Jordbruksmark, jordbruksmark, jordbruksmark och ... borrigg? Ett sojabönefält ligger framför en borrigg för naturgas den 8 september, 2012, i Fairfield Township, Penn. Området ligger ovanför Marcellusskiffern, ett av hjärtan för hydraulisk sprickbildning i USA Se fler oljeborrningsbilder. Robert Nickelsberg/Getty Images Kanske har du hört att vi har lite energikris?
Med tumultartade gaspriser och beroende av ohållbara fossila bränslen på hög, det finns ett desperat behov av att hitta alternativa energikällor. Och låt oss vara ärliga, de flesta energiproducenter skulle inte bli upprörda över att helt enkelt hitta fler fossila bränslen, antingen.
Hydraulisk spräckning - eller hydrofracking , eller helt enkelt fracking - är ett sätt vi kan komma till "dolda" naturgasreserver, petroleum - även vatten. Det låter extremt komplicerat (och är, faktiskt, en ganska cool bedrift av vetenskap och teknik), men fracking är en ganska enkel process. Väldigt långt under jorden (vi pratar om 7, 000 fot/2, 133 meter under ytan), stenar som skiffer kan hålla gaser, vatten eller olja i porerna. Hydraulisk fracking flyttar den resursen från stenarnas porer till produktionsbrunnar [källa:ProPublica].
Det görs genom att skapa horisontella "vener" från en vertikal brunn, och sedan pumpa den horisontella brunnen full av vatten (plus sand och några kemiska tillsatser) vid ett extremt högt tryck. Detta orsakar sprickor i berget som förgrenar sig, släpper ut gas, olja eller vatten i sprickorna som skapas. Gaserna och oljorna tvingas in i de horisontella brunnarna och strömmar sedan upp till lagringstankar med vattnet som kommer tillbaka.
Så det går smidigt därifrån! Världen får ta tag i några svåråtkomliga energiresurser och alla vinner, höger? Bortsett från, självklart, processen är extremt fylld med miljö- och säkerhetshänsyn. Från anklagelser om grundvattenskontaminering till rapporter om decimerad mark, kritiker har en växande lista med rädslor när det gäller hydraulisk fracking.
I den här artikeln, Vi kommer att gräva ner djupt för att detaljera mekaniken i hydraulisk fracking. Vi kommer också att undersöka effekterna - både positiva och negativa - som fracking kan medföra för miljön och samhällen, samtidigt som man tittar in i frackingens framtid.
Innehåll
Ingenjörer på borrplattformen i Cuadrilla -skifferfrackningsanläggningen den 7 oktober, 2012, i Preston, Lancashire, England. Fracking har klandrats för två mindre jordbävningar i den omgivande regionen. Matthew Lloyd/Getty Images För att förstå varför fracking utvecklades, tänk dig en traditionell borroperation. En brunn fungerar utmärkt om vi hamnar i en stor pool av gas eller vatten under jorden, så att vi kan pumpa upp resursen från behållaren. Men när den resurs vi försöker fånga är tätt instängd i skifferporerna, hur släpper vi det och tar upp det till ytan?
Det börjar på ungefär samma sätt:En djup brunn borras. Chesapeake Energy uppskattar att det genomsnittliga djupet i sina brunnar är 7, 700 fot/2, 347 meter (ungefär sex Empire State -byggnader staplade från ände till ände [källa:Chesapeake Energy]). Colorado Oil and Gas Association ger hålets diameter 31,12 tum. När brunnen når rätt djup, det tar en höger eller vänster sväng (kallad startpunkt ) och blir horisontell. Den horisontella sektionen kan sträcka sig över 1, 000 till 6, 000 fot, eller 305 till 1, 829 meter [källa:EPA].
