Mennyire környezetszennyező a palagáz? Mit tehetünk?

A palagáz egyszerre áldás és átok, mert bár kevésbé környezetszennyező a használata, mint a széné, a kitermelése durván környezetpusztító. Leginkább ahhoz hasonlítható, mint kézigránáttal horgászni: működő módszer, de inkább senki se csinálja.

A palagáz bányászatának legjobb ellenszere, ha megérti mindenki, mennyivel több kárt okoz, mint amennyi hasznot hajt. Pedig nem „szerencsétlen palagáz” tehet róla, hogy nehezen hozzáférhető.

Mit jelent a palagáz?

A palagáz (angolul shale gas vagy shale natural gas) lényegében olyan földgáz, amely mélyen a földfelszín alatt található palakőzet-képződményekben esett csapdába. A nevezéktani sajátosságok miatt, bár a folyékony földgázt LNG-nek rövidítik (Liquified Natural Gas) a palagázt nem rövidítik SNG-ként, mert az a mesterséges földgázé (synthetic natural gas), vagy magyarul biogázé.

A palagáz elsősorban metánból áll, de tartalmazhat más szénhidrogéneket is, például etánt, propánt és butánt, valamint kis mennyiségű nitrogént, szén-dioxidot és kénhidrogént. A palagázt fosszilis tüzelőanyagnak tekintik, és a hidraulikus repesztésnek vagy „fracking”-nek nevezett eljárással nyerik ki.

A palagáz összetétele és tulajdonságai

A palagáz elsősorban metánból áll (70-90%), amely erős üvegházhatású gáz, és hozzájárul az éghajlatváltozáshoz. Kisebb mennyiségben más szénhidrogéneket, valamint szén-dioxidot, nitrogént és vízgőzt is tartalmaz, éppen úgy, mint a hagyományos földgáz. A palagáz pontos összetétele a kitermelt palakőzet helyétől és mélységétől függően változhat.

A palagáz és a hagyományos földgáz közötti különbségek:

A palagáz és a hagyományos földgáz közötti elsődleges különbség a kitermelés módja. A hagyományos földgáz viszonylag könnyen hozzáférhető tározókban található, míg a palagáz olyan palakőzetekben rekedt, amelyekből a gáz felszabadításához hidraulikus repesztésre (fracking) van szükség.

A palagázkutak kezdeti kitermelési rátája is általában magasabb, de gyorsabban csökken, mint a hagyományos földgáz kutaké – azaz bár eleinte egységnyi idő alatt több földgázt tudnak így kinyerni, hamarabb esik vissza a kitermelt mennyiség mértéke.

Hogyan termelik ki a palagázt?

A palagázt a hidraulikus repesztésnek vagy „fracking”-nek nevezett eljárással termelik ki, amit nem túl szerencsésen frakkolásként magyarosítottak (igaz, nem a parkban kocsikázunk akkor sem, amikor parkolunk).

A frakkolás, avagy hidraulikus rétegrepesztés nem csupán „kevéssé környezetbarát” – a szénhidrogének kitermelése sosem az –, hanem még súlyos következményei is vannak a talajba, a gáz helyére történő vízszivattyúzásnak, de erről kicsit később.

A frakkolás során egy kutat fúrnak a palaképződménybe, és víz, homok és vegyi anyagok nagy nyomású keverékét fecskendezik a több kilométer mélyen fekvő kőzetbe, hogy a csapdába esett gáz felszabaduljon. A nagy nyomású keverék megrepeszti a kőzetet, majd fent is tartja a repedéseket, lehetővé téve a gáznak, hogy a furatba áramoljon, és a felszínre jusson.

A gáz kitermelése után a gázt feldolgozzák és elszállítják, hogy energiatermelésre használják fel – innentől ez már szokványos földgáznak számít.

Mióta termelnek ki palagázt?

A palagázt először 1821-ben a New York állambeli Fredoniában termelték ki sekély, alacsony nyomású törésekből. A vízszintes fúrások az 1930-as években kezdődtek, és először 1947-ben, az Egyesült Államokban frakkoltak először kutat.

