Cum naiba o fac? Fracturarea hidraulică 101

Recent, la New York, protestatarii au ieșit pe faleza din Rockaways pentru a-și exprima opoziția față de proiectul Rockaway Lateral Project, care vizează instalarea unei conducte pe sub plajele Jacob Riis și Fort Tilden din New York pentru a conecta două sisteme existente de distribuție a gazelor naturale. Conducta, controlată de Williams Partners L.P., va permite gazului natural fracturat din șisturile Marcellus Shale, din Pennsylvania, să ajungă la o nouă stație de contorizare și de reglare la Floyd Bennett Field, în Brooklyn, și apoi în actualele linii de distribuție care traversează Flatbush Avenue. Dovezile privind daunele de mediu cauzate de procedurile de fracturare nereglementate se adună în același timp în care Statele Unite se străduiesc să își diminueze dependența de petrol și cărbune. Este fracturarea cea mai mică dintre cele două rele? Sau ar putea fi?

Chiar dacă acest proces există de aproximativ 60 de ani, fracturarea hidraulică a devenit recent o atracție a industriei din două motive principale. În primul rând, fracturarea poate extrage petrol și gaze naturale din formațiuni stâncoase care în mod normal ar fi inaccesibile. În al doilea rând, atunci când este combinată cu forajul orizontal, poate extrage mai mult petrol și gaze dintr-o singură platformă de foraj decât era posibil anterior. În prezent, trăim un fel de „renaștere a fracturării”; numai în 2011 au fost forate aproximativ 27.000 de noi puțuri de fracturare în SUA. Dar ce se întâmplă de fapt în fracturarea hidraulică?

Rocile

Petrolul și gazele naturale se află în formațiuni de gresie și de șisturi la mare adâncime sub suprafața pământului. Cu miliarde de ani în urmă, pe măsură ce aceste roci se formau prin sedimentare, organisme precum planctonul și algele ar fi fost prinse împreună cu mineralele. Corpurile acestor microorganisme au format buzunare de materie organică, pe bază de carbon. Pe măsură ce rocile au îmbătrânit și s-au adâncit în pământ, căldura și presiunea au transformat încet aceste organisme în hidrocarburi, creând combustibili fosili precum petrolul, cărbunele și gazul natural (sau metanul). Atunci când este nou creat, metanul migrează înapoi spre suprafață din roca sursă în roca rezervor, de obicei gresie sau șisturi, unde este prins.

Gresul de nisip, care este adesea forat pentru petrol convențional, este destul de poros și reține petrolul așa cum un burete reține apa. Atunci când este forată, gresia este suficient de poroasă pentru ca diferența de presiune dintre sondă și rocă (din nou, petrolul vrea să se deplaseze în sus, dar este prins) și spațiile mari dintre granulele din rocă să permită petrolului să iasă din rocă și să urce la suprafață. Șisturile, în schimb, sunt mai bine compactate și nu pot fi exploatate în același mod. În schimb, trebuie să fie fracturat.

Exploatarea

După ce o formațiune de șist este vizată, o companie energetică va înființa o platformă de foraj, sau o bază de pornire, pentru foraj. Primul pas este de a fora (cu un burghiu cu diametrul de obicei de 18-20 de inci) pe verticală pe lângă straturile mai tinere de rocă care pot înconjura o pânză freatică sau pot conține tipuri mai tinere de gaze. Odată ce gaura are o adâncime de aproximativ 1.000 de picioare, se introduce o carcasă de oțel mai subțire decât gaura însăși. Apoi, se pompează ciment în josul tubulaturii, urmat de aer la înaltă presiune, care împinge cimentul spre fundul găurii de foraj și în sus, în spațiul, sau cordoanele, dintre tubulatura de oțel și roca înconjurătoare. Acesta devine puțul de foraj vertical. Procesul se repetă până când gaura de foraj este suficient de adâncă pentru a ajunge la șisturi, care ar putea fi la o adâncime de până la 10.000 de picioare sub suprafață, dar de obicei se termină în jurul a 7.000-8.000 de picioare.

Invenția burghielor orizontale permite sondei să își schimbe direcția odată ce a ajuns la o adâncime țintă. Astfel, de la o singură platformă de foraj, companiile energetice sunt capabile să foreze mai multe sonde verticale la o distanță de 1,5 metri una de alta, care pot ajunge pe o rază foarte mare, uneori de kilometri, de la platforma de foraj, eliminând astfel necesitatea de a amplasa mai multe platforme de foraj în tot peisajul. Următorul pas constă în trimiterea unor explozibili de mici dimensiuni sau a unui pistol de perforare în secțiunea vizată a puțului orizontal pentru a face găuri prin carcasa de oțel și ciment. Odată ce găurile au fost făcute, între 3 și 5 milioane de galoane de apă care conțin un amestec de nisip și substanțe chimice sunt pompate la o presiune extrem de mare în interiorul puțului. Acest fluid de fracturare explodează din găuri, pulverizând roca de șist și creând multiple fracturi sau fisuri în întreaga formațiune. (FracFocus, un site web non-profit, păstrează listele cu substanțele chimice utilizate în fracturare în întreaga țară, dar dezvăluirea nu este obligatorie din punct de vedere legal, iar companiile listate își prezintă „ingredientele” soluției de fracturare în mod voluntar). Nisipul și substanțele chimice din lichidul de fracturare se strecoară în fisurile create în rocă și le mențin deschise, permițând gazului natural prins să curgă înapoi în puțul orizontal. Roca poate fi ținută deschisă doar de câteva granule minuscule de nisip.

Pentru că gazul este mai ușor decât soluția de fracturare, acesta se ridică la suprafață și este canalizat în conducte care îl duc fie la o stație de tratare a gazului, fie la o instalație de separare, fie la depozitare. Aproximativ 10 până la 30 la sută din lichidul de fracturare (numit acum flowback) călătorește înapoi prin puț. În mod ideal, acesta este reciclat în următoarea lucrare, deoarece substanțele chimice și nisipul din soluție îl fac inutil pentru multe altele. Dacă nu este reciclat, flowback-ul este eliminat într-un puț de depozitare adânc în pământ. Apa care rămâne în puț este absorbită în roca fracturată.

Riscurile

Fracking-ul are potențialul de a oferi o alternativă energetică mai ieftină și mai curată la cărbune și petrol, precum și de a genera profituri uriașe pentru companiile energetice. Dar riscurile sunt mari: Metanul este un gaz cu efect de seră mult mai devastator decât dioxidul de carbon, astfel încât scurgerile ar putea submina eforturile de reducere a emisiilor de carbon. Se înregistrează deja o contaminare a resurselor de apă cu lichid de fracturare, iar efectele sale asupra mediului și a sănătății publice sunt încă în mare parte necunoscute. Cercetările în curs de desfășurare investighează, de asemenea, legăturile potențiale dintre fracturare și cutremure.

Balansarea beneficiilor cunoscute ale reducerii dependenței noastre de petrol cu costurile și riscurile în mare parte necunoscute ale fracturării este o cale delicată de parcurs. Într-un interviu acordat revistei Foreign Affairs, Fred Krupp, președintele Environmental Defense Fund, a făcut apel la un „pragmatism ambițios” în privința fracturării: „Trăim în lumea reală și lucruri precum fracturarea și exploatarea resurselor de gaze naturale ale Americii se vor întâmpla. Așa că haideți să maximizăm beneficiile pe care le obținem din conversia unei centrale electrice pe bază de cărbune în gaze naturale, în timp ce punem pedala la podea pentru a accelera introducerea energiei eoliene și a energiei solare.”

.