Liuskekaasun ympäristövaikutukset

Liuskekaasu valloittaa maailmaa ainakin monien mielikuvissa. Suomenkin medioissa vuoropäivin voi lukea kuinka liuskekaasu sitä ja liuskekaasu tätä. Mutta harvemmin näkee artikkelin jossa mainitaan sekä se että tämä. Tässä tekstissä pyrin tuomaan esille (tutkimus)tietoa liuskekaasun ympäristövaikutuksista. Ottaen huomioon että tutkimuksia on jatkuvasti kesken ja uutta tietoa saadaan siis vähän väliä, varaan oikeuden kirjoittaa artikkeliin jatko-osia tai lisäyksiä. Kyseessä on siis eräänlainen ”The story so far.” Taloudellisia tekijöitä, EROEIta, reserviarvioita tai tuotannon kehittymistä ei siis tässä artikkelissa käsitellä sen tarkemmin. Muut liuskekaasuun ja liuskeöljyyn liittyvät artikkelini löytyvät täältä.

Tuotantotapa lyhyesti

Liuskekaasua tuotetaan ns. fracking -prosessilla, jossa yhdistyy horisontaalinen poraus (joka tapahtuu muutaman kilometrin syvyydessä) sekä hydraulinen fragmentointi, siis murtaminen. Liuske on niin sanottua ”source rock” –kiveä, johon kaasu ja öljy on jäänyt jumiin. Kaasua ja öljyä siis on liuskeessa, mutta liuskeen rakenne on sellaista, että kaasu ei pääse liikkumaan sen sisällä. Tämä verrattuna perinteiseen öljy- tai kaasukenttään, jossa kaasu ja öljy pääsevät liikkumaan kiven huokosissa, kun niitä on riittävästi ja ne ovat riittävän suuria. Vaakasuoralla poraamisella saadaan porattua liuskekivikerrostumaa pitkin, ja saadaan siten yhdellä porauksella enemmän liusketta altistumaan vesimurtamiselle (hydraulic fragmentation). Porauksen jälkeen kaivoon pusketaan suurella paineella kuumaa vettä/vesihöyryä, erilaisia kemikaaleja sekä hiekkaa. Vesihöyryllä liuskekiveä murretaan, jotta kaasulla ja öljyllä on mahdollisuus liikkua. Kemikaaleilla tätä liikkumista pyritään lisäämään. Hiekalla puolestaan on tarkoitus pitää murtuneita koloja auki, jotta mahdollisimman paljon kaasua ja öljyä saadaan kerättyä ennen kuin murtumat taas tukkiutuvat.

Pohjavedet

Kenties yleisin huoli liuskekaasun tuotannossa on se, että veden mukana maan alle pumpatut (usein myrkylliset tai haitalliset) kemikaalit ajautuvat alueen pohjaveteen ja saastuttavat sen. Tästä ei tietääkseni ole saatu kovin varmaa tieteellistä näyttöä. Tämä voi johtua myös siitä, että liuskekaasun tuotanto on niin tuoretta että tutkimuksiakaan ei ole varsin laajasti vielä päästy tekemään. Mahdollisia merkkejä kuitenkin on löytynyt, siis korrelaatio, jota ei toistaiseksi ole vielä yhdistetty kausaliteetiksi. Monissa esiintymissä pohjavesien ja porausaktiviteetin välissä on jopa kilometrejä maata, joten näissä paikoissa huoli nesteiden kulkeutumisesta pohjaveteen lienee melko turha (muita huolia tosin on, niistä enemmän alla). Jos lukijalla on tarjota linkkejä tutkimuksiin jotka sanovat toisin, niin laita ihmeessä kommentteihin.

Selvempiä seurauksia on löytynyt metaanin (ja muiden hiilivetyjen) vuotamisesta pohjaveteen. Tämä on siis se Gasland-dokumentista tuttu liekehtivä vesihana -ilmiö ja sen eri variaatiot. Tutkimuksia on tehty, mutta useimmissa niistä ei ole mitattu normaalia vertailutasoa. Joten vaikka korkeita metaanipitoisuuksia on paikoitellen löytynyt, niin syy-yhteys on vielä toteamatta. Muun muassa EPA:lla on tietääkseni laajemmat tutkimukset tästäkin meneillään, joskin useiden tutkimusten keskeytyksiä ja tuloksia on ihmetelty mediassa, ja varsinkin keskeytysten motiiveja.

Metaanivuodot ja kemikaalien kulkeutuminen pohjaveteen ovat ehkäistävissä olevia ongelmia, todetaan kirjassa Shale Gas – The Promise or the Peril. Niiden ehkäiseminen vaatii parhaiden mahdollisten käytäntöjen laajaa käyttöönottoa kaikilta toimijoilta, huolellisuutta, sääntelyä, valvontaa ja tuntuvia sanktioita näiden rikkomuksista. Käytännössä tämä tarkoittaa puolestaan tuotannon hinnan nousemista ja tuotantovauhdin kasvun hidastumista. Lisäksi osa ”matalista” esiintymistä, joissa kaasu ja öljy ovat lähellä pintaa ja siten lähellä pohjavesiä, on todennäköisesti syytä jättää hyödyntämättä.

Paikalliset vaikutukset

Kenties pinnan alapuolisia vaikutuksia suurempia ovat maanpäälliset vaikutukset. Vesisärötys, kuten nimen vihjeestä voi päätellä, käyttää melkoisia määriä vettä. Liuskekaasua tuotetaan nykyisin monilla melko kuivilla alueilla, joten vettä kuljettavien rekkojen ralli on melkoinen. Näiden päälle tulee tietysti kaikki muu kaluston liikuttelu. Yksi miehistö (drilling rig) poraa yhden kaivon vajaassa kuukaudessa ja siirtyy sitten eteenpäin. Pelkästään rekat aiheuttavat monin paikoin valtavia haittoja paikallisille. Liuskekaasusta saaduilla rojalteilla ei usein saada korjattua edes rekkojen aiheuttamia tievaurioita, joten liusketuotannon hyöty paikallisille ihmisille ja hallinnolle on ainakin tästä näkökulmasta kyseenalainen.