A földgáz szövetségi árszabályozása az 1970-es évekre földgáz hiányhoz vezetett. A csökkenő földgáztermeléssel szembesülve a szövetségi kormány számos ellátási alternatívába fektetett be, beleértve az 1976-tól 1992-ig tartó Eastern Gas Shales Projectet, valamint a FERC (Federal Energy Regulatory Commission, Szövetségi Energiaszabályozási Bizottság) által jóváhagyott éves kutatási költségvetéssel rendelkező Gas Research Institute-ot, ahol a szövetségi kormány 1982-ben kezdte meg a kutatások széles körű finanszírozását.

Bár az Eastern Gas Shales Project növelte a gáztermelést az Appalache- és a Michigan-medencében, a palagázt adójóváírás nélkül még mindig marginálisnak vagy gazdaságtalannak tekintették, és a palagáz az USA gáztermelésének mindössze 1,6%-át adta 2000-ben.

Csakhogy fordult a kocka a George P. Mitchell által kidolgozott, üzletileg előnyös módszernek köszönhetően 2020-ben a palagáz az Egyesült Államok földgáztermelésének már több mint 20%-át adta, és az Egyesült Államok Energia Információs Hivatalának 2012-es előrejelzése szerint 2035-re az Egyesült Államok földgázellátásának 46%-a származik majd palagázból.

Miért számít környezetszennyezőnek a palagáz kitermelése?

A palagáz kitermelése három ok miatt is környezetszennyező:

1. Mivel a hidraulikus rétegrepesztés során jelentős mennyiségű vizet, homokot és egyéb vegyi anyagokat használnak fel, ezek beszennyezhetik a mélyebb rétegek vízkészletét.
2. A repesztés során metán, egy erős üvegházhatású gáz is kerül a légkörbe. Emellett a kutak építése, valamint a berendezések és anyagok szállítása talajeróziót okoz és elpusztítja az állatok élőhelyét, továbbá a kitermelt gáz feldolgozása és szállítása ugyancsak környezetszennyező módon történik.
3. A mélyebb talajrétegekbe pumpált, repesztő anyag bizonyítottan földrengéseket okoz, méghozzá egyre erősebbeket.

A fracking során használt vegyi anyagok és azok lehetséges környezeti hatásai:

A frackingfolyamat során használt vegyszerek régóta vita tárgyát képezik, ugyanis a vízminőség elsődleges szempont minden bányászati tevékenység során, mivel a kőzetformációk feltöréséhez használt hidraulikus repesztési folyadékok olyan vegyi anyagokat tartalmaznak, amelyek károsíthatják az emberi egészséget és a környezetet, különösen, ha az ivóvízkészletekbe jutnak.

Márpedig a tapasztalatok szerint a földgáz-kitermeléssel és a hidraulikus repesztéssel kapcsolatos vegyi anyagok a kőzet repedésein keresztül a föld alatti ivóvízforrásokba juthatnak. További aggályok merültek fel már évtizedekkel ezelőtt a visszanyert és szennyvízként ártalmatlanított vegyi anyagokkal kapcsolatban.

Ráadásul vízszennyezés akkor is előfordulhat,

1. ha a kutat nem megfelelően telepítik,
2. ha a vegyi anyagok a teherautókból vagy tartályokból kiömlenek, vagy
3. ha a visszavezetett anyagokat nem tartják kordában hatékonyan.

Visszafolyásról akkor beszélünk, amikor a hidraulikus repesztés során felhasznált víz kifolyik a kútból.

Az EPA (United States Environmental Protection Agency, azaz az Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynöksége) tudományos bizonyítékot talált arra vonatkozóan, hogy a hidraulikus hasadékkitermelés bizonyos körülmények között hatással lehet az ivóvízkészletekre. Az ilyen forrásokból származó vízszennyezés mértéke jelenleg nem ismert.

Közvetett bizonyítékok azt mutatják, hogy a repesztéssel kapcsolatos vízszennyezés hatással van az egészségre. De közvetlen bizonyítékokra van szükség.

Miből áll a frakkoló folyadék?

