Các nhà nghiên cứu từ Mỹ đã chỉ ra rằng lượng khí thải mêtan từ các giàn khoan dầu khí ngoài khơi có thể được lập bản đồ một cách có hệ thống bằng phương pháp viễn thám dựa trên ánh sáng mặt trời. Cách tiếp cận mới của họ có thể giúp cung cấp thông tin cho những nỗ lực giảm lượng khí thải mêtan và cải thiện lượng phát thải quốc gia.
Là một loại khí nhà kính mạnh mẽ, khí mê-tan là tác nhân góp phần đáng kể vào biến đổi khí hậu. Nghiên cứu trước đây đã xác định rằng ít nhất 20% lượng khí thải mêtan liên quan đến con người là từ sản xuất dầu khí. Những điều này có thể xuất phát từ hoạt động bình thường và trục trặc hoặc rò rỉ.
Trong khi lượng khí mê-tan thải ra từ các cơ sở dầu khí trên đất liền được nghiên cứu kỹ lưỡng thì lượng khí thải từ các giàn khoan ngoài khơi vẫn chưa được hiểu rõ, mặc dù các cơ sở này đóng góp tới khoảng 30% tổng sản lượng dầu khí. Các ước tính hiện tại về lượng khí thải mêtan có xu hướng không đáng tin cậy – và chúng không tính đến lượng khí thải sai lệch trong đó một phần nhỏ thiết bị chịu trách nhiệm cho phần lớn lượng khí thải.
Những thách thức ngoài khơi
Trong khi đó, các nghiên cứu quan sát gặp khó khăn do các giàn khoan ngoài khơi nằm ở vị trí xa xôi. Thuyền thường không thể đến đủ gần các bệ và thiếu khả năng phát hiện chính xác các luồng khí thải tăng cao. Máy bay được trang bị máy phân tích khí có thể phát hiện khí mê-tan nhưng có xu hướng không thể xác định được nguồn với độ chính xác cần thiết. Máy bay và vệ tinh được trang bị máy quang phổ hình ảnh cung cấp độ phân giải không gian cao hơn – nhưng chúng gặp khó khăn trong việc phát hiện dấu vết khí trên đại dương vì nước là bề mặt rất tối trong dải hấp thụ khí mêtan.
Để giải quyết những thiếu sót này, nhà khoa học khí quyển Alana Ayasse của Đại học Arizona và những người lập bản đồ carbon và các đồng nghiệp đã chứng minh tiềm năng của phương pháp viễn thám hoạt động bằng cách ghi lại ánh sáng của Mặt trời trên bề mặt nước. Điều này cung cấp đủ độ sáng phản xạ để phân biệt tín hiệu mêtan.
Ayasse giải thích: “Chúng tôi đạt được điều này bằng cách điều chỉnh máy bay vào đúng thời điểm và địa điểm, sao cho góc của cảm biến – được gắn trên máy bay – cùng góc với Mặt trời và thẳng hàng với mục tiêu”.
Nghiên cứu Louisiana
Vào năm 2021, nhóm đã sử dụng kỹ thuật này để phân tích theo thời gian lượng khí thải từ hơn 150 giếng dầu/khí ở vùng nước nông và các giàn sản xuất ngoài khơi ở Vịnh Mexico, ngoài khơi bờ biển Louisiana. Cuộc khảo sát bao gồm khoảng 8% tổng số cơ sở như vậy trong khu vực.
Các nhà nghiên cứu không chỉ chứng minh được tính hiệu quả của phương pháp ánh sáng mặt trời trong việc phát hiện từ xa sự giải phóng khí mê-tan mà còn có thể tiết lộ rằng lượng khí thải từ các giàn khoan ngoài khơi nhìn chung có vẻ cao hơn so với sản xuất và dai dẳng hơn so với lượng khí thải từ các giàn khoan ngoài khơi. các bể dầu khí trên đất liền. Hơn nữa, nhóm nghiên cứu lưu ý rằng lượng khí thải có sự sai lệch rất lớn, phần lớn phát ra từ các bể chứa và ống thông hơi.
