El papel incierto del gas natural en la energía limpia

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2019-12-17El papel incierto del gas natural en la energía limpia

Noticias del MIT |El estudio del MIT revela que los desafíos para medir y mitigar las fugas de metano, un poderoso gas de efecto invernadero, resultan fundamentales.

Un nuevo estudio del MIT examina los roles opuestos del gas natural en la batalla contra el cambio climático, como un puente hacia un futuro con menos emisiones, pero también contribuye a las emisiones de gases de efecto invernadero.

El gas natural, que es principalmente metano, se considera un "combustible puente" significativo para ayudar al mundo a alejarse de las emisiones de gases de efecto invernadero de los combustibles fósiles, ya que la quema de gas natural para electricidad produce aproximadamente la mitad de dióxido de carbono que la quema de carbón. Pero el metano es en sí mismo un potente gas de efecto invernadero, y actualmente se escapa de los pozos de producción, tanques de almacenamiento, tuberías y tuberías de distribución urbana para gas natural. Aumentar su uso, como estrategia para descarbonizar el suministro de electricidad, también aumentará el potencial de tales emisiones de metano "fugitivas", aunque existe una gran incertidumbre sobre cuánto esperar. Estudios recientes han documentado la dificultad incluso para medir los niveles de emisiones actuales.

Esta incertidumbre se suma a la dificultad de evaluar el papel del gas natural como un puente hacia un sistema de energía neto de cero carbono y de saber cuándo hacer la transición para alejarse de él. Pero ahora se deben tomar decisiones estratégicas sobre si invertir en infraestructura de gas natural. Esto inspiró a los investigadores del MIT a cuantificar los plazos para la limpieza de la infraestructura de gas natural en los Estados Unidos o acelerar un cambio lejos de ella, al tiempo que reconoce la incertidumbre sobre las emisiones fugitivas de metano.

El estudio muestra que para que el gas natural sea un componente importante del esfuerzo de la nación para cumplir con los objetivos de reducción de gases de efecto invernadero en la próxima década, los métodos actuales para controlar las fugas de metano tendrían que mejorar entre un 30 y un 90 por ciento. Dadas las dificultades actuales para monitorear el metano, alcanzar esos niveles de reducción puede ser un desafío. El metano es un producto valioso y, por lo tanto, las empresas que lo producen, almacenan y distribuyen ya tienen algún incentivo para minimizar sus pérdidas. Sin embargo, a pesar de esto, incluso la ventilación y quema de gas natural intencional (que emite dióxido de carbono) continúa.

El estudio también encuentra que las políticas que favorecen el traslado directo a fuentes de energía libres de carbono, como la eólica, solar y nuclear, podrían cumplir los objetivos de emisiones sin requerir tales mejoras en la mitigación de fugas, a pesar de que el uso de gas natural seguiría siendo una parte importante de La mezcla energética.

Los investigadores compararon varios escenarios diferentes para frenar el metano del sistema de generación eléctrica con el fin de alcanzar el objetivo para 2030 de un recorte del 32 por ciento en las emisiones equivalentes de dióxido de carbono en relación con los niveles de 2005, lo que es consistente con los compromisos anteriores de los Estados Unidos para mitigar el cambio climático. Los hallazgos aparecen hoy en la revista Environmental Research Letters , en un artículo de Magdalena Klemun, postdoctora del MIT, y la profesora asociada Jessika Trancik.

El metano es un gas de efecto invernadero mucho más fuerte que el dióxido de carbono, aunque cuánto más depende del período de tiempo que elija mirar. Aunque las trampas de metano se calientan mucho más, no dura tanto tiempo una vez que está en la atmósfera, durante décadas, no siglos. Cuando se promedia en una línea de tiempo de 100 años, que es la comparación más utilizada, el metano es aproximadamente 25 veces más poderoso que el dióxido de carbono. Pero promediado durante un período de 20 años, es 86 veces más fuerte.

Las tasas de fuga reales asociadas con el uso de metano están ampliamente distribuidas, son muy variables y muy difíciles de precisar. Utilizando cifras de una variedad de fuentes, los investigadores encontraron que el rango general oscila entre el 1.5 por ciento y el 4.9 por ciento de la cantidad de gas producido y distribuido. Algo de esto ocurre directamente en los pozos, algo ocurre durante el procesamiento y desde los tanques de almacenamiento, y algo es desde el sistema de distribución. Por lo tanto, una variedad de diferentes tipos de sistemas de monitoreo y medidas de mitigación pueden ser necesarios para abordar las diferentes condiciones.