Egy tipikus „frakkoló koktél”, azaz repesztő folyadék összetevői:

Alkatrész/adalékanyag típus	Példa összetevő(k)	Rendeltetés	Százalékos összetétel (térfogatszázalék)	Vegyi anyag mennyisége (liter)
Víz	Édesvíz	Adalékanyag szállítása	90	10 220 612
Töltőanyag	Szilícium-dioxid, kvarc homok	Nyitva tartja a repedéseket, hogy a gáz kiáramolhasson	9.51	1 079 978
Sav	Sósav	Feloldja az ásványi anyagokat, repedéseket indít el a kőzetben.	0.123	13 968
Súrlódáscsökkentő	Poliakrilamid, ásványi olaj	Minimalizálja a folyadék és a cső közötti súrlódást	0.088	9 993
Felületaktív anyag	Izopropanol	Növeli a folyadék viszkozitását	0.085	9 653
Kálium-klorid		Létrehoz egy sóoldatos hordozófolyadékot	0.06	6 814
Zselésítőszer	Guargumi, hidroxietil-cellulóz	Sűríti a folyadékot, hogy szuszpendálja az adalékanyagot	0.056	6 359
Vízkőgátló	Etilénglikol	Megakadályozza a vízkő lerakódását a csőben	0.043	4 883
pH-beállító szer	Nátrium- vagy kálium-karbonát	A többi komponens hatékonyságának fenntartása	0.011	1 249
Törőanyag	Ammónium-perszulfát	A gél késleltetett lebomlásának lehetővé tétele	0.01	1 136
Térhálósító	Borát sók	A folyadék viszkozitásának fenntartása a hőmérséklet emelkedésével	0.007	795
Vasszabályozó	Citromsav	A fémoxidok kicsapódásának megakadályozása	0.004	454
Korróziógátló	N, n-dimetil-formamid	A cső korróziójának megakadályozása	0.002	227
Biocid	Glutaraldehid	Megsemmisíti a baktériumokat	0.001	114

Aligha mellékesen az Európai Unió nem igazán szabályozza, miből állhat a repesztő folyadék összetétele, pedig elismeri, hogy „a hidraulikus rétegrepesztéses technológia különleges kihívásokkal jár, különösen az egészséggel és a környezettel összefüggésben.”

Azt viszont kimondja az ajánlás, hogy a tagállamoknak gondoskodniuk kell arról, hogy a gazdasági szereplő az alaptanulmányban meghatározott környezeti paraméterek mellett az olyan működési paramétereket is ellenőrizze, mint pl. az egyes kutaknál használt repesztő folyadék pontos összetétele, vagy a masszív hidraulikus rétegrepesztést követően a felszínre kerülő folyadékok: visszanyerési arányok, mennyiségek, jellemzők, az újrafelhasznált és/vagy kezelt mennyiségek az egyes kutak esetében.

2012 óta egyes, a hidraulikus rétegrepesztés során potenciálisan felhasznált anyagoknak a REACH rendelet keretében való regisztrálását is előírja az EU.

Miért termelik mégis a palagázt?

A palagázt azért termelik még mindig, mert viszonylag olcsón kitermelhető és bőségesen rendelkezésre álló energiaforrás.

Gyakorlatilag földgáz, amihez nehezebb hozzáférni, márpedig jelenleg a földgáz a legkevésbé szennyező szénhidrogén, mert tisztábban égő fosszilis tüzelőanyag, mint a szén és a kőolaj, így alkalmas az üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentésére amellett, hogy kiváltja a szén- és olajerőműveket.

A palagáz a hagyományos földgázmezők kimerülése miatt vált egyre fontosabbá

A környezet károsításának mérséklése persze főként marketingszöveg a nagy olajipari cégek részéről. A palagáz kitermelés növekedésének legfőbb oka egyszerűen a hagyományos földgázmezők fokozatos kimerülése.

Az 1960-as évek közepe és a 2000-es évek közepe között az Egyesült Államokban a gazdaságosan kinyerhető földgázkészletek egyharmadával csökkentek.

Az 1990-es évektől kezdve a kormányzat a földgáz, mint tiszta üzemanyag használatát támogatta, és a rögzített kínálat és az elektromos közművek növekvő kereslete miatt földgázellátási hiány lépett fel, ami az árak megháromszorozódásához vezetett tizenöt év alatt.

