Břidlicový plyn – Ekologické dopady

Datum: 18.5.2015  |  Autor: Tomáš Buchta

Hydraulické frakování vyvolává obavy z možné kontaminace zdrojů podzemní vody, nepříznivého ovlivnění kvality ovzduší, možných úniky plynů a jiných látek, zacházení s odpadními materiály a různých přímých i nepřímých zdravotních dopadů. Do kapaliny používané při hydraulickém štěpení se přidává asi 0,5 % chemikálií – mimo jiné látky pro snižování tření, látky zamezující korozi, látky likvidující mikroorganismy, gely a lubrikanty k chlazení vrtné hlavice atd. Napříč Evropou v současné době probíhá živá diskuse týkající se potenciálních rizik těžby břidlicového plynu v komerčním měřítku.

Dopady těžby na životní prostředí

Environmentální dopady hydraulického frakování ve vrtech zahrnují možnou kontaminaci podzemní vody, nepříznivé ovlivnění kvality ovzduší, možné úniky plynů a migraci použitých chemikálií k povrchu, možné chyby v zacházení s odpadními materiály a možné zdravotní dopady

Environmentální dopad hydraulického frakování je nutné vidět v širším kontextu. Tato technologie se používá již několik desítek let při těžbě z kolektorů s nízkou propustností. Co je na současném trendu nového je to, že frakování se začalo aplikovat na velmi dlouhé horizontální vrty, často až několik kilometrů dlouhé. Pokud je ložisko mělké, zdá se pravděpodobně, že umělé trhliny by mohly zasáhnout do mělčích vrstev, které obsahují aquifery pitné vody. Chemikálie používané při frakování by potom zdroj pitné vody kontaminovaly. Pokud je ložisko hluboké, například 5 km, zdá se nepravděpodobné, že by umělé trhliny měly schopnost postoupit až do tak mělkých hloubek, kde by mohly kontaminovat pitnou vodu.

Protože v závislosti na velikosti území se používají i miliony litrů vody, znamená to, že do hornin (případně půdy) je zavedeno statisíce litrů chemikálií, jež mohou způsobovat kontaminaci podzemní vody.

Základní faktory, které potenciálně ovlivňují životní prostředí (při nedodržení technologických postupů či v případě havárií) při těžbě NZPB:

  • Vysoká spotřeba vody ve fázi štěpení (přeprava cisternami) a její přeprava na místo vrtů a jejich hydraulického štěpení – zvýšené emise výfukových plynů atd.
  • Ukládání vyčerpané vody s gely a propantovým pískem po hydraulickém štěpení v utěsněných odkalištích – je potřeba zajistit monitoring hermetičnosti, zamezit průsakům.
  • Používání výplachových a štěpících chemikálií a nakládání s těmito materiály.
  • Zvýšená zátěž na dopravní komunikace (těžkotonážní auta, četnost jejich jízd, dopad na kvalitu komunikací, emise atd.

Těžba černého uhlí popř. uranových rud v hlubinných dolech má jistě svá jiná ekologická úskalí a souvisí zejména s uskladňováním hlušiny a následnými rekultivacemi, popř. úniky metanu při a po těžbě nebo sesuvy a propady v průběhu a po těžbě. Nějaké širší zásahy do vodního hospodářství nebo znečištění podzemních zdrojů pitné vody se však dají předpokládat jen v případě havárií nebo zásadního nedodržení technologických postupů.

Zcela odlišná je situace s těžbou ropy a plynu. Jednak se zde pracuje s hořlavými nebo výbušnými látkami a plyny a nebezpečí plynoucí z tohoto faktu dokazují mnohé havárie ať již na pevnině nebo při těžbě na moři v kontinentálních šelfech (např. nedávná katastrofa v Mexickém zálivu či havárie v Dimocku v Pennsylvánii). Těžba plynu obvykle souvisí s většími hloubkami, což znamená, že přistupuje další faktor a tím je tlak v těchto hloubkách, nezanedbatelná je rovněž i teplota.

V případě ložisek v netradičních oblastech a hlavně netradičních horninových zdrojích (matečných horninách), mezi které řadíme i břidlicový plyn, přistupují při těžbě nákladné technologie, které jsou náročné na energii a hlavně objem používaných kapalin.