Công việc này là một bước tiến lớn hướng tới giám sát hoạt động toàn diện đối với các hoạt động sản xuất ngoài khơi trên các khu vực rộng lớn trên toàn cầu
Alana Ayasse
Ayasse giải thích: “Mặc dù trước đây đã có một số phát hiện thử nghiệm duy nhất về khí mê-tan trên đại dương, nhưng công việc này là một bước tiến lớn hướng tới giám sát hoạt động toàn diện đối với các hoạt động sản xuất ngoài khơi trên các khu vực rộng lớn trên toàn cầu”. Bà nói, năng lực này rất quan trọng để cung cấp thông tin cho các nỗ lực giảm phát thải. Ví dụ, các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng hoạt động bình thường của van giảm áp có thể là nguyên nhân gây ra lượng khí thải mêtan không liên tục từ bể chứa – nhưng việc xả khí dai dẳng hơn có thể là dấu hiệu cho thấy van bị kẹt và cần sửa chữa.
Ayasse cho biết: “Chúng tôi đã chứng minh bằng các chương trình thí điểm ở California rằng việc chia sẻ dữ liệu khí mê-tan có độ phân giải cao với các nhà khai thác dầu khí trên bờ có thể trực tiếp dẫn đến hành động sửa chữa rò rỉ tự nguyện”. “Việc giảm thiểu lâu dài đòi hỏi nhiều tác nhân và nhiều bộ phận chuyển động, nhưng việc có được dữ liệu tốt là nền tảng cho tất cả.”
triển khai vệ tinh
Nhà vật lý khí quyển Debra Wunch của Đại học Toronto, người không tham gia vào nghiên cứu, cho biết nghiên cứu này cung cấp thêm bằng chứng cho thấy, để đạt được tiến bộ trong việc giảm phát thải khí mê-tan, lượng khí thải được báo cáo cần phải được xác minh và giám sát. “Việc sử dụng các phép đo ánh sáng trên mặt nước sẽ cho phép chúng tôi sử dụng thế hệ vệ tinh mêtan tiếp theo để đưa hoạt động sản xuất dầu và khí đốt ngoài khơi vào hoạt động giám sát khí quyển của chúng tôi, một nguồn phát thải khó theo dõi trước đây”.
Cấp cho Allen, một nhà vật lý khí quyển tại Đại học Manchester cho biết, “Nghiên cứu này xác nhận những phát hiện của các dự án thực địa dựa trên đo lường trước đây, luôn phát hiện ra rằng một số lượng nhỏ các cơ sở (trên bờ và ngoài khơi) thường chiếm phần lớn lượng khí thải mêtan – cái gọi là cơ sở siêu phát. Thông thường, lý do cho điều này có thể là do thực hành vận hành kém hoặc một số lỗ thông hơi không được xác định hoặc không mong muốn (được gọi là phát thải nhất thời). Việc xác định các nguồn siêu phát thải theo cách này có thể giúp đưa ra các biện pháp can thiệp nhanh chóng nhằm ngăn chặn lượng khí thải tiếp theo và dẫn đến chính sách và quy định phát thải có mục tiêu hơn.”
Hàng tồn kho chính xác
Allen cũng chỉ ra rằng việc đo trực tiếp lượng khí thải mêtan có thể giúp chúng ta xác định sai sót trong kiểm kê phát thải khí nhà kính quốc gia và ước tính lượng khí thải do nhà điều hành báo cáo. Điều đầu tiên rất quan trọng để buộc các chính phủ phải tính đến các mục tiêu giảm phát thải khí hậu và cho phép chúng ta lập mô hình chính xác các quỹ đạo phát thải và biến đổi khí hậu. Ông kết luận, “Các nghiên cứu dựa trên đo lường như thế này giúp giữ cho việc kiểm kê lượng khí thải của chúng tôi trung thực nhất có thể”.
Chống ợ hơi của bò: đo lượng khí thải mêtan từ bò
Sau khi nghiên cứu ban đầu hoàn tất, các nhà nghiên cứu hiện đang tìm cách quay trở lại Vịnh Mexico để khảo sát số lượng cơ sở hạ tầng ngoài khơi lớn hơn nhằm cải thiện các đánh giá về tỷ lệ thất thoát khí mê-tan trong khu vực. Điều này bao gồm các giàn khoan nước sâu, có hoạt động sản xuất khác với các giàn khoan nước nông.
Ayasse cho biết thêm: “Chúng tôi cũng mong muốn phóng hai vệ tinh Carbon Mapper đầu tiên vào năm 2023”. Cô giải thích, những điều này “được thiết kế để cung cấp khả năng giám sát toàn cầu đầy đủ và bền vững hơn về lượng khí thải mêtan từ các khu vực sản xuất dầu và khí đốt lớn ngoài khơi mà phần lớn vẫn chưa được nhìn thấy”.
Nghiên cứu được mô tả trong Research Letters môi trường.
