Es ist an der Zeit, Methanemissionen anzugehen, ein starkes und unsichtbares Treibhausgas

Was haben Kühe, Gaspipelines und Mülldeponien gemeinsam? CH4, ein organisches Molekül, das unter dem Namen Methan bekannt ist. Maßnahmen zur Eindämmung der Treibhausgasemissionen konzentrierten sich lange auf Kohlendioxid. Dabei ist Methan mehr als 25 Mal wirksamer beim Einfangen von Strahlung abzufangen und ist somit das potenziell gefährlichere Treibhausgas.

Wissenschaft und Ingenieurswesen haben die Methoden zur Identifizierung von Methanemissionen und zur Quantifizierung ihrer Auswirkungen auf die Klimaerwärmung verbessert. Dabei haben kürzlich durchgeführte Studien bestätigt, dass der Methangehalt in der Atmosphäre höher ist als zuvor angenommen. Angesichts der anhaltenden Methanemissionen aus der Öl- und Gasindustrie, aus Mülldeponien, der Landwirtschaft und aus Abwassern steigt dieser Wert in einem Tempo an, das die Klimaziele von Paris unerreichbar macht.

Auch Politik und Klimaaktivistinnen und -aktivisten sind sich der Herausforderung durch Methan bewusst geworden. Seit der Einführung des Global Methane Pledge auf dem COP26-Klimagipfel im November 2021 in Glasgow haben sich 112 Nationen freiwillig bereit erklärt, die globalen Methanemissionen bis 2030 gegenüber 2020 um 30 % zu senken. Schnelles Handeln in Bezug auf dieses Ziel der Senkung von Methanemissionen, so die Autoren dieser Verpflichtungserklärung, ist die „effektivste Strategie, um das Ziel, die Erwärmung auf 1,5 °C zu begrenzen, erreichbar zu machen“.

Neben diesem global gesetzten Schwerpunkt werden vor allem in der Öl- und Gasindustrie landesweit und lokal geltende Regelungen eingeführt. Diese Vorschriften umfassen verbesserte Technologieanforderungen, Offenlegungs- und Transparenzanforderungen, Anreize zur Absenkung von Methanemissionen sowie Steuern oder Abgaben, die Umwelt- und Gesundheitsschäden aufgrund von Emissionen einen Preis beimessen. Die Internationale Energieagentur bietet eine Roadmap für die entsprechenden Maßnahmen an, die weltweit sehr unterschiedlich sind. In den USA beispielsweise drängte die Biden-Regierung auf die Umsetzung eines umfassenden Plans zur Reduzierung der Methanemissionen in verschiedenen Sektoren, einschließlich Landwirtschaft, Mülldeponieverwaltung, Bau- und Schwerindustrie.

 

Die Technologie von heute bietet eine Lösung

Aufgrund der veränderten gesetzlichen Rahmenbedingungen stehen Unternehmen unter einem höheren Druck, Methanemissionen zu reduzieren. Auch wenn die Reduzierung von Emissionen herausfordernd erscheinen mag, gibt es gute Nachrichten: Obwohl es potenter ist als CO2, verbleibt Methan für einen viel kürzeren Zeitraum in der Atmosphäre, bevor es abgebaut wird. Wenn wir uns auf eine schnelle Reduzierung von Methanemissionen konzentrieren, kann dies eine vergrößerte kurzfristige Auswirkung auf die Verlangsamung der Klimaerwärmung haben. Dies gibt uns mehr Zeit für die massive und komplexe Mission der Reduzierung von CO2 in der Atmosphäre.

