Geología y Medioambiente
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Emisiones de metano

metano

Formula química del metano

El gas metano (CH4) es un gas con efectos nocivos para el medioambiente. Por un lado es un gas de un fuerte efecto invernadero, lo que potencia el calentamiento global del planeta, por otro lado es destructor de la capa de ozono, el ozono es un “escudo” que nos protege de las radiaciones ultravioletas más nocivas del Sol.

Desde comienzos de la Revolución Industrial hay un incremento en la concentración de metano en el aire, como ocurre con el dióxido de carbono.

El metano causa un efecto invernadero mucho mayor que el dióxido de carbono, muchos gobiernos han empezado a restringir las emisiones a la atmósfera.

No se conoce con certeza cuanto metano se emite a la atmósfera, quién lo emite y como se emite, lo que si sabemos es su concentración en la atmósfera.

An ice core segment

Núcleo de hielo

Conocemos entonces la concentración de metano, y tenemos un registro de las concentraciones preindustriales obtenidas de los hielos polares. La tendencia del gas a lo largo de la historia es a incrementar su concentración. Recientemente, desde principios de los 90, hasta el 2007, empezó a estabilizarse, pero a partir de 2007 repuntó de nuevo.

Muchos procesos naturales emiten metano a la atmósfera, por ejemplo los procesos de descomposición anaeróbica de la materia orgánica, emanaciones naturales procedentes de yacimientos subterráneos, o la desestabilización de los yacimientos de hidratos de metano del fondo oceánico, entre otros lo hacen.

Los hombres extraemos metano bien mediante las técnicas convencionales de extracción o mediante la tecnología más reciente del fracking. La cabaña ganadera y ciertos cultivos como el arroz, son fuentes de emisión de metano en una cantidad que no hay que desdeñar.

Los pozos de extracción de gas natural, se señalan como los principales culpables en la emisión de grandes cantidades de metano a la atmósfera. No obstante, el gas natural pasa por diversas etapas antes de su uso final, una de ellas es la extracción, aunque hay otras como el transporte, almacenamiento y distribución.

Bilfinger - Natural gas pipeline USA

Red de distribución del gas natural

En la etapa final de distribución se supone que se conocen las fugas que hay en el sistema, bien por fugas, averías, o deterioro de la red de suministro, con una aproximación razonable. Las empresas miden el volumen de gas que inyectan a la red y miden el volumen de gas que consumen sus clientes, la diferencia entre los volúmenes inyectados y los consumidos indicarían pérdidas por fugas, dicho resumidamente.

Investigadores de varias universidades americanas se propusieron medir, de forma independiente, el gas que se fuga de la red de suministro, sus averiguaciones las, exponen  en un informe publicado recientemente. Para obtener datos representativos en el terreno, instalaron una serie de estaciones de medición propias, repartidas en zonas urbanas y en zonas periféricas para medir el metano de la atmósfera. En muchas ciudades ya existen estaciones  obligadas por ley.

Bien puede haber altas concentraciones de metano en la atmósfera, pero ¿Cómo se sabe que el gas procede de la red de distribución? Bueno, el gas que se quema es gas natural, compuesto principalmente por metano, pero no exclusivamente por este; existen fracciones de otros gases con el metano, uno de estos gases es el etano, C2H6.

La proporción de metano frente a la proporción de etano en el gas natural, ¿guarda una relación fija? Si se toman muestras del gas que llega a los hogares y se analizan, se puede saber las proporciones de gases que hay por volumen de muestra, y extraer una relación entre volúmenes del tipo, por cada “x” volumen de metano, tenemos “y” volumen de etano. Esta relación debe ser constante en todas la muestras recogidas y en el tiempo. El número de muestras debe ser elevado para ser tratadas estadísticamente, (inferencia estadística).

Después de esta fase de análisis se vio que sí existía una relación constante entre volumen de metano y volumen de etano, pero, ¿Porqué es importante esto? Bueno antes decíamos que existen muchas fuentes de metano, unas naturales, otras artificiales, pero en la zona, ninguna de ellas está asociada al gas etano y el etano por sí solo no se usa como fuente de combustión. Luego la procedencia del etano era de la red de distribución.

Analizando emisiones de etano y metano se vio mayor cantidad de etano en las ciudades que en la periferia, (en las ciudades es donde la red de distribución es más densa), también se analizó como variaba la cantidad de estos gases a lo largo del año, la cantidad era más o menos constante, (los procesos biológicos de emisión de metano son más activos durante el verano).

Vale, parece haber una relación entre fugas de gas de la red y un incremento en las concentraciones de metano que se liberan en el aire, pero ¿es mucho, es poco, es normal?. En función del país donde estemos, las empresas están obligadas a suministrar a la administración competente cualquier tipo de información pertinente con las emisiones de gases emitidas, en Estados Unidos, los datos se recopilan en el Programa de información sobre gases con efecto invernadero y a veces en organismos locales como el Estado de Massachusetts. Se pueden extrapolar los datos globales a la zona del estudio, si se sabe el consumo de gas de la zona en relación con el resto del país. Con estos datos se obtiene un valor estimativo de cuanto metano procedente de las fugas se emitió, en valores absolutos, y la importancia de estas fugas respecto a emisiones de otro tipo, (un 64% de las emisiones se originan en  las fugas de la red de distribución del gas).

¿Concordaban estos datos con los obtenidos en las estaciones de muestreo? Bueno para contrastarlo usaron modelos de simulación atmosféricos en este caso han empleado dos combinados, wrf y silt. Son programas informáticos que recogen por un lado, variables físicas del medio, la dirección del viento y sus intensidades, gradientes de temperaturas, topografía de la zonas, entre otras muchas variables. Por otro lado, localizan todas las fuentes de emisión del contaminante; todos los datos se implementan en un sistema GIS junto con los datos de muestreo obtenidos en las estaciones. Con todo esto, se dibuja un mapa con la distribución cuantitativa del metano en el área y se puede estimar la cantidad de contaminante distribuido dentro del área de estudio en un periodo de tiempo.

El resultado final es que los datos obtenidos de los informes estatales y los datos reales no concordaban, de forma que el estudio de campo da valores de emisión de 2 a 3 veces superiores a los obtenidos por los datos estatales.

Es normal que los datos no coincidan exactamente ya que son cálculos estimativos, pero que exista tanta disparidad en los datos no es tan normal, los autores proponen varias causas a esta disparidad, quizás los datos de las empresas gasísticas no reflejen la realidad de las fugas, o quizás el fallo esté en el modelo de cálculo empleado para estimar las emisiones realizado por los investigadores, no lo sé.

Lo que si está claro es que el modelo es bastante bueno para automatizar el control de emisiones de metano a corto plazo, que el etano es un buen indicador para conocer fugas relacionadas con el sistema de distribución del gas natural y que además es un método paralelo y de control al existente, en la que toda la información la suministran los proveedores de gas.

Enlace:

Methane emissions from natural gas infrastructure and use in the urban region of Boston, Massachusetts

Otros enlaces:

IPCC: Cambio climático 2013; Informe de evaluación

FAO: Incremento del Efecto Invernadero por las Emisiones de Gas

Foto de Portada:

Gas Pipes

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