Stålhölje passar i brunnsborrning , aka hålet borrat. Stålet är avsett att skydda grundvatten och det omgivande området från eventuellt läckage vid hydraulisk sprickbildning. Nere vid den horisontella sektionen av brunnen, stålet är perforerat med ett verktyg som kan tränga in i stålets och cementens brunn för att skapa små hål för vatten eller små partiklar att släppa igenom - ungefär som din köksblandare. Vid det tillfället, en vattenlösning (som vi kommer att utforska mer senare) pumpas in vid ett extremt högt tryck.
När lösningen når de perforerade punkterna, vätskan är för mycket för att berget ska absorbera, och berget spricker. Det tar tre till tio dagar innan frakturering är klar [källa:Halliburton]. Tillsatser och sand som finns i vattenblandningen håller dessa sprickor öppna, låta gasen (eller vilken resurs som helst) komma ut och föras upp till ytan i vattnet som pumpas upp igen, och separerade. Dessa resurser kan flöda från sprickorna i år eller potentiellt årtionden [källa:Energy in Depth]. Avloppsvattnet lagras och behandlas, pumpas in i injektionsbrunnar eller återvinns; den lagras också i utomhusgropar eller används på vägar [källa:NRDC].
Utrustningen som används vid fracking är (förutsägbart) tung. Tänk på att uppskattningsvis 200 tankbilar behövs för att föra 1 miljon gallon (3,8 miljoner liter) vatten till en brunn, och att djupare skifferbäddar kan kräva 2 till 10 miljoner gallon (7,6 till 37,9 miljoner liter) vatten [källor:EarthWorks, ProPublica]. Dussintals "pumpbilar" ensamma krävs för att skjuta den trycksatta lösningen ner i brunnhålet [källa:Energy in Depth].
Innan vi kommer till några av problemen i samband med hydraulisk sprickbildning, låt oss ta en titt på några anledningar till varför människor är så fracking upphetsad.
GaslandDen 2010 Oscar-nominerade dokumentärfilmen "Gasland" berättade historien om invånare som drabbats av fracking i sina samhällen. Många minns den (bokstavligen) brandbilden av en man som tänder sitt kranvatten i eld - förmodligen från naturgas som förorenar vattentillförseln. Tjänstemän i Colorado bestämde att läckan var en naturligt förekommande metanreserv som hade sipprat in i husägarens brunn, och inte på grund av fracking. Dock, det har varit fracking-relaterade fall av metan som har nått vattenförsörjning-och gasföretag som har fått erkänna sitt ansvar och betala rejäla böter för sin vårdslöshet [källa:McGraw].
Som du kan föreställa dig, Det finns några ganska seriösa kritiker av fracking. Men innan vi går in i fallgroparna i operationen, låt oss ta upp några av de fördelar som förespråkarna beskriver.
Till att börja, många påpekar att fracking ger människor massor av tillgängliga resurser som normalt är instängda i bergets porer.
Det finns miljöargument, också:I stället för att borra många brunnar, processen innebär att man borrar en brunn som skjuter av horisontellt, som har fördelar på ytlandskapet. Uppskattningar säger att 90 procent av naturgasbrunnarna idag måste nås genom fracking [källa:Bateman]. Dessutom, det hävdas också att naturgas är ett mer miljövänligt bränsle än olja eller kol, och det är sant:det brinner renare, med drastiskt reducerad koldioxid, utsläpp av kväveoxid och svaveloxid [källa:EPA]. (Vi kommer att se i nästa avsnitt några argument mot frackingens "rena" karaktär.)
Företag som Chesapeake Energy och Halliburton är också snabba med att påpeka att när som helst USA minskar sitt beroende av utländsk olja, det är fördelaktigt för amerikanska företag och konsumenter. Och det råder ingen tvekan om att hydraulisk fracking har varit framgångsrik för att få inhemsk naturgas från USA:Från 1,1 miljoner frackingverksamheter under de senaste 60 åren, Amerikaner har fått ungefär 600 biljoner kubikfot (nästan 17 biljoner kubikmeter) naturgas [källa:Halliburton].
