Naturgas förskjuter kol, vilket kan hjälpa till att bekämpa klimatförändringarna eftersom bränning av det ger färre koldioxidutsläpp. Men produktion och transport av naturgas släpper ut metan, en växthusgas som också bidrar till klimatförändringarna. Hur stort är metanproblemet?

Under de senaste fem åren har våra forskargrupper vid Colorado State University har gjort tusentals metanutsläppsmätningar vid mer än 700 separata anläggningar i produktionen, sammankomst, bearbetning, transmissions- och lagringssegment i naturgasförsörjningskedjan.

Denna erfarenhet har gett oss ett unikt perspektiv när det gäller de viktigaste källorna till metanutsläpp från naturgas och de utmaningar som industrin står inför när det gäller att upptäcka och minska, om inte eliminering, dem.

Vårt arbete, tillsammans med många andra forskningsprojekt, nyligen viks in i en ny studie publicerad tidskriften Science. Denna omfattande ögonblicksbild tyder på att metanutsläpp från olje- och gasverksamheten är mycket högre än nuvarande EPA -uppskattningar.

Vad är det för fel på metan?

Ett sätt att kvantifiera storleken på metanläckaget är att dela mängden metan som släpps ut varje år med den totala mängden metan som pumpas ur marken varje år från naturgas- och oljebrunnar. EPA uppskattar för närvarande denna metanläckage till 1,4 procent. Det är, för varje kubikfot naturgas som dras från underjordiska reservoarer, 1,4 procent av det går förlorat i atmosfären.

Denna studie syntetiserade resultaten från en femårig serie på 16 studier som samordnats av miljöorganisationen Environmental Defense Fund (EDF), som involverade mer än 140 forskare från över 40 institutioner och 50 naturgasföretag.

Ansträngningen samlade forskare baserade vid universitet, tankesmedjor och industrin själv för att göra den mest exakta uppskattningen av den totala mängden metan som släpps ut från all amerikansk olje- och gasverksamhet. Det integrerade data från en mängd nya studier med mätningar gjorda på marken och från luften.

Allt sagt, baserat på resultaten av vår nya studie, den amerikanska olje- och gasindustrin läcker 13 miljoner ton metan varje år, vilket innebär att metanläckaget är 2,3 procent. Denna 60 procents skillnad mellan vår nya uppskattning och EPA:s gamla kan ha stora klimatkonsekvenser.

Metan är en mycket potent växthusgas, med mer än 80 gånger klimatuppvärmningseffekten av koldioxid under de första 20 åren efter att den släppts ut.

En tidigare EDF-studie visade att en metanläckageshastighet på mer än 3 procent inte skulle resultera i några omedelbara klimatfördelar med att gå i pension med kolkraftverk till förmån för naturgaskraftverk.

Det betyder att även med 2,3 procent läckage, den växande andelen amerikansk el som drivs med naturgas gör något för att sakta ner klimatförändringarna. Dock, dessa klimatfördelar kan vara mycket större.

Också, vid en metanläckage på 2,3 procent, många andra användningar av naturgas förutom att generera el är avgörande skadliga för klimatet. Till exempel, EDF fann att byte av diesel som används i de flesta lastbilar eller bensin som förbrukas av de flesta bilar med naturgas skulle kräva läckage på mindre än 1,4 procent innan det skulle bli någon omedelbar klimatnytta.

Vad mer, vissa forskare tror att läckaget kan vara ännu högre än vår uppskattning.

Vad orsakar dessa läckor

Kanske har du aldrig tänkt på den långa resan som naturgas färdas innan du kan tända brännarna på gasspisen i ditt kök.

Men ovanpå 500, 000 naturgasbrunnar som är verksamma i USA idag, det finns 2 miljoner mil rör och miljoner ventiler, beslag, tankar, kompressorer och andra komponenter som arbetar 24 timmar om dygnet, sju dagar i veckan för att leverera naturgas till ditt hem.

Den naturgas som du bränner när du piskar ett parti pannkakor kan ha rest 1, 000 miles eller mer som det gick genom detta komplicerade nätverk. Längs vägen, det fanns gott om möjligheter för en del av det att läcka ut i atmosfären.