Sen lisäksi että vettä täytyy kuljettaa porauspaikoille, tulee myös käytettyä saastunutta vettä kuljettaa pois porauspaikoilta. Tämä vesi joko kierrätetään, viedään sopivaan (tai usein myös epäsopivaan) puhdistuslaitokseen, tai pumpataan sille tarkoitettuun syvällä maan alla sijaitsevaan loppusijoituskaivoon. Rekkaliikenteen kasvaessa kasvaa myös riski onnettomuuksille. Rajusti lisääntynyt rekkaliikenne aiheuttaa myös pölystä ja diesel-moottoreiden pienhiukkaspäästöistä johtuvia terveyshaittoja paikallisille.

Veden kulutus on melkoista, ja monin paikoin samasta (pohja)vedestä kilpailevat viljelijät. Tämä on kiristänyt paikallisten ja teollisuuden välejä, kun vesi on kuivan kauden sattuessa paikoin loppunut käytännössä kokonaan.

******
LISÄYS 30.8.2013
Esimerkkinä paikallisesta vaikutuksesta USGS:n julkaisema raportti, jonka mukaan fräkkäysnesteen vuodot todennäköisesti aiheuttivat kalojen (myös uhanalaisten) joukkokuolemia Kentuckyssä (lähde USGS). Vuodon johdosta vesistön PH happamoitui 7,5 -> 6,4.

******
Paikalliseksi vaikutukseksi voitaneen laskea myös fräkkäyksen aiheuttamat lievät maanjäristykset. Varsinkin Kaliforniassa, joka on epävakaata aluetta, nämä voivat muodostua ongelmaksi. Noin 2/3 Yhdysvaltojen teknisistä liuskeöljy-resursseista sijaitsee Kalifornian vyöhykkeellä. Tuotanto on monimutkaisen geologian vuoksi vielä pientä, mutta kaavailtuja menetelmiä on esimerkiksi hapon ruiskuttaminen esiintymään. Mikäli Yhdysvallat aikaa kasvattaa liuskeöljyntuotantoaan vielä kolmen vuoden päästä, on Kalifornian esiintymä pakko ottaa reippaaseen käyttöön. Paikalliset (rikkaat) ympäristöihmiset vastustavat asiaa, mutta syvästi velkaantunut Kalifornian osavaltio varmasti löytäisi rahoille ja työpaikoille käyttöä.

Kasvihuonekaasupäästöt

Jos aiomme hillitä päästömme alle 450 ppm:n rajan, pitää liuskekaasu ja -öljy jättää maaperään. Lausunnot, joiden mukaan Yhdysvallat on laskenut päästöjään rutkasti korvatessaan liuskekaasulla kivihiilen käyttöä, eivät välttämättä kestä tarkempaa tarkastelua. Ensinnäkin, päästöt vähenevät lopulta vain, mikäli kivihiili jätetään maaperään lopullisesti. Nyt sama kivihiili joka aiemmin poltettiin Yhdysvalloissa, kuskataan Eurooppaan poltettavaksi, jossa sillä korvataan esimerkiksi vähäpäästöistä ydinvoimaa Saksassa. Liuskekaasun päästöt tulevat siis todellisuudessa aiempien kivihiilipäästöjen lisäksi, eivät tilalle, sillä kasvihuonekaasupäästöt eivät tunnista valtioiden rajoja. Mikäli päästötavoitteet aiotaan pitää, meillä ei ole varaa polttaa edes jos tunnettuja öljy ja kaasuvaroja kokonaan, saati sitten liuskekaasuja, kivihiiliä ja muita.

Nyt kun fysikaaliset tosiasiat on tunnistettu, voidaan pureutua hieman liuskekaasun päästöihin. Kaasua poltettaessa hiilidioksidipäästöt ovat noin puolet kivihiilen päästöistä, ja kaasuturbiinien hyötysuhde sähköntuotannossa on usein esimerkiksi hiilivoimaloita parempi. Keskeisin ongelma ja tutkimuksen kohde maakaasun ja liuskekaasun käytössä on metaanivuodot. Metaani on 20 vuoden aikavälillä noin 60 kertaa hiilidioksidia pahempi kasvihuonekaasu. Suhteellisen pienikin vuoto siis syö suhteellisen edun. Vuotojen skaala on arvioitu 1-8 prosentin välille eri tutkimuksissa, joskin useimmissa tutkimuksissa ollaan lähempänä skaalan alapäätä. Paljon riippuu kuitenkin paikasta ja käytetyistä menetelmistä. Lyhyemmällä 20 vuoden aikavälillä parinkin prosentin vuoto syö maakaasun suhteellisen edun olemattomaksi, ja isommat vuodot kallistavat kokonaisvaikutuksen jopa kivihiiltä pahemmaksi.

*****

Lähteitä (kahden ensimmäisen kirjan arvostelu täällä, kolmaskin kirja on oikein suositeltavaa lukemista aiheesta kiinnostuneille)

1. Shale Gas: The Promise and the Peril, 2012, Vikram Rao (kindle, adlibris)
2. Cold, Hungry and in the Dark: Exploding the Natural Gas Supply Myth, 2013, Bill Powers (kindle, adlibris)
3. Snake Oil: How Fracking’s False Promise of Plenty Imperils Our Future, 2013, Richard Heinberg (kindle)