가스 환기구

Gas venting
석탄 및 원유의 추출에 수반되거나 그 자체가 추출 대상인 알카인 탄화수소 가스의 지질원을 나타낸 도표.

보다 구체적으로 천연 가스 배출 또는 메탄 배출로 알려진 가스 배출은 알칸 탄화수소를 함유한 가스를 지구 대기로 의도적이고 통제된 배출이다. 석탄과 원유를 추출하는 과정에서 발생하는 원치 않는 가스의 폐기에 널리 사용되는 방법이다. 이러한 가스는 생산 공정으로 재활용되지 않거나, 소비자 시장에 대한 수출 경로가 없거나, 단기 수요에 대한 잉여일 때 가치가 부족할 수 있다. 기체가 생산자에게 가치가 있는 경우, 가스 수집, 운송 및 분배에 사용되는 장비에서도 상당량을 방출할 수 있다.

가스 배기는 기후 변화에 크게 기여한다.[1][2] 그럼에도 불구하고 많은 개별적인 사례는 충분히 작고 분산되어 있어 즉각적인 건강 위험과 관련하여 "안전한" 것으로 간주된다. 대량의 농축 배출물은 비교적 덜 해로운 이산화탄소 가스를 생산하기 위해 가스 플레어를 보통 감소시킨다. 일상적인 관행으로 수행되는 가스 벤팅과 플레어링은 특히 낭비적이며 가스를 활용하기 위해 다른 저가 옵션을 이용할 수 있는 많은 현대 산업 운영에서 제거될 수 있다.[3]

가스 벤팅은 다음과 같은 유사한 유형의 가스 배출과 혼동해서는 안 된다.

  • 장비 손상을 방지하고 수명을 보호하기 위한 최후의 수단으로서의 비상 압력 완화 또는
  • 고아 우물에서와 같이 석탄, 석유, 가스 작업에서 발생하는 의도하지 않은 가스 누출인 가스 방출

가스 배기는 또한 자연적이거나 인간의 활동으로 인해 지구나 바다에서 발생하는"가스 누출"과 혼동해서는 안 된다.

원치 않는 가스와 관련된 오일장 실습

시골 지역에서 관련 가스를 플레어링하여 석유 추출 및 보관.
또한 과도한 검은 탄소를 생성하는 불완전한 가스 플레어링.
참고 항목: 관련 석유 가스 및 일상적인 플레어링

원유 획득이 일차적이고 때로는 유일한 재정적 목적이기도 한 유정에서의 석유 추출은 일반적으로 상당한 양의 관련 석유 가스(즉, 원천연가스)의 추출과 동반된다. 2012년 글로벌 통계에 따르면 이 가스의 대다수(58%)가 저장 및 양호한 압력 유지를 위해 재주입된 것으로 나타나 27%는 소비시장으로 보내졌고, 나머지 15%는 우물터 근처에서 배출되거나 폭발했다.[4]

분출된 연관 가스의 1억 톤은 전세계적으로 화염 속에서 연소되었는데, 이는 석유와 가스 유정으로부터 생산되는 전체 가스의 약 3~4%에 해당한다.[4] 화염가스는 온실가스의 거의 3억2 5천만 톤의 이산화탄소 배출량을 발생시켰고, 모든 화석연료를 태울 때 배출되는 이산화탄소2 330억 톤의 약 1%를 기여했다.[5] 플레어 가스 복구 시스템(FGRS)은 플레어링에 대한 보다 경제적인 대안으로 점점 더 많이 구현되고 있다.[6]: 50–52

가급적 모든 원치 않는 가스는 최소한 가스 플레어로 줄일 수 있지만, 이것은 실제로 달성되지 않았다. 예를 들어, 개별 우물에서 방출되는 부피는 때때로 너무 작고 간헐적이며, 기술적으로나 경제적으로 플레어링을 어렵게 만드는 다른 어려움(예: 고농도 오염물질)을 야기할 수 있다. 또한 가스는 우물 부지의 저장 탱크에 옮겨져 다른 곳으로 운반된 후에도 한동안 원유에서 계속 배출될 것이다. 또한 이 가스는 환기구나 압력 조절기를 통해 완화 없이 탈출하도록 설계되거나 활용되거나 플레어 스택에 연결될 수 있다.[7]

