Methaanemissies van offshore olie- en gasplatforms kunnen systematisch in kaart worden gebracht met behulp van een op zonnestralen gebaseerde teledetectiemethode, hebben onderzoekers uit de VS aangetoond. Hun nieuwe aanpak kan bijdragen aan de inspanningen om de methaanuitstoot te verminderen en de nationale emissie-inventarissen te verbeteren.

Methaan, een krachtig broeikasgas, levert een belangrijke bijdrage aan de klimaatverandering. Uit eerder onderzoek is gebleken dat ten minste 20% van de door mensen veroorzaakte methaanemissies afkomstig zijn van olie- en gasproductie. Deze kunnen zowel het gevolg zijn van normale werking als storingen of lekkages.

Hoewel het vrijkomen van methaan uit onshore olie- en gasfaciliteiten goed is bestudeerd, is er weinig inzicht in de emissies van offshore platforms, ondanks het feit dat deze faciliteiten bijdragen aan ongeveer 30% van alle olie- en gasproductie. Huidige schattingen van methaanemissies zijn vaak onbetrouwbaar - en ze houden geen rekening met scheve emissies waarbij een klein deel van de apparatuur verantwoordelijk is voor een groot deel van de emissies.

Offshore-uitdagingen

Observatiestudies zijn ondertussen moeilijk gezien de afgelegen locaties van offshore-platforms. Boten kunnen vaak niet dicht genoeg bij platforms komen en kunnen verhoogde emissiepluimen niet nauwkeurig detecteren. Vliegtuigen die zijn uitgerust met gasanalysatoren kunnen methaan detecteren, maar zijn meestal niet in staat bronnen met de vereiste nauwkeurigheid te lokaliseren. Vliegtuigen en satellieten gewapend met beeldvormende spectrometers bieden een hogere ruimtelijke resolutie, maar ze worstelen met de detectie van gassporen boven de oceaan omdat water een erg donker oppervlak is in de methaanabsorptiebanden.

Om deze tekortkomingen aan te pakken atmosferische wetenschapper Alana Ayasse van de Universiteit van Arizona en Carbon Mappers en collega's hebben het potentieel aangetoond van een teledetectiemethode die werkt door de glinstering van de zon op het wateroppervlak vast te leggen. Dit zorgt voor voldoende gereflecteerde straling om een ​​methaansignaal te onderscheiden.

"We bereiken dit door het vliegtuig op het juiste moment en op de juiste plaats te kantelen, zodat de hoek van de sensor - gemonteerd op het vliegtuig - in dezelfde hoek staat als de zon en in lijn is met het doelwit", legt Ayasse uit.

Louisiana-studie

In 2021 gebruikte het team deze techniek om in de loop van de tijd de emissies te analyseren van meer dan 150 offshore, ondiep water olie-/gasbronnen en productieplatforms in de Golf van Mexico, voor de kust van Louisiana. Het onderzoek omvatte ongeveer 8% van alle dergelijke voorzieningen in de regio.

De onderzoekers toonden niet alleen de doeltreffendheid aan van de sun glint-methode voor het op afstand detecteren van methaanuitstoot, maar ze konden ook onthullen dat de emissies van de offshore-platforms over het algemeen zowel hoger lijken te zijn in verhouding tot de productie als persistenter dan die van onshore olie- en gasbassins. Bovendien waren de emissies zeer scheef, merkte het team op, waarbij de meeste afkomstig waren van opslagtanks en ontluchtingsbomen.

Dit werk is een grote stap in de richting van volledige operationele monitoring van offshore-producties over grote gebieden wereldwijd

Alana Ayasse

"Hoewel er een paar eerdere eenmalige experimentele detecties van methaan boven de oceaan zijn geweest, is dit werk een grote stap in de richting van volledige operationele monitoring van offshore-producties over grote gebieden wereldwijd", legt Ayasse uit. Deze capaciteit, zegt ze, is van vitaal belang voor het informeren van emissiereductie-inspanningen. De onderzoekers wijzen er bijvoorbeeld op dat de normale werking van een overdrukventiel verantwoordelijk kan zijn voor intermitterende methaanemissies uit een opslagtank, maar een meer aanhoudende afgifte kan een aanwijzing zijn dat een klep vastzit en gerepareerd moet worden.

"We hebben met proefprogramma's in Californië aangetoond dat het delen van methaangegevens met hoge resolutie met onshore olie- en gasexploitanten direct kan leiden tot vrijwillige lekreparatie", zegt Ayasse. "Migratie op de lange termijn vereist veel actoren en veel bewegende delen, maar het hebben van goede gegevens is van fundamenteel belang voor dit alles."

Satelliet inzet

Atmosferische fysicus Debra Wunch van de Universiteit van Toronto, die niet betrokken was bij het onderzoek, zegt dat het onderzoek verder bewijs levert dat, om vooruitgang te boeken bij het verminderen van de methaanuitstoot, de gerapporteerde emissies moeten worden geverifieerd en gecontroleerd. "Door glintmetingen boven water te gebruiken, kunnen we de volgende generatie methaansatellieten gebruiken om offshore olie- en gasproductie op te nemen in onze atmosferische monitoring, een voorheen moeilijke bron van emissies om te monitoren."

Grant Allen, zegt een atmosferische fysicus aan de Universiteit van Manchester: "De studie bevestigt de bevindingen van eerdere veldprojecten onder leiding van metingen, die consistent hebben aangetoond dat een klein aantal faciliteiten (onshore en offshore) doorgaans verantwoordelijk zijn voor de grote meerderheid van de methaanemissies - zogenaamde superemitterfaciliteiten. De redenen hiervoor kunnen vaak te wijten zijn aan een slechte operationele praktijk of een mogelijk niet-geïdentificeerde of ongewenste ontluchting (vluchtige emissie genoemd). Het op deze manier identificeren van superuitstoters kan helpen om gericht snel in te grijpen om verdere emissies te voorkomen en te leiden tot gerichter emissiebeleid en -regelgeving.”

Nauwkeurige inventarissen

Allen wijst er ook op dat het rechtstreeks meten van methaanemissies ons kan helpen bij het identificeren van fouten in nationale inventarissen van broeikasgasemissies en door de exploitant gerapporteerde emissieschattingen. Het eerste is belangrijk om regeringen ter verantwoording te roepen voor doelstellingen voor het terugdringen van klimaatemissies en stelt ons in staat om emissie- en klimaatveranderingstrajecten nauwkeurig te modelleren. Hij concludeert: "Metinggestuurde onderzoeken zoals deze helpen om onze emissie-inventarissen zo eerlijk mogelijk te houden".

Nu hun eerste studie is voltooid, willen de onderzoekers nu terugkeren naar de Golf van Mexico om een ​​grotere populatie van offshore-infrastructuur te onderzoeken om de beoordelingen van methaanverliespercentages in de regio te verbeteren. Dit geldt ook voor diepwaterplatforms, waarvan de productie anders is dan hun tegenhangers in ondiep water.

"We kijken ook uit naar de lancering van de eerste twee Carbon Mapper-satellieten in 2023", voegt Ayasse toe. Deze, legt ze uit, "zijn ontworpen om een ​​completere en resistentere wereldwijde monitoring te bieden van de methaanemissies van grote offshore olie- en gasproductiegebieden die anders grotendeels onzichtbaar blijven".

Het onderzoek wordt beschreven in Environmental Research Letters.