Naturgasläckor kan vara oavsiktliga, orsakad av felaktig utrustning, men mycket naturgas frigörs också avsiktligt för att utföra processoperationer som att öppna och stänga ventiler. Dessutom, tiotusentals kompressorer som ökar trycket och pumpar gasen genom nätet drivs av motorer som bränner naturgas och deras avgaser innehåller en del oförbränd naturgas.

Eftersom naturgasen som levereras till ditt hem är 85 till 95 procent metan, naturgasläckage är övervägande metan. Medan metan utgör det största hotet mot klimatet på grund av dess växthusgasstyrka, naturgas innehåller andra kolväten som kan försämra regional luftkvalitet och är dåliga för människors hälsa.

Lagertal jämfört med flygövervakning

EPA växthusgasinventering görs på ett sätt som experter som vi kallar en "bottom-up" -metod. Det innebär att man räknar upp all nationens naturgasutrustning - från hushållsgasmätare till brunnplattor - och uppskattar en årlig genomsnittlig utsläppshastighet för varje kategori och lägger till allt.

Det finns två utmaningar för detta tillvägagångssätt. Först, Det finns inga exakta utrustningsrekord för många av dessa kategorier. Andra, när komponenter fungerar felaktigt eller misslyckas, utsläppsballong, vilket gör det svårt att utveckla en exakt och meningsfull årlig utsläppshastighet för varje källa.

"Top-down" -metoder, som vanligtvis kräver flygplan, är alternativet. De mäter metankoncentrationer upp- och nedvind i stora geografiska områden. Men detta tillvägagångssätt har sina egna brister.

Först, det fångar alla metanutsläpp, snarare än bara utsläppen från naturgasverksamhet - inklusive metan från deponier, kor och till och med bladen ruttnar i din bakgård. Andra, dessa enstaka ögonblicksbilder kan bli förvrängda beroende på vad som händer medan flygplan flyger runt för att fånga metandata.

Historiskt sett top-down-metoder uppskattar utsläpp som är ungefär två gånger bottom-up-uppskattningar. Några regionala top-down-metanläckhastigheter har varit så höga som 8 procent medan vissa bottom-up-uppskattningar har varit så låga som 1 procent.

Nyare arbete, inklusive vår vetenskapliga studie, har genomfört samordnade kampanjer där mätningar på marken och flygplan görs samtidigt, samtidigt som man noggrant modellerar utsläppshändelser.

Praktiska prylar och bra policy

En solig morgon i oktober 2013, vårt forskargrupp drog fram till en kompressorstation för uppsamling av naturgas i Texas. Med en US $ 80, 000 infraröd kamera, vi hittade omedelbart en utomordentligt stor läcka av färglösa, luktfri metan som var osynlig för operatören som snabbt isolerade och åtgärdade problemet.

Vi såg sedan att metanutsläppen minskade tiofaldigt - läckagefrekvensen för anläggningar sjönk från 9,8 procent till 0,7 procent framför våra ögon.

Det är inte ekonomiskt genomförbart, självklart, att utrusta alla naturgasarbetare med $ 80, 000 kameror, eller att anställa de förare som krävs för att övervaka varje brunnplatta dagligen när det finns 40, 000 olje- och gasbrunnar i Weld County, Colorado, ensam.

Men ny teknik kan göra skillnad. Vårt team vid Colorado State University arbetar med Department of Energy för att utvärdera gadgetry som snabbt kommer att upptäcka metanutsläpp. Några av dessa enheter kan distribueras idag, inklusive billiga sensorer som kan övervakas på distans.

Tekniken ensam löser inte problemet, dock. Vi tror att en minskning av nationens metanläckage kommer att kräva ett samarbete mellan industri och regering. Och baserat på vår erfarenhet i Colorado, som har utvecklat några av landets striktaste regler för metanutsläpp, vi finner att bästa praxis blir standardmetoder med starka regler.

Vi tror att Trump -administrationens ansträngningar att återställa regler, utan hänsyn till om de arbetar eller inte, kommer inte bara att få djupa klimatpåverkan. De kommer också att äventyra alla amerikaners hälsa och säkerhet samtidigt som de undergräver ansträngningarna från naturgasindustrin för att minska på den förorening som den producerar.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.