Und es kommt noch besser: Es gibt zahlreiche Wege, die Methanemissionen sofort zu senken – zu niedrigen oder sogar negativen Kosten. Dem UN-Umweltprogramm zufolge könnten gezielte Bekämpfungsmaßnahmen im Bereich fossile Brennstoffe und Abfall in diesem Jahrzehnt die Methanemissionen um mehr als 30 % senken. Technologie (wie hoch fortschrittliche Bildgebungstechnologien in Kombination mit neuen digitalen Tools, ferngesteuerten Sensoren, Erfassung über Satelliten und Flugzeuge) kann Methanleckagen und andere Emissionen an jedem Punkt entlang der Wertschöpfungskette identifizieren. Diese Technologie erzeugt Daten, die ein umfassenderes Bild des Problems und des besten Ansatzes für eine Lösung bieten.

Und mit den Technologien und Systemen von Emerson, die an verschiedenen Orten (von gastronomischen Betrieben bis hin zu Öl- und Gaspipelines) eingesetzt werden, können die Methanemissionen abgeschwächt, reduziert oder vollständig eliminiert werden. Dies unterstützt Unternehmen dabei, ihre Emissionsziele zu erreichen.

Reduzierung von Lebensmittelabfällen, Erzeugung von Energie und Vermeidung von Mülldeponien

Eine wichtige, aber wenig bekannte Quelle von Methan sind Lebensmittelabfälle. Laut dem US-amerikanischen Umweltamt Environmental Protection Agency (EPA) haben allein die Vereinigten Staaten im Jahr 2018 über 35 Millionen Tonnen Lebensmittelabfälle auf Mülldeponien abgeladen. Dabei sind Deponien der drittgrößte Verursacher von Methanemissionen in den USA. Eine von der EPA und dem US-Landwirtschaftsministerium (USDA) geleitete Initiative zielt deshalb darauf ab, die Lebensmittelabfälle bis 2030 um 50 % zu senken.

Gewerbliche Einrichtungen jeder Größe können in großem Maße Abhilfe leisten. Das größte Kongresszentrum der USA, „McCormick Place“ in Chicago, installierte das Grind2Energy System von Emerson, um seine Methanemissionen zu reduzieren. Das Grind2Energy System verarbeitet die Lebensmittelabfälle des Zentrums zu einem Brei, der vor Ort in sicher versiegelten Tanks gelagert und anschließend zu einer Anlage für anaerobe Vergärung transportiert wird.

„Von unserem Dachgarten über unsere Recyclingprogramme vor Ort zu den Spenden von übriggebliebenen Lebensmitteln an Wohltätigkeitsorganisationen in der Nachbarschaft sind alle unsere Handlungen im McCormick Square tief in unserem Nachhaltigkeitsansatz verwurzelt“, so Lori T. Healey, Chief Executive Officer der Metropolitan Pier and Exposition Authority. „Das Grind2Energy System von Emerson unterstützt uns dabei, unsere Bemühungen weiter voran zu bringen.“

Seit 2019 reicht die von Grind2Energy aus dem energiereichen Brei des McCormick Place erzeugte erneuerbare Energie aus, um 12 Haushalte für einen Monat mit Strom zu versorgen. Das durch die Umleitung von für Mülldeponien bestimmten Abfällen eingesparte CO2 entspricht 101 000 weniger gefahrenen PKW-Meilen, und die potenzielle Menge an nährstoffreichem Dünger, der hierbei erzeugt wird, beträgt 3,5 Tonnen.

Insgesamt hat das Grind2Energy System von Emerson seit 2014 Schulen und Hochschulen, Stadien mit hohen Kapazitäten und kommerziellen Einrichtungen geholfen, 100 Millionen Pfund Lebensmittelabfälle von Mülldeponien fernzuhalten. Dies ergibt einer Emissionsminderung, die 83 Millionen weniger gefahrenen PKW-Meilen entspricht.

