由Anthony J. Marchese和Dan Zimmerle

天然气是取代煤炭，这可能有助于对抗气候变化，因为燃烧它会产生更少的碳排放量。但生产和运输天然气释放甲烷，温室气体也有助于气候变化。甲烷问题有多大？

在过去的五年里，我们的研究团队在科罗拉多州立大学，在生产，采集，加工，传播和储存段的生产，采集，加工，传播和储存段中拥有数千多种甲烷排放量测量。

这种经验使我们对来自天然气的甲烷排放的主要来源以及行业面临的挑战在检测和减少方面的挑战，如果没有消除它们。

我们的工作以及许多其他研究项目最近折叠成在期刊上发布的一项新研究科学。这种综合快照表明石油和天然气运营的甲烷排放远高于目前的EPA估计。

甲烷有什么问题

量化甲烷泄漏幅度的一种方法是将每年排出的甲烷的量除以天然气和油井的每年泵出来的总量。EPA目前估计这种甲烷泄漏率为1.4％ - 即，对于从地下水库吸收的天然气的每立方英尺，其中1.4％损失到大气中。

本研究综合了由环境宣传集团环境防范基金（EDF）协调的五年系列16研究结果，该基金（EDF）涉及来自40多个机构和50家天然气公司的140多名研究人员。

努力将基于大学，智库和行业本身的学者汇集在一起​​，以使所有美国石油和天然气业务排放的甲烷总量的最准确估计。它综合来自最近几项研究的数据，其中测量在地上和空气中。

总而言之，根据新研究的结果，美国石油和天然气行业每年泄露1300万公吨甲烷，这意味着甲烷泄漏率为2.3％。我们新估计和EPA目前的60％的差异可能会产生深刻的气候后果。

甲烷是一种高效的温室气体，在它被释放后的前20年后，二氧化碳的气候变暖影响80多倍。

早期的EDF研究表明，大于3％的甲烷泄漏率将导致从退役的燃煤发电厂中没有直接的气候效益，以支持天然气发电厂。

这意味着即使泄漏率为2.3％，美国电力的份额越来越多的天然气的份额正在做某事，以减缓气候变化的步伐。然而，这些气候益处可能远远大。

此外，在甲烷泄漏率为2.3％，除了发电之外的许多其他用途的天然气是可怕的对气候有害的。例如，EDF发现更换大多数卡车或大多数汽车所消耗的汽油中使用的柴油在有任何直接的气候益处之前需要泄漏率小于1.4％。

更重要的是，一些科学家认为泄漏率甚至可能比这一新估计更高。

导致这些泄漏的原因

也许你从未考虑过漫长的旅程，在你可以在厨房里的燃气炉上点燃燃烧器之前的天然气旅行。

But on top of the 500,000 natural gas wells operating in the U.S. today, there are 2 million miles of pipes and millions of valves, fittings, tanks, compressors, and other components operating 24 hours per day, seven days a week, to deliver natural gas to your home.

当你鞭打一批煎饼时，你烧伤的天然气可能会在通过这个复杂的网络推动它的推向1000英里或更长时间。一路上，其中一些有机会泄漏到大气中。

由设备故障引起的天然气泄漏可能是偶然的，但是由于设备发生故障，而且还有很多天然气的故意释放，以执行打开和关闭阀门等工艺操作。此外，成千上万的压缩机通过网络增加压力和泵的压缩机由燃烧天然气和排气的发动机供电，含有一些未燃烧的天然气。

由于送到您家的天然气为85至95％的甲烷，因此天然气泄漏主要是甲烷。虽然甲烷因其温室气体效力而对气候构成最大的威胁，但天然气含有其他可以降低区域空气质量并对人类健康变得糟糕的碳氢化合物。

库存高效与飞机监测

这EPA温室气体库存以我们称之为“自下而上”方法的方式完成。它需要将所有国家的天然气设备统计 - 从家庭煤气表到Wellpads - 以及每个类别的年度平均排放率，并将其添加到。

这种方法有两个挑战。首先，对于许多这些类别没有准确的设备记录。其次，当组件运作不当或失败时，排放气球，难以为每个来源开发准确和有意义的年化减排率。

通常需要飞机的“自上而下”方法是替代方案。他们测量甲烷浓度逆风和大型地理区域的下风。但这种方法有自己的缺点。

首先，它捕获了所有甲烷排放，而不是与天然气操作相关的排放 - 包括来自垃圾填埋场，奶牛，甚至在后院腐烂的甲烷。其次，这些一次性快照可能会扭曲，具体取决于在捕获甲烷数据周围的平面时发生的事情。

从历史上看，自上而下的方法估计大约两倍自下而上估计的排放。一些区域自上而下的甲烷泄漏利率估计数高达8％，而一些自下而上的估计数量低至1％。

最近的工作，包括科学研究，进行了协调的运动，其中同时进行了在地面和飞机测量，同时仔细建模排放事件。

有用的小工具和声音政策

在2013年10月的阳光明媚的早晨，我们的研究团队将在德克萨斯州的天然气集合压缩机站推出。使用80,000美元的红外摄像头，我们立即定位了一个非常大的无色泄漏，对操作员无形的，迅速隔离和解决问题。

然后，我们目睹了甲烷排放下降十倍 - 电池泄漏率从我们眼前的9.8％降至0.7％。

当然，它在经济上是不可行的，以装备80,000美元的摄像机，或者雇用每天在焊接县，科罗拉多州焊接县的石油和天然气井中每天监测每个井筒所需的司机。

但新技术可以有所作为。我们在科罗拉多州立大学的团队正在与能源部合作，以评估迅速检测甲烷排放的小税务。今天可以部署其中一些设备，包括可以远程监控的廉价传感器。

然而，单独的技术不会解决问题。我们认为，削减国家的甲烷泄漏利率将需要行业和政府之间的合作努力。根据我们在科罗拉多州的经验，发展了全国最严格的甲烷排放法规，我们发现最佳实践成为具有强大规定的标准实践。

我们相信，特朗普政府努力回滚法规，而不考虑他们是否正在工作，不仅会有深刻的气候影响。他们还将危及所有美国人的健康和安全，同时削弱天然气工业的努力，以减少它产生的污染。

Anthony J. Marchese是学术和学生事务的副院长，Walter Scott Jr.工程学院，科罗拉多州立大学机械工程系教授。Dan Zimmerle是科罗拉多州立大学Metec的高级研究助理和主任。这篇文章最初出现在谈话。