Och vi kan inte glömma att skapa jobb och dess vän, inkomst. New York State Department of Environmental Conservation uppskattade att om staten öppnade sina dörrar till fracking igen (den införde ett förbud mot fracking 2008), 17, 6000 arbetstillfällen skulle skapas och 125 miljoner dollar i skatteintäkter skulle ackumuleras [källa:Schaefer]. Fracking-och olje- och gruvindustrin i allmänhet-är ingen mamma-och-pop-operation. Det är stora pengar i det, och det är motivation nog för vissa. Den stora utbetalningen sker dock inte för operatörer som av misstag får tillgång till vattenförsörjning eller förstör fastigheter med olyckor. Av denna anledning, det kan hävdas att utbetalningen faktiskt kommer att tvinga operatörerna att följa säkra och etiska metoder [källa:Grundvattenskyddsrådet].
SkifferregionerMedan stora naturgasreserver förekommer i hela USA, det finns några stora strängar som kallas skifferregioner . Dessa inkluderar Marcellus -regionen (som täcker delar av Ohio, Pennsylvania, Västra Virginia, Maryland och New York), Antrim -skifferregionen i Michigan och Barnett -skifferfältet i Texas.
En demonstrant demonstrerar mot fracking utanför Kaliforniens EPA -högkvarter den 25 juli, 2012. Dussintals miljöaktivister genomförde en demonstration "Stop Fracking With California" utanför huvudkontoret. Justin Sullivan/Getty Images Än så länge, Vi har bara diskuterat logistiken och fördelarna med hydraulisk sprickbildning. Men fracking är inte precis en slam-dunk när det gäller säkerhet. Faktiskt, för i stort sett varje argument vi framförde i det sista avsnittet för fracking, det finns en ganska virulent disk.
För en, fracking är fortfarande en hårddisk gruvdrift. Vilket betyder att borrning - och lastbilarna, pumps, transporter och förvaringsbehållare - kommer alla fortfarande att vara närvarande på platsen, tillsammans med den nödvändiga relaterade infrastrukturen. Även om gasföretagen är angelägna om att låta det som att hitta naturgas på jordbruksmark skulle vara en gåva för bönder med låga pengar, Det finns också frågor om rörledningar som orsakar skador på grödor och utrustning som river upp vägar [källa:Schaefer].
En av de största klagomålen om fracking är inte själva handlingen, men vätskan som pumpas in i brunnen för att orsaka frakturer. Kemiska tillsatser utgör 0,5-2,0 procent av sand- och vattenblandningen [källa:EarthWorks]. Tillsatserna inkluderar syror som hjälper till att lösa upp mineraler, kemikalier som finns i tvättmedel, desinfektionsmedel och hushållsrengöringsmedel [källa:McGraw]. Tänk på att miljontals liter av grejerna används; 4 miljoner gallon (15 miljoner liter) frackningsvätska skulle då motsvara 300 ton kemiska tillsatser [källa:EarthWorks]. En stor oro är att dessa vätskor stannar i marken och läcker ut i mark och grundvatten. (För att inte tala om potentialen för ytutsläpp.)
Efter att sprickan inträffat, det finns fler bekymmer. De små sprickorna kan resa långt, vilket innebär att de tekniskt sett kan hamna i en vattentillförsel. (Även om detta ännu inte har dokumenterats, potentiella fall studeras [källa:McGraw]). Det betyder att oljan eller naturgasen kan komma in i dricksvattnet.
Det finns också problemet med de enorma mängder avloppsvatten som genereras. Miljarder liter avloppsvatten måste deponeras årligen. Ofta, det innebär att det behandlas på lokala avloppsanläggningar - med efterföljande utsläpp till ytvattnet [källa:NRDC]. Vissa avdunstar också av de mer flyktiga kemikalierna i föreningen, vilket betyder att för allt snack om "ren brinnande naturgas, "Det finns problem med luftföroreningar när det gäller gruvdrift av gasen (för att inte tala om tankfartygen, lastbilar och utrustning som är på väg, som inte hjälper föroreningar) [källa:EarthWorks].