Pipeline der Verbesserungen

Die Herausforderung in der Öl- und Gasindustrie besteht darin, unterschiedliche Arten von Emissionen anzugehen, z. B. direkte Methanemissionen aus Leckagen und Entlüftungen sowie den Kohlendioxidausstoß bei der Verbrennung. Die Entlüftung ist ein Beispiel für eine beabsichtigte Freisetzung von Gasen in die Atmosphäre zur Reduzierung von Überdruck während des Betriebs. Jüngste Umweltvorschriften in den USA und Kanada konzentrieren sich insbesondere auf die Reduzierung von entlüfteten Emissionen aus mit Erdgas betriebenen Anlagen, wie direkt gasbetriebenen Ventilen und Gas-zu-Öl-Hydrauliksystemen.

Gemäß einem Artikel von Lura Parrent, Ingenieur bei Emerson, und Brian Van Vliet, Technical Sales Specialist bei Spartan Controls, befinden sich viele vorgelagerte Öl- und Gasstandorte in sehr abgelegenen Gebieten. Die Regelungsanforderungen an den Bohrlochkopf und frühe Zerlegungsstellen sind relativ einfach, aber sie erfordern eine pneumatische oder elektrische Energiequelle für den Betrieb von Ventilen und anderen Instrumenten. Da oft weder Druckluft noch Strom verfügbar sind, verwenden viele Unternehmen druckbeaufschlagtes Erdgas für den Betrieb ihrer pneumatischen Messgeräte und Regelventile. Das System funktioniert gut, produziert jedoch erhebliche Methanemissionen.

Pneumatische Regler mit starker Entlüftung, die für verschiedene Zwecke in der Öl- und Gas-Wertschöpfungskette eingesetzt werden, machen einen erheblichen Anteil an den Methanfreisetzungen der Branche aus. Sie entsprechen etwa 25 % der Methanemissionen, die laut EPA von der Industrie in den USA freigesetzt werden.

Die Technologie von Emerson bietet Pipelinebetreibern mehrere Alternativen, die diese Emissionen je nach Betriebsart reduzieren oder praktisch eliminieren können. Diese können in neuen Anlagen oder bei der Nachrüstung bestehender Systeme einbezogen werden. In Kanada beispielsweise war ein Pipelineunternehmen in British Columbia aufgrund der Einführung neuer strenger Vorschriften für Methan gezwungen, seine Hydraulikantriebe an die Einhaltung einer Null-Emissionen-Vorschrift anzupassen. Dazu ersetzte das Unternehmen Regler, die bei jedem Schritt Methan freisetzten, durch das Emerson System mit emissionskontrollierter Betätigungstechnologie (Emissions Controlled Actuating Technology, ECAT). Dieses System, das den Druck des Gases in der Pipeline nutzt, um das Hydrauliksystem anzutreiben, stützt sich auf einen kleinen Elektromotor, der mit Sonnenenergie betrieben wird und das Gas zurück in die Rohrleitung zwingt, wodurch Methanemissionen eliminiert werden. Diese Umrüstung ermöglichte es dem kanadischen Unternehmen, die neuen Anforderungen kostengünstig zu erfüllen und die bestehenden pneumatischen Anlagen weiter zu betreiben.

Die neuesten Vorschriften zur Methanreduktion müssen keine schwere und teure Belastung für Energieproduzenten darstellen. Laut Parrent und Van Vliet: „Wenn die Kosten für wiedergewonnenes Gas und/oder Kohlenstoffzertifikate berücksichtigt werden, kann die neue Ausrüstung dem Standort nicht nur dabei helfen, die regulatorischen Anforderungen zu erfüllen, sondern auch eine schnelle Kapitalrendite generieren.“

Lösungen für die Zukunft

Das Problem der Methanemissionen muss dringend angegangen werden, da es sich um ein sehr potentes Treibhausgas handelt, das in zahlreichen Bereichen menschlicher Tätigkeit produziert wird. Aber das letzte Jahrzehnt hat uns viele Informationen an die Hand gegeben, mit denen wir dies erreichen können, und viele der technologischen Lösungen und das Fachwissen sind bereits verfügbar. Von der Lösung dieses Problems profitieren die Umwelt und auch das Geschäftsergebnis.