"Las emisiones fugitivas pueden estar escapando desde donde se extrae y produce el gas natural, hasta el usuario final", dice Trancik. "Es difícil y costoso controlarlo en el camino".

Eso en sí mismo plantea un desafío. "Una cosa importante a tener en cuenta al pensar en los gases de efecto invernadero", dice ella, "es que la dificultad para rastrear y medir el metano es en sí un riesgo". Si los investigadores no están seguros de cuánto hay y dónde está, es difícil formuladores de políticas para formular estrategias efectivas para mitigarlo. El enfoque de este estudio es aceptar la incertidumbre en lugar de verse afectado por ella, dice Trancik: la incertidumbre en sí misma debería informar las estrategias actuales, dicen los autores, al motivar las inversiones en la detección de fugas para reducir la incertidumbre, o una transición más rápida lejos del gas natural.

"Las tasas de emisiones para el mismo tipo de equipo, en el mismo año, pueden variar significativamente", agrega Klemun. “Puede variar según la hora del día en que lo mida o la época del año. Hay muchos factores."

Mucha atención se ha centrado en los llamados "súper emisores", pero incluso estos pueden ser difíciles de localizar. "En muchos conjuntos de datos, una pequeña fracción de fuentes puntuales contribuye de manera desproporcionada a las emisiones generales", dice Klemun. "Si fuera fácil predecir dónde ocurren, y si entendemos mejor por qué, los programas de detección y reparación podrían ser más específicos". Pero lograr esto requerirá datos adicionales con alta resolución espacial, cubriendo áreas amplias y muchos segmentos de la cadena de suministro. , ella dice.

Los investigadores analizaron toda la gama de incertidumbres, desde cuánto metano se escapa hasta cómo caracterizar sus impactos climáticos, en una variedad de escenarios diferentes. Un enfoque pone gran énfasis en reemplazar las plantas de carbón con gas natural, por ejemplo; otros aumentan la inversión en fuentes de carbono cero mientras mantienen el papel del gas natural.

En el primer enfoque, las emisiones de metano del sector eléctrico de los EE. UU. Tendrían que reducirse en un 30 a 90 por ciento de los niveles actuales para 2030, junto con una reducción del 20 por ciento en el dióxido de carbono. Alternativamente, ese objetivo podría cumplirse a través de reducciones aún mayores de dióxido de carbono, como a través de una expansión más rápida de la electricidad baja en carbono, sin requerir ninguna reducción en las tasas de fuga de gas natural. El extremo superior de los rangos publicados refleja un mayor énfasis en la contribución al calentamiento a corto plazo del metano.

Una pregunta planteada por el estudio es cuánto invertir en el desarrollo de tecnologías e infraestructura para expandir de manera segura el uso de gas natural, dadas las dificultades para medir y mitigar las emisiones de metano, y dado que prácticamente todos los escenarios para cumplir con los objetivos de reducción de gases de efecto invernadero requieren la eliminación gradual. gas natural que no incluye captura y almacenamiento de carbono a mediados de siglo. "Una cierta cantidad de inversión probablemente tenga sentido para mejorar y utilizar la infraestructura actual, pero si está interesado en objetivos de reducción realmente profundos, nuestros resultados hacen que sea más difícil defender esa expansión en este momento", dice Trancik.

El análisis detallado en este estudio debería proporcionar orientación a los reguladores locales y regionales, así como a los encargados de formular políticas, hasta las agencias federales, dicen. Las ideas también se aplican a otras economías que dependen del gas natural. Es probable que las mejores opciones y los plazos exactos varíen según las circunstancias locales, pero el estudio enmarca el problema al examinar una variedad de posibilidades que incluyen los extremos en ambas direcciones, es decir, invertir principalmente en mejorar la infraestructura de gas natural al tiempo que expande su usar, o acelerar un movimiento lejos de él.

La investigación fue apoyada por la Iniciativa de Soluciones Ambientales del MIT. Los investigadores también recibieron apoyo del Laboratorio de Políticas del MIT en el Centro de Estudios Internacionales.

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