국제에너지기구(IEA)의 2019년 세계 추적 추정치는 육상 재래식 석유, 연안 석유, 비전통적 석유, 다운스트림 석유 활동을 포함한 모든 석유 추출물에서 제거되지 않고 추가로 3,200만 톤의 메탄이 방출된 것으로 나타났다. 불완전한 가스 플레어와 탈진 배출량까지 포함하면 추정 총량은 약 3700만 톤이다.[8]

석탄 채굴 및 석탄층 메탄 활성도

광산 환기구에 신선한 공기를 공급하는 대형 선풍기. 메탄과 석탄 먼지는 배기가스에 의해 제거된다.
환기 공기 메탄 열 산화제
참고 항목: 석탄층 메탄

상당한 양의 메탄가스가 석탄층 내에 갇혀 흡착되고, 석탄 채굴과 관련하여 불가피하게 방청된다. 지표면 아래 채굴의 경우, 채굴 작업 전 및/또는 도중에 보어홀이 형성에 스며들며, 안전 대책으로서 소위 연소 가스가 배출될 수 있도록 한다. 또한 작업 중 메탄은 최대 1%의 농도로 환기 공기 시스템으로 유입되며, 보통 갱도 개방으로 인해 자유롭게 소진된다. 이러한 환기 공기 메탄(VAM)은 전 세계 모든 운영 및 해체된 탄광에서 가장 큰 메탄원이다. 또한 상당한 메탄은 저장소에 보관된 석탄과 버려진 광산에서 계속 배출된다.[9]

미국 환경보호국은 2020년까지 전 세계 탄광에서 배출되는 전세계 메탄은 3500만 톤 또는 8억 톤의 이산화탄소2 배출량을 넘어 전 세계 메탄 배출량의 9%를 차지할 것으로 예상하고 있다. 중국이 전체의 50% 이상을 기여하고 있고, 미국(10%)과 러시아(7%)가 그 뒤를 이으며, 호주 우크라이나 카자흐스탄 인도(각각 3~4%)가 그 뒤를 잇다. 광범위한 국가에 걸쳐 약 200개의 광산이 2015년까지 경제적인 용도나 가스 플레어 또는 열 산화제의 감소를 위해 약 300만 톤의 메탄을 포획하는 기술을 시행했다.[9]

표면 근처의 아웃크로핑, 솔기 또는 형성물도 때로는 우물에 스며들어 메탄을 추출하고 포획하는데, 이 경우 그것은 일종의 파격적인 기체로 분류된다.[10] 이러한 석탄층 메탄 포획은 그렇지 않으면 자연적으로 발생할 가스 누출량을 줄일 수 있는 반면, 연료가 다른 곳에서 활용되면 이산화탄소 배출량을 증가시킨다.[11][12]

2019년 국제수로기구의 전지구적 추적을 보면, 석탄 채굴과 관련된 모든 활동에서 약 4천만 톤의 메탄이 방출된 것으로 추정된다. 이 총량에는 모든 배출, 탈수 및 누출 배기가스가 포함된다.[7][13]

가스전 및 가스관 실습

가스관 압축기 스테이션. 가스는 일부 가스 압축기 장비의 씰로부터 설계로 배출된다.

가스전에서는 비관련 석유 가스(즉, 또 다른 형태의 천연가스)를 취득하는 것이 1차 재정목표로서, 유전이나 탄광에서 생산되는 가스에 비해 원하지 않는 것은 거의 없다. 대신 배출가스 대부분은 무역 및 유통 허브, 정유 및 소비자 시장으로의 송유관 운송 중에 발생한다.[6]: 6–8

미국 에너지부는 2017년 미국 가스 산업 운영 내 환기 중 대다수가 압축기 스테이션과 공압식 제어기 및 규제기관에서 발생했다고 보고한다.[6]: 7 개선된 유지보수 전략과 첨단 장비 기술이 존재하거나 그러한 배기를 줄이기 위해 개발되고 있다.[14]

2019년 IEA의 전지구적 추적을 보면, 육상 재래식 가스, 해상 가스, 재래식 가스, 그리고 하류 가스 활동을 포함한 모든 가스 산업 부문에서 약 2,300만 톤의 메탄이 방출된 것으로 나타났다. 배출가스 배출량을 포함하면 추정 총량은 약 4300만t이다.[8]

역사적 맥락

관련 석유와 석탄 채굴 가스는 때때로 더 돈벌이가 좋은 석탄이나 액체 탄화수소 회수와 연관된 "무료" 부산물로 간주되었다. 국제 가스 시장, 인프라, 공급망의 성장이 이것을 변화시키는데 많은 기여를 했다. 또한 다음과 같은 표준 관행이 되고 있다.