Ukázalo se, že pokud těžební vrt není pomocí geofyziky (karotáž) dobře lokalizován, hrozí při hydraulickém rozpukání vznik kruhových tzv. „zřícených komínů“, které se šíří od vrtu stovky metrů daleko. V období od října 2008 do května 2009 se vyskytla série malých zemětřesení v okolí mezinárodního letiště Dallas-Fort Worth. Tamní univerzity dospěly k závěru, že může existovat korelace mezi nimi a hydraulickým rozpukáním hornin.

V USA se připravuje legislativní opatření, které by těžaře břidlicového plynu zavázalo zveřejňovat složení roztoků užívaných k hydraulickému štěpení. Jedna ze společností těžících v Barnett Shale se v červenci 2010 dobrovolně rozhodla tato složení zveřejnit, a to pro každý ze svých vrtů. Podobná je i situace v Pensylvánii v případě zdejšího ložiska břidlicového plynu Marcellus Shale jež je v současnosti jedním z největších ložisek plynu na světě.

Nevyhnutelné povrchové dopady

Těžba břidlicového plynu znamená nevyhnutelný zábor volné krajiny v oblasti těžby, působí změnu původní tváře krajiny, kterou mění na krajinu industriální a to s ohledem na hustotu vrtů výrazným způsobem. Popis jednotlivých těžebně průmyslových objektů i jejich obvyklá hustota v krajině je uvedena výše. Krajina se nemění jen vizuálně, zásadní dopady na krajinný ráz má i rostoucí hluk, který působí jak vlastní technologická zařízení těžby, tak ve velké míře indukovaná těžká nákladní doprava. Vybudování jedné těžební základny se svazkovým vrtem vyvolá potřebu až 2000 přejezdů nákladních vozidel. Lokálně je nezanedbatelný také dopad na ostatní pocitová vnímání krajiny, způsobená zejména chemickým zápachem z vrtů a lagun na odpadní vody.

Obrázek 1 – Letecký snímek krajiny kde probíhá těžba břidlicového plynu (USA, Wyoming)
Obrázek 1 – Letecký snímek krajiny kde probíhá těžba břidlicového plynu (USA, Wyoming)

Výše popsaný zábor volné krajiny a nárůst těžké nákladní dopravy znamená také dopady na terestrické ekosystémy, které v krajině existují. Dochází k jejich fragmentaci a plošnému úbytku, hrozí zábor cenných lokalit významných pro zachování biodiverzity. Díky vyvolanému nárůstu nákladní automobilové dopravy lze očekávat i větší množství usmrcených živočichů při střetech s vozidly. Těžba břidlicového plynu vyvolává potřebu odběru velkého množství vody, které je zapotřebí pro technologii hydraulického štěpení. Odběr vody z povrchových nebo podzemních vod může způsobit její nedostatek jinde a může už sám o sobě působit negativní dopady na vodní ekosystémy.

Výrazné zhoršení životního prostředí obyvatel těžbou dotčených území nastane v případě zahájení těžby zejména v dnes klidných oblastech, kde má krajina dosud převážně zemědělský venkovský nebo přírodní charakter. Nemusí přitom dojít k přestoupení povolených limitů (hluk, prašnost, koncentrace škodlivin), přesto změna životního prostředí k horšímu bude jednoznačně měřitelná.

U každého vrtu je několik pump, odkalovacích nádrží s frakovací kapalinou vytlačenou zpět z vrtu, skladovací nádrže a kompresorové stanice. To vše má výrazný vizuální vliv na krajinu, vytváří hlukové znečištění a může mít další dopady na místní obyvatele, zemědělce, přírodní prostředí a živé organismy.

