین مورد آگاهی است. این یک کمبود کلیدی در مدل سازی فعلی است که برای اتخاذ تصمیمات مهم زیست محیطی مورد استفاده قرار می‌گیرد و فعالیت‌های خاصی را که باید برای اصلاح یا تنظیم هدف قرار گیرند، برجسته می‌کند. به گفته وی، هدف این نیست که مدل‌های موجود را جایگزین کنیم، بلکه ارائه یک ابزار پایه مفید است که بر اساس آن می‌توان اصلاحاتی را در این مدل‌ها ایجاد کرد تا موجودی‌های آینده دقیق‌تر شود.
برای این منظور، رادرفورد در حال مذاکره با تنظیم کننده‌های ایالتی و فدرال و همچنین تولیدکنندگان نفت و گاز در مورد یافته‌های مدل جدید و نحوه استفاده آن‌ها از درس‌های آموخته شده است.
رادرفورد می‌گوید: «تشخیص اینکه مشکلی وجود دارد به خودی خود مفید است. اما، فراتر از آن، مدل ما گام‌های واضحی را برای بهبود موجودی ما ارائه می‌دهد و راه‌هایی که اپراتورها می‌توانند شیوه‌های خود را تنظیم کنند که واقعاً می‌تواند در کاهش میزان ورود متان به آسمان تفاوت ایجاد کند.» https://techxplore.com