  • 지역 전력을 공급하기 위해 관련 가스를 포착하고 사용한다.
  • 탄화수소 액체 회수가 극대화되고 가스 수출 기반 시설과 시장 접근이 구축되면 저유소 압력 유지, 2차 복구 및 향후 잠재적 저수지 감압에 대한 재주입 가스.

오늘날, 시장이나 수출 경로에 가까운 비 연관 가스(즉, 석유가 거의 또는 전혀 없는)를 포함한 비교적 작은 규모의 탄화수소 저장소와 대규모의 원격 축적을 개발하는 것이 재정적으로 유효하다.

화석 가스는 최근 일부 산업 옹호자들과 정책 입안자들에 의해 한정된 화석연료 매장량에서 보다 지속 가능한 자원으로 전환하는 동안 최소한의 폐기물, 즉 환경 훼손과 그에 수반되는 경제적 손실을 산출할 수 있는 "교량 연료"로 촉진되었다.[15] 그러나 공급망을 통해 누적적으로 방출되는 메탄의 실제 양은 이미 경쟁 관계에 있는 가까운 기후 온난화에 영향을 미치고 있으며, 석탄과 석유를 사용함으로써 메탄의 양을 초과할 수 있다.[16]

환경영향

제5차 IPCC 평가 보고서에 보고된 바와 같이 2011년 기후 변화에 대한 다양한 기여자의 복사 강제력.

기체 탄화수소의 방출과 다른 방출은 화석 연료의 생산과 소비의 급속한 증가와 함께 산업화 시대에 걸쳐 꾸준히 증가해왔다.[17] 국제에너지기구는 석유와 가스 산업에서만 연간 총 메탄 배출량이 2000년부터 2019년까지 약 6천3백만 톤에서 8천2백만 톤으로 증가했으며, 이는 연평균 약 1.4% 증가한 것으로 추산하고 있다.[7][18] 전 세계적으로, IEA는 석탄, 원유, 천연 가스의 지질학적 추출이 모든 메탄 방출의 20%를 차지한다고 추정한다.[13] 다른 연구자들은 그들의 기여도가 30% 이상 상당히 높을 수 있다는 증거를 발견했다.[19][20]

메탄의 대기 농도는 지난 세기에 걸쳐 거의 두 배로 증가했으며, 이미 지난 80만 년의 어느 시점보다 2.5배 더 큰 요인이다.[21] 메탄은 대기 중 이산화탄소에 비해 풍부하지 않음에도 불구하고 강력한 온난화 가스다. 대기 메탄은 단기 기후 온난화를 일으키는 복사 강제력 변화의 1/4과 1/3을 담당한다.[2][22][23]

천연가스의 에탄, 프로판, 부탄 성분은 메탄(1-2년)과 이산화탄소(1-2세기)에 비해 대기 수명이 훨씬 짧다. 그들은 결과적으로 대기와 잘 섞이지 않고 훨씬 낮은 대기시간을 가진다.[24] 그럼에도 불구하고, 이들의 산화 작용은 궁극적으로 다양한 복잡한 경로를 통해 대기 및 행성 탄소 순환을 방해하는 장수 탄소 화합물의 생성으로 이어진다.[25]