Och ett av problemen vi kommer att utforska i nästa kapitel är att ingen är helt säker på hur skadligt allt detta är.
Naturgas har spelat en stor roll i USA:s senaste energistrategi, och fracking är en stor del av det. Ethan Miller/Getty Images Även om en förenklad användning av fracking har funnits sedan mitten av 1800-talet, det var egentligen bara under de senaste två decennierna som frackingtekniken utvecklades så att en ekonomisk, kommersiell skala kan uppnås. Låt oss komma ihåg att mer än 90 procent av USA:s naturgas kommer från inhemska källor; även om USA inte har samma sorts reserver som oljerika länder i Mellanöstern besitter, den har tillräckligt med energi för att driva varje naturgasdriven enhet de närmaste 20 åren [källa:McGraw].
Eftersom fracking för skiffergas är ett sådant nytt företag, kritiker beklagar bristen på forskning och tunga vetenskapliga studier som (av allt att döma) bör åtfölja sådana spännande saker. Men det forskas, vilket ger båda sidor av frågan mer nyans. Ett påstående som nyligen har kommit fram är att fracking orsakar sådan volatilitet under jorden att jordbävningar uppstår från det enorma trycket i vattnet som pumpas in. Nationella forskningsrådet kunde inte hitta några bevis som stöder påståendet, men få inte ut din borrning ännu:Gruppen upptäckte att vattnet som sköts ur brunnarna i lagringstankar var kopplat till små jordbävningar [källa:Associated Press]. Så jordbävningar hände, men deras orsak var annorlunda än förutspått.
Det är svårt att förneka - på gott eller ont - att fracking inte har revolutionerat gruvindustrin. På grund av fracking, USA har sett sin oljeproduktion stiga. År 2013, USA kommer att producera 11,4 miljoner fat olja per dag - vilket konkurrerar med Saudiarabiens ledande 11,6 miljoner fat [källa:Associated Press]. Exxon Mobil Corp. och Chesapeake Energy räknar med att borra tiotusentals brunnar till 2020, och de nationella konsekvenserna har fått det amerikanska energidepartementet att bli mer involverade i utredningar av praxis och säkerhet [källa:Kirkland och ClimateWire].
Svårt att också hålla med? Se till att de kemiska föreningar och metoder som används vid fracking är säkra för dem som arbetar och bor i de drabbade områdena. Chefer på Halliburton gjorde rubriker 2011 när en av dem drack fracking vätska för att bevisa dess säkerhet. Och även om det låter dumt, du kan ge företaget beröm för att ha påpekat att det faktiskt hade förändrat frackingvätskans sammansättning så att materialen i det kom från livsmedelsindustrin [källa:Tsai]. Den nya CleanStim -frackningsvätskan utlovar en minskad risk för kemisk exponering och utgör - tillsammans med nya vattenrenings- och bakteriereducerande resurser - den nya CleanSuite -tekniken som Halliburton hoppas kommer att lindra hälso- och miljöhänsyn kring fracking [källa:Halliburton].
Låter bra och bra, men det är obestridligt att det kommer att krävas mycket mer studier för att övertyga alla om att fracking är säkert.
Det är svårt att inte säga, "Ja, men ... "till alla sidor av frackingdebatten. Kommer det att hjälpa till med USA:s beroende av utländsk olja? Ja, men det har ännu inte en meritlista att stå på miljömässigt. Har massorna av kemiska tillsatser som trycks ner i marken risk för förorening? Ja, men energibolagen är förmodligen engagerade i att göra dessa tillsatser säkra. Det verkar för mig att alla som är säkra på sin hårda inställning till fracking förmodligen inte erkänner hur nyanserat ämnet är. Det bästa du kan göra är att hålla dig uppdaterad genom att läsa och undersöka ny utveckling när fracking introduceras i våra samhällen.