Dopady na vodní zdroje

Pro těžbu břidlicového plynu je třeba velkých objemů vody, což může v oblastech těžby potenciálně ohrozit její dodávky. Každá jednotlivá operace frakování vyžaduje až 16 milionů litrů vody, na jednom vrtu je přitom nutné uskutečnit až 10 operací frakování. Podle výpočtů by voda, spotřebovaná na frakování na jednom vrtu, stačila na jeden rok pro 10 000 Evropanů. Vysoká spotřeba vody je problémem zejména v oblastech, kde se jí už v současnosti nedostává nebo tam, kde může nastat nedostatek vody v budoucnosti díky změnám klimatu. Německo a Polsko, země s velkými zásobami břidlicového plynu, mají v evropském srovnání velmi nízký podíl obnovitelných zdrojů vody na hlavu. Ve Spojeném království probíhá těžba v oblasti, kde jsou lokální zdroje vody již považovány za přečerpané. Letní sucho, které postihlo značnou část USA v roce 2012 odhalilo dopady vysoké poptávky po vodě – v některých oblastech Texasu a Kansasu musela být těžba zastavena, v Pensylvánii bylo zakázáno odebírat vodu z řek. V dalších oblastech se těžaři pokusili přeplatit farmáře a nabízeli za přístup k vodě vysoké částky vlastníkům pozemků a vodních zdrojů. I když je technologie frakování méně náročná na vodní zdroje než těžba uhlí nebo jaderná energetika, je nepravděpodobné, že zcela nahradí některou z těchto technologií – vytvoří spíše další poptávku po vodě, zejména tam, kde dojde ke kumulaci více vrtů v jedné oblasti.

Tabulka 1 – seznam vybraných toxických aditiv nalezených ve štěpící kapalině v Dolním Sasku v Německu
Číslo CASLátkaVzorecPůsobení na zdravíKlasifikace GHS
111-76-22-butoxyetanolC6H14O2toxickýGHS07
26172-55-45-chloro-2-metyl-4-isothiazolin-3-jednaC4H4CINOStoxickýGHS05


GHS08


GHS09
2682-20-42-metylisothiazol-3(2H)-jednaC4HsNOStoxickýGHS05


GHS08


GHS09
9016-45-9nonylfenol-etoxylátC6H4OH(CH3CH2O)ntoxickýGHS05


GHS07


GHS09
75-57-0Tetrametyl-amoniumchloridC4H12CINtoxickýGHS06


GHS07

Při použití technologie hydraulického štěpení hrozí úniky škodlivých látek do podzemních i povrchových vod, a to jak z důvodu havárií (špatná cementace vrtu v úrovni zvodní, průniky škodlivin podél vrtu ze spodních nezacementovaných úseků vrtu, úniky z nádrží, netěsnosti a koroze potrubí), tak v důsledku nepředpokládaných průniků štěpné vody horninovými vrstvami, puklinami a zlomy v důsledku štěpení. Mimo to může dojít k neplánovanému průniku vlastního břidlicového plynu horninovým prostředím nebo netěsnostmi vrtu až do zvodní při povrchu a může dojít k chuťovému znehodnocení zdrojů pitné vody či dokonce ke zvýšení obsahu uhlovodíků, zejména metanu nad hygienické normy, výjimečně i k výbuchu plynu v domovních studních, či zahoření plynu z vodovodu.

Kontaminace půdy

Proces vrtání a frakování má také dopady na krajinu a znečištění může ovlivnit půdu a podloží jako důsledek využití chemikálií, které mohou v podloží reagovat s přírodními nebezpečnými látkami a rovněž znečištění zpětné vody přirozeně radioaktivními materiály a těžkými kovy, které se pak ukládají na povrchu

Stejně jako v jakémkoli procesu těžby může znečištění vzniknout také mnoha jinými způsoby, například při požáru nádrží a techniky na vrtech, explozích vrtů, dopravních nehodách, únicích metanu, zemního plynu a dalších chemických látek. když nastane problém. V dubnu 2011 došlo k masivní explozi vrtu společnosti Chesapeake v Pensylvánii. Jednalo se o podobnou událost, jaká se před několika lety stala na ropné plošině BP v Mexickém zálivu, jen se místo ropy jednalo o břidlicový plyn. Obruba vrtací hlavy praskla a z vrtu několik dní nekontrolovaně tryskala toxická voda. Než se podařilo proud zastavit, muselo být evakuováno 7 rodin a 38 000 litrů frakovací kapaliny uniklo do okolních polí a potoků. Stát Pensylvania udělil firmě maximální možnou pokutu ve výši 250 000 dolarů.