참고 항목

참조

  1. ^ Stocker, Thomas (ed.). Climate change 2013 : the physical science basis : Working Group I contribution to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. New York. ISBN 978-1-10741-532-4. OCLC 881236891.
  2. ^ a b "Europe Outlines Bold New Climate Vision, While Underscoring Value of Methane Emission Reductions". Environmental Defense Fund. Retrieved 2020-04-13.
  3. ^ "Global Gas Flaring Reduction Partnership". World Bank. Retrieved 2020-04-13.
  4. ^ a b "Zero Routine Flaring by 2030 Q&A". World Bank. Retrieved 2020-04-10.
  5. ^ "Global Energy & CO2 Status Report 2019: The latest trends in energy and emissions in 2018". International Energy Agency (Paris). 2019-03-01. Retrieved 2020-04-10.
  6. ^ a b c "Natural Gas Flaring and Venting: State and Federal Regulatory Overview, Trends, and Impacts" (PDF). U.S. Department of Energy. 2019-06-01. Retrieved 2020-04-09.
  7. ^ a b c "Fuels and Technologies - Methane abatement". International Energy Agency (Paris). 2019-11-01. Retrieved 2020-09-08.
  8. ^ a b "Methane Tracker - Country and regional estimates". International Energy Agency (Paris). 2019-11-01. Retrieved 2020-04-10.
  9. ^ a b "Coalbed Methane Outreach Program - Frequent Questions About Coal Mine Methane". U.S. Environmental Protection Agency. Retrieved 2020-04-09.
  10. ^ "Coalbed Methane Extraction Industry". U.S. Environmental Protection Agency. Retrieved 2020-04-10.
  11. ^ Mullane, Shannon (July 9, 2019). "Outdoors industry taps into Southern Ute methane capture project". Durango Herald. Retrieved 2020-04-10.
  12. ^ "Southern Ute Indian Tribe: Natural Methane Capture and Use". Native Energy. 2018. Retrieved 2020-04-10.
  13. ^ a b "Methane Tracker - Analysis". International Energy Agency (Paris). 2019-11-01. Retrieved 2020-04-10.
  14. ^ "EPA's Voluntary Methane Programs for the Oil and Natural Gas Industry". U.S. Environmental Protection Agency. Retrieved 2020-04-09.
  15. ^ Joel Kirkland (June 25, 2010). "Natural gas could serve as a "bridge" fuel to low carbon future". Scientific American. Retrieved 2020-04-10.
  16. ^ Howarth, R.W. (2014). "A bridge to nowhere: methane emissions and the greenhouse gas footprint of natural gas" (PDF). Energy Science & Engineering. Society of Chemical Industry and John Wiley & Sons Ltd. 2 (2): 47–60. doi:10.1002/ese3.35.
  17. ^ Heede, R. (2014). "Tracing anthropogenic carbon dioxide and methane emissions to fossil fuel and cement producers, 1854–2010". Climatic Change. 122 (1–2): 229–241. Bibcode:2014ClCh..122..229H. doi:10.1007/s10584-013-0986-y.
  18. ^ "Methane Tracker 2020 - Methane from oil and gas". International Energy Agency (Paris). 2019-11-01. Retrieved 2020-04-13.
  19. ^ "Fossil fuel industry's methane emissions far higher than thought". The Guardian. 2016-10-05. Retrieved 2020-04-14.
  20. ^ "Methane emitted by humans vastly underestimated, researchers find". phys.org. 2020-02-19. Retrieved 2020-04-14.
  21. ^ Hannah Ritchie and Max Roser (2020). "CO₂ and Greenhouse Gas Emissions: CH4 Concentrations". Our World in Data. Published online at OurWorldInData.org. Retrieved 2020-04-14.
  22. ^ "Global Methane Emissions and Mitigation Opportunities" (PDF). Global Methane Initiative. 2020.
  23. ^ "IPCC Fifth Assessment Report - Radiative Forcings (AR5 Figure SPM.5)". The Intergovernmental Panel on Climate Change. 2013.
  24. ^ Hodnebrog, ∅.; Dalsøren, S.; Myhre, G. (2018), "Lifetimes, direct and indirect radiative forcing, and global warming potentials of ethane (C2H6), propane (C3H8), and butane (C4H10)", Atmos. Sci. Lett., 2018, 19:e804 (2): e804, Bibcode:2018AtScL..19E.804H, doi:10.1002/asl.804
  25. ^ Rosado-Reyes, C.; Francisco, J. (2007), "Atmospheric oxidation pathways of propane and its by‐products: Acetone, acetaldehyde, and propionaldehyde", Journal of Geophysical Research, 112 (D14310): 1–46, Bibcode:2007JGRD..11214310R, doi:10.1029/2006JD007566

외부 링크