È il momento di combattere le emissioni di metano, un gas serra potente e invisibile
Cosa hanno in comune mucche, tubazioni di gas e discariche? CH4, una molecola organica meglio nota come metano. Mentre lo sforzo per limitare le emissioni di gas a effetto serra si concentra a lungo sull'anidride carbonica, il metano è oltre 25 volte più potente nella sua capacità di intrappolare le radiazioni, rendendolo potenzialmente il gas a effetto serra più pericoloso.
Poiché scienziati e ingegneri dispongono di metodi migliorati per identificare le emissioni di metano e quantificare il loro impatto sul riscaldamento climatico, studi recenti confermano che il livello di metano nell'atmosfera è più alto di quanto si pensasse in precedenza. E con le continue emissioni di metano da parte dell'industria petrolifera e del gas, dalle discariche, dall'agricoltura e dalle acque reflue, questo livello sta crescendo ad una velocità che rende irraggiungibili gli obiettivi climatici dell'Accordo di Parigi.
Anche la politica e l'attivismo climatico stanno riprendendo le sfide che il metano pone. Dal lancio del Global Methane Pledge al vertice sul clima COP26 di Glasgow a novembre 2021, 112 nazioni hanno volontariamente accettato di tagliare le emissioni globali di metano del 30% entro il 2030 rispetto al 2020. L'azione rapida su questo obiettivo per le emissioni di metano, secondo gli autori dell'impegno, è "la strategia singola più efficace per mantenere l'obiettivo di limitare il riscaldamento a 1,5 °C a portata di mano."
Oltre a questo focus globale, le normative sul metano stanno emergendo a livello nazionale e locale, in particolare nell'industria petrolifera e del gas. Tali normative includono requisiti tecnologici migliorati, requisiti di divulgazione e trasparenza, incentivi per ridurre le emissioni di metano e tasse che impongono un prezzo sui costi ambientali e sulla salute delle emissioni. L'Agenzia internazionale dell'energia offre una tabella di marcia di questi sforzi, che variano ampiamente a livello globale. Negli Stati Uniti, per esempio, l'amministrazione Biden sta facendo pressioni per l'adozione di un piano globale per ridurre le emissioni di metano in vari settori, tra cui l'agricoltura, la gestione delle discariche, l'edilizia e l'industria pesante.
La tecnologia di oggi offre una soluzione
Mentre il panorama regolatorio cambia, le aziende subiscono una maggiore pressione per ridurre le emissioni di metano. Sebbene la riduzione delle emissioni possa sembrare impegnativa, ci sono buone notizie: anche se più potente della CO2, il metano resta nell'atmosfera per un periodo molto più breve prima di scomporsi. Concentrarsi sulla rapida riduzione delle emissioni di metano può avere un grande impatto a breve termine sul rallentamento del riscaldamento climatico, consentendoci di guadagnare tempo per la missione globale e complessa di ridurre la CO2 nell'atmosfera.
E c'è una notizia ancora migliore: c'è molto che si può fare per ridurre immediatamente le emissioni di metano, a un costo basso o persino negativo. Secondo il Programma delle Nazioni Unite per l'Ambiente, le attuali misure mirate di controllo nei settori dei combustibili fossili e dei rifiuti potrebbero ridurre più del 30% delle emissioni di metano nel corso di questo decennio. La tecnologia, comprese le tecnologie di diagnostica altamente avanzate combinate con nuovi strumenti digitali, sensori remoti, tracciamento satellitare e aereo, sensori e valvole, è in grado di identificare le perdite di metano e altre emissioni in qualsiasi punto lungo la catena del valore. Questa tecnologia genera dati che forniscono un'immagine più completa del problema e di dove indirizzare la soluzione.
E con la tecnologia e i sistemi di Emerson, utilizzati in luoghi dagli impianti alimentari alle tubazioni di petrolio e gas, le emissioni di metano possono essere mitigate, ridotte o eliminate completamente, aiutando le aziende a raggiungere i loro obiettivi di emissioni.
Ridurre i rifiuti alimentari, generare energia e saltare le discariche
Una fonte importante, ancora poco nota, di metano sono i rifiuti alimentari. Secondo l'Environmental Protection Agency (EPA), nel 2018 solo gli Stati Uniti hanno inviato in discarica oltre 35 milioni di tonnellate di rifiuti alimentari, e le discariche sono il terzo maggiore fattore che contribuisce alle emissioni totali di metano negli Stati Uniti. Uno sforzo guidato dall'EPA e dal Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti (USDA) ha lo scopo di ridurre i rifiuti alimentari del 50% entro il 2030.
Le strutture commerciali di tutte le dimensioni possono contribuire ad avere un grande impatto. Il più grande centro congressi del Paese, McCormick Place a Chicago, ha installato il sistema Grind2Energy di Emerson per ridurre le emissioni di metano. Il sistema Grind2Energy processa i rifiuti alimentari del centro in un liquido con sospensioni solide, che viene immagazzinato in loco in serbatoi sigillati in modo sicuro prima di essere trasportato in una struttura di digestione anaerobica.
