Trots stor oro över potentiella hälsoeffekter på grund av hydraulisk sprickbildning, livstids giftiga kemiska utsläpp i samband med kolgenererad elektricitet är 10 till 100 gånger större än de från elektricitet som genereras med naturgas som erhålls via fracking, enligt en ny studie från University of Michigan.
Studien är en jämförande analys av de skadliga hälsoeffekterna av el som produceras från skiffergas och kol. Den tittar på mängden giftiga kemikalier som släpps ut i luften, mark och vatten under både resursutvinning och elproduktionsfaser av båda teknikerna och drar slutsatsen att de potentiella hälsoeffekterna av elektricitet från kol är mycket högre.
Resultaten tyder på att när den amerikanska energimarknaden fortsätter att skifta från kol till naturgas, den övergripande "giftbördan" för elsektorn kommer att minska, sade studien motsvarande författare Shelie Miller, en miljöingenjör och docent vid U-M School for Environment and Sustainability's Center for Sustainable Systems.
"Denna analys innebär inte att farhågor i samband med skiffergasproduktion är ogrundade, bara att den totala toxiska belastningen av kol definitivt är större, "Sade Miller." Och medan studien inte tar upp detta direkt, vi borde sträva efter förnybara energikällor mer aggressivt om vi verkligen vill minska den mänskliga toxiciteten hos vårt energisystem. "
Studien publicerades online 10 oktober i tidningen Miljövetenskap och teknik . De andra författarna är Brian Ellis från U-M Department of Civil and Environmental Engineering och Lu Chen, en nyutexaminerad från UM-skolan för miljö och hållbarhet.
Under de senaste åren har kombinationen av horisontell borrning och hydraulisk sprickbildning (allmänt känd som fracking), har hjälpt till att låsa upp stora lagrar naturgas i skifferformationer. Ökad skiffergasproduktion skapade en högkonjunktur i vissa delar av landet men har också lett till oro över potentiell förorening av dricksvatten och eventuella hälsoeffekter för människor i samband med hydraulisk sprickbildning.
Med tanke på dessa bekymmer och det pågående skiftet till skiffergas, Miller och hennes kollegor tyckte att det var viktigt att i rätt sammanhang placera de potentiella människors hälsoeffekter av skiffergas i förhållande till kol. I deras jämförande studie, kallad en livscykelkonsekvensanalys, forskarna använde Pennsylvania som utgångspunkt för både skiffergas och kol, eftersom båda energikällorna är rikliga i staten.
För kolsystemet, studien uppskattar toxiciteten i samband med luftföroreningar som släpps ut under kraftproduktion, samt giftiga kemiska utsläpp under kolbrytningsprocessen från syra-gruvdrift och kolaska. Luftföroreningarna som analyserades för kolsystemet inkluderade partiklar (sot), kvicksilver, labila organiska blandningar, kväveoxider och svaveloxider.
För det hydrauliska spricksystemet, studien uppskattade toxiciteten för de sprickvätskekemikalier som används för att spricka berg och släppa ut naturgas, samt avloppsvatten i samband med utvinning av skiffergas. Forskarna tittade också på luftföroreningar som avges under både utvinning av skiffergas och elproduktion.
I båda systemen, partiklar som släpps ut i luften från kraftverk under elproduktion var den dominerande toxicitetsbidraget och uppvägde kemiska utsläpp som kan uppstå under extraktion. Och de skadliga luftutsläppen från kolkraftverk var mycket värre än de från renare brinnande naturgasanläggningar, Sa Miller.
"Vi tittade på den totala massan av utsläpp per enhet el genererad under båda systemens livstid, och den totala toxiska belastningen är mycket större för kol, "sa hon." Utsläpp av partiklar som pumpas upp i luften varje dag av kolkraftverk har större potentiella hälsoeffekter för människan än någon av de andra kemikalierna vi undersökte. "
Studien av Miller och hennes kollegor tros vara den första jämförelsen mellan kol och skiffergas från resursutvinning genom elproduktion. Även om resultaten ger en jämförelse av relativ toxicitet mellan de två systemen, stora osäkerheter och brist på data hindrade en fullständig riskbedömning.
Mycket av osäkerheten gäller den hydrauliska sprickprocessen. Kemikalierna som används i hydraulisk sprickvätska anses vara ägda, och storleken och frekvensen av vattenföroreningar är inte väl dokumenterade.
När vi står inför osäkerheter om de kemikalier som används i den hydrauliska sprickprocessen, forskarna överskattade medvetet mängden giftiga kemikalier som skulle nå miljön för att säkerställa att de inte minimerade frackings hälsoeffekter, Sa Miller.
Även i ett till synes osannolikt scenario för oavsiktlig utsläpp där alla brunnars hydrauliska sprickvätska och obehandlat avloppsvatten släpptes ut direkt i ytvatten under brunnens livstid, skiffergaselektricitet hade en lägre livstidseffekt för mänsklig toxicitet, eller HTI, än kolkraft, enligt studien.
För att beräkna hälsoeffekterna av partiklar från kraftverk, forskarna samlade in utsläppsdata från 23 naturgas och 13 kolkraftverk i Pennsylvania. Data från 2, 900 hydrauliskt brutna brunnar i staten användes för att uppskatta potentiella utsläpp av sprickvätskekemikalier och avloppsvatten.
Två olika bedömningsmetoder användes för att uppskatta hälsoeffekter. Olika statistiska tester utfördes för att verifiera resultaten, vilket tyder på 90 procents förtroende för det övergripande fyndet att HTI för skiffergas är lägre än HTI för kol.