Znečištění ovzduší

Důkazy o znečištění ovzduší vlivem technologie frakování pochází především z USA. V oblastech těžby břidlicového plynu lze nalézt zvýšené koncentrace benzenu a jiných potenciálně toxických uhlovodíků včetně ethylbenzenu, toluenu a xylenu. Ty mohou způsobovat podráždění očí, bolesti hlavy, dýchací potíže a vyšší riziko rakoviny. Znečištění ovzduší je důsledkem zejména:

  • spalování plynu z vrtů,
  • úniků z kompresorových stanic, kde je plyn stlačován pro dopravu v plynovodech,
  • výparů frakovacích chemikálií (ať už před, během nebo po jejich vhánění do vrtu, včetně výparů z odpadních vod),
  • vypařovaní a těkavosti chemických látek, které se přirozeně vyskytují v horninovém podloží.

Americké Agentura pro ochranu životního prostředí (EPA) vydala v dubnu 2012 novou legislativu, která omezuje znečišťování ovzduší z těžby ropy a plynu, včetně břidlicového, kvůli lobování zástupců těžebního průmyslu ale legislativa vstoupí v platnost až v roce 2015.

Dopady na změnu klimatu

Zastánci břidlicového plynu často tvrdí, že jde o vhodný typ paliva, které nám umožní přechod od fosilních paliv s vysokou uhlíkovou stopou k čistšímu energetickému mixu. Spalování plynu v elektrárnách, říkají jeho zastánci, vede k polovičním emisím oxidu uhličitého než spalování uhlí, což činí z břidlicového plynu ekologičtější palivo. Je proto vhodnou variantou ochrany klimatu. Nedávná studie Evropské komise pro klima však potvrdila, že uhlíková náročnost, poměr emisí skleníkových plynů k získané energii, z těžby a spotřeby břidlicového plynu je v průměru vyšší než u zemního plynu a ropných paliv. Spalování břidlicového plynu uvolňuje do atmosféry emise skleníkových plynů a přispívá tak k jejich stále rostoucím koncentracím, je proto sporné zda ho lze považovat za nízkouhlíkový zdroj energie.

I přes ekonomickou krizi byly emise skleníkových plynů v roce 2010 nejvyšší v historii, koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře výrazně přesáhla hladinu 350 ppm, považovanou za nutnou pro zastavení nárůstu globální průměrné teploty na úrovni do 2 °C. Z toho vyplývají vážné důsledky pro způsob, jakým využíváme energii. Mezinárodní energetická agentura (IEA) odhaduje, že mezinárodní energetický mix s vysokým podílem zemního plynu by mohl mít za následek další nárůst koncentrací skleníkových plynů.

Emise přímo z těžby břidlicového plynu byly dříve považovány za poměrně nízké (0,2–0,9 procenta emisí ze spalovacích procesů). Nové studie ale popisují stále více důkazů o vyšších emisích a metan také uniká během zpracování a dopravy. Tyto úniky metanu mohou být omezeny při využití nejlepších technologií, ale nedaří se je zastavit úplně. Metan je mnohem silnějším skleníkovým plynem než oxid uhličitý – molekula metanu vytváří skleníkový efekt 32krát silnější než molekula oxidu uhličitého.

Dopady na investice do úspor energie a obnovitelných zdrojů

Dopady podpory pro břidlicový plyn na sektor obnovitelných zdrojů je významným problémem, který může stát v cestě splnění klimatických cílů Evropské unie v roce 2020. Studie uvádějí, že investice do břidlicového plynu by měly negativní dopad na rozvoj obnovitelných zdrojů. Stejně tak IEA zjistila, že dopady snižující se ceny plynu jako výsledku zvýšeného rozvoje břidlicového plynu, by mohly ohrozit vyhlídky nízkouhlíkových alternativ a vytvářet tlak na programy finanční podpory udržitelných zdrojů.

Zatímco zastánci břidlicového plynu argumentují, že tento bude přechodovým palivem, které nás posune od současné závislosti na fosilních palivech k většímu využívání obnovitelných zdrojů energie, odpůrci tvrdí, že ve skutečnosti by se břidlicový plyn mohl stát náhradou nikoli za uhlí, ale za obnovitelné zdroje, a zadusit slibný rozvoj sektoru OZE.