"Dal nostro giardino sul tetto ai nostri programmi di riciclaggio in loco e donazioni di cibo per eccesso alle associazioni di beneficenza di quartiere, un approccio sostenibile è profondamente radicato in tutto ciò che facciamo in McCormick Square," dice Lori T. Healey, direttore esecutivo della Metropolitan Pier and Exposition Authority. "Il sistema Grind2Energy di Emerson ci aiuterà a fare un salto di qualità".
Dal 2019, l'energia rinnovabile creata dal liquido con sospensioni solide Grind2Energy di McCormick Place è abbastanza per alimentare 12 case per un mese; la quantità di CO2 ridotta deviando i rifiuti in discarica equivale a 101.000 chilometri di automobile in meno percorsi; e la quantità potenziale di fertilizzanti ricchi di nutrienti creati è di 3,5 tonnellate.
Complessivamente, dal 2014, il sistema Grind2Energy di Emerson ha aiutato college e università, stadi e strutture commerciali ad alta capacità a deviare 100 milioni di sterline di rifiuti alimentari dalle discariche, l'equivalente delle emissioni di 133 milioni di chilometri percorsi in automobile.
Pipeline di miglioramenti
Nel settore del petrolio e del gas, la sfida è affrontare diversi tipi di emissioni, come il metano diretto dovuto a perdite e sfiati, nonché l'anidride carbonica emessa durante la combustione. Lo sfiato è un esempio di rilascio intenzionale di gas nell'atmosfera durante le operazioni per contribuire a ridurre la sovrappressione. Le recenti normative ambientali negli Stati Uniti e in Canada si concentrano in particolare sul taglio delle emissioni da sfiati delle apparecchiature azionate da gas naturale, come le valvole ad azionamento diretto a gas e i sistemi idraulici di gas su petrolio.
Molti siti a monte di petrolio e gas sono situati in aree molto remote, secondo un articolo di Lura Parrent, un ingegnere Emerson, e Brian Van Vliet, specialista di vendite tecniche con Spartan Controls. I requisiti di controllo sulla testa di pozzo e i siti di separazione precoce sono relativamente semplici, ma richiedono una fonte di energia pneumatica o elettrica per azionare le valvole e altri strumenti. Poiché l'aria compressa o l'alimentazione elettrica spesso non sono disponibili, molte aziende utilizzano gas naturale pressurizzato per azionare gli strumenti pneumatici e le valvole di controllo. Il sistema funziona bene, ma produce notevoli emissioni di metano.
I regolatori pneumatici ad "alto spurgo", utilizzati per molti scopi nella catena del valore del petrolio e del gas, rappresentano una quota significativa delle perdite di metano del settore, circa il 25% di quelle rilasciate dal settore negli Stati Uniti, secondo l'EPA.
La tecnologia Emerson offre diverse alternative per gli operatori di tubazioni che riducono o praticamente eliminano tali emissioni, a seconda del tipo di funzionamento. Possono essere incluse in nuove costruzioni o per aggiornare sistemi esistenti. Per esempio, in Canada, con l'introduzione di nuove severe normative sul metano, un gasdotto della Columbia Britannica è stato costretto a conformare i propri operatori idraulici a un requisito di zero emissioni. Per farlo, l'azienda ha sostituito i controllori che rilasciano metano ad ogni corsa con il sistema ECAT (emissions controlled actuating technology, tecnologia di attuazione con emissioni controllate) di Emerson. Questo sistema, che utilizza la pressione del gas nella tubazione per alimentare l'impianto idraulico, si affida a un piccolo motore elettrico alimentato da energia solare per riportare il gas nel condotto, eliminando le emissioni di metano. Questo retrofit ha permesso alla società canadese di soddisfare i nuovi requisiti in modo conveniente, mantenendo l'apparecchiatura pneumatica esistente in posizione.
Le ultime normative sulla riduzione del metano non hanno bisogno di essere un onere oneroso e costoso per i produttori di energia. Secondo Parrent e Van Vliet, "Quando si considera il costo del gas recuperato e/o dei crediti di carbonio, l'apparecchiatura sostitutiva può generare un ROI rapido, oltre ad aiutare il sito a soddisfare i requisiti normativi".
Risoluzione per il futuro
Il problema delle emissioni di metano deve essere affrontato con urgenza, sia per la sua potenza che per il fatto che è prodotto da tante aree di attività umane. Ma l'ultimo decennio ci ha dotato di molte delle informazioni di cui abbiamo bisogno per affrontarlo, e molte soluzioni tecnologiche e conoscenze degli esperti sono già disponibili. La risoluzione del problema sarà un bene sia per l'ambiente che per i profitti.