Dopady na obyvatelstvo

Vysoká hustota zalidnění v Evropě a pravděpodobná blízkost břidlicových vrtů k obydleným oblastem představují hrozbu pro životní prostředí, zdraví i bezpečnost. Ve Spojených státech, kde je hustota obyvatelstva v některých oblastech nízká, nebrali často tyto hrozby tak vážně, v zemi jako Nizozemí s 1285 obyvateli na km2 mohou být problémy mnohem vážnější. V USA se také vyskytly obavy ze sociálních a ekonomických dopadů frakování na obce, které jsou vystaveny cyklu náhlého růstu a poté rychlého úpadku místní ekonomiky. Vybudování nového vrtu a navazující aktivity podpoří růst místní ekonomiky, s příchodem velkého počtu migrujících pracovníků do malých obcí ale vzniká také řada problémů. Nárůst počtu pracovních míst skončí když je vrt vytěžen. Zaměstnanci v tomto odvětví, většinou migrující dělníci se zkušenostmi z těžby břidlicového plynu se přesouvají od jednoho nového vrtu k dalšímu, jak počet vrtů dále narůstá.

Zemětřesení a vibrace

V souvislosti s frakováním byla zaznamenána zvýšená seismická aktivita včetně menších zemětřesení. Otřesy jsou způsobeny zřejmě samotným procesem frakování nebo vháněním odpadní vody do vrtů. Další příčinou seismické aktivity je znečištění podzemních vod, které svým chemickým působením otevírá nové trhliny v horninách. Spojené státy registrují od roku 2008 čtyřnásobný nárůst počtu zemětřesení o síle 3 nebo více stupňů Richterovy stupnice v centrální oblasti země. Podle Úřadu pro přírodní zdroje v Ohiu jsou tato zemětřesení téměř určitě způsobena využíváním podzemních prostor vrtů k ukládání odpadních vod z frakování. Odpadní voda působí v trhlinách hornin jako lubrikant, který usnadňuje jejich pohyby. Společnost Cuadrilla Resources, těžící pomocí frakování v Preese Hall ve Velké Británii, musela po dvou zemětřeseních o síle 1,5 a 2,3 stupňů zastavit v dubnu a květnu 2011 těžbu. Experti, kteří zemětřesení zkoumali, tvrdí, že bylo způsobeno procesem frakování. Nezávislá vědecká zpráva, kterou zadala britská vláda, potvrdila, že zemětřesení bylo způsobeno vháněním kapaliny během procesu frakování, a došla k závěru, že nelze vyloučit možnost dalších otřesů.

Seznam zdrojů (PDF)

 
English Synopsis
Shale gas – Environmental impacts

Hydraulic fracturing raises concerns regarding possible contamination of groundwater resources, adverse effects on air quality, potential leaks of gas and other substances, treatment of waste material and various direct and indirect health hazards. Water used in hydraulic fracturing contains roughly 0.5 % of chemical additives including agents for reducing friction, preventing corrosion, eliminating microorganisms, gels and lubricants used for cooling the drill head etc. Serious debate concerning potential risks of commercial shale gas mining is taking place today throughout Europe.

 

Hodnotit:  

Datum: 18.5.2015
Autor: Tomáš Buchta   všechny články autora



Sdílet:  ikona Facebook  ikona Twitter  ikona Google+  ikona Linkuj.cz  ikona Vybrali.sme.skTisk Poslat e-mailem Hledat v článcíchDiskuse (6 příspěvků, poslední 21.05.2015 10:07)


Projekty 2017

Partneři - Vytápíme plynem

logo PROTHERM
logo JUNKERS
logo THERMONA
logo ENBRA
logo BAXI

Partneři - Vytápění

logo GEMINOX
logo FENIX
logo ENBRA
logo DANFOSS
logo THERMONA
logo FV PLAST
 
 

Aktuální články na ESTAV.czVIDEO: Autonomní stavební mechanizace. Reálné využití dříve než automobilyBrno zahájilo průzkumné práce v retenční nádrži v Králově PoliZájem o nájemní bydlení v Praze v posledních letech rosteVyladění interiéru podle feng shui: Prvek země