A földgáz fokozatosan kiszorítja a szenet és olajat az energiapiacról

A földgáztermelés közelmúltbeli amerikai fellendülésének – 2005 óta több mint egyharmadával nőtt – fő oka a vízszintes fúrás és a hidraulikus repesztés költséghatékony kombinációja. Az EIA várakozásai szerint az Egyesült Államok földgáztermelése 2011 és 2040 között 44%-kal fog növekedni, és azt állítja, hogy a növekedés szinte teljes egészében a palagáznak köszönhető.

A földgáz máris csökkenti a széntüzelésű erőművek által termelt villamos energia arányát az Egyesült Államokban, amely az 1993-as 53%-ról 2022-re 19,5%-ra csökkent, miközben a földgázból nyerik a 39,8%-át.

Magyarország energiatermelésében a földgáz szintén fokozatosan kiszorítja a szenet, bár a két ország lehetőségei között azért jelentős különbségek vannak – és nálunk a palagáz eleve nem mérvadó (lásd lentebb).

Fontos azonban megjegyezni, hogy a palagáz kitermelés gazdasági előnyeit a lehetséges környezeti és egészségügyi hatásokkal szemben kell mérlegelni.

A palagáz kitermelése megnövekedett légszennyezéshez és negatív egészségügyi következményekhez vezetett azokon a területeken, ahol a kitermelés folyik, aminek gazdasági költségei lehetnek a megnövekedett egészségügyi kiadások formájában.

Hogyan szállítják a palagázt? Mi a kapcsolat a palagáz és az LNG gáz között?

A palagázt a repesztés után földgáz-kutakból nyerik, ahonnan csővezetéken keresztül szállítják a feldolgozó üzemekbe. Az üzemben megtisztítják és sűrítik a nyers földgázt, mielőtt csővezetéken, teherautókon vagy vonatokon keresztül a piacra szállítanák.

A palagázt cseppfolyósítani is lehet, és cseppfolyósított földgázként (LNG) lehet szállítani más országokba történő exportra. Mivel az LNG folyékony halmazállapotúra hűtött földgázként sokkal kisebb helyet foglal el, sokkal több szállítható belőle, mint légneműként – plusz oda is el lehet juttatni, ahova nem építettek ki földgázvezetéket, például egy másik kontinensre.

Hol vannak a világ legnagyobb palagáz tartalékai?

Fontos különbséget tennünk a hagyományos földgáz és palagáz-készletek között, még akkor is, ha a kimeneti termék ugyanaz a földgáz. Például Oroszország rendelkezik a világ legnagyobb földgázkészleteivel (mintegy 47 billiárd m³), és az Egyesült Államokkal (9,7-14 billiárd m³) versenyzik a világ legnagyobb kitermelője helyezésért.

A palagáz esetében viszont teljesen más a rangsor, ezt Kína vezeti toronymagasan.

1. Kína: 31,5 billiárd m³
2. Argentína: 22,7 billiárd m³
3. Algéria: 20 billiárd m³
4. USA: 18,8 billiárd m³
5. Kanada: 16,2 billiárd m³

Oroszország csak a kilencedik helyet szerezhette meg a maga 8 billiárd m³-nyi ismert palagáz készletével.

Vannak-e Magyarországon is palagáz tartalékok?

Magyarország jelentős földgáztartalékokkal rendelkezik, de a palagáz kitermelésére csak korlátozottan van lehetőség, ugyanis a felszín alatt 6-7 kilométerre található meg a gázkincs. 2005-ben jelölte ki három kutatófúrással a Falcon Oil & Gas Ltd. a lelőhely határait, majd 2007-ben 100 ezer hektárra kapott kitermelési koncessziót.

Ez közel 1,2 billió köbméter földgázt foglalt magában – az ismert brit földgázvagyon háromszorosát. Csakhogy túlságosan mélyen található, így a jelenlegi technológiákkal vagy nem termelhető ki, vagy olyan drága volna, hogy sosem hozná vissza a befektetett pénzt.

Miért aggályos a palagáz-kitermelés?

Ahogy fentebb taglaltuk, a palagáz kitermelése a környezetre és az emberi egészségre gyakorolt lehetséges negatív hatásai miatt több okot is ad az aggodalomra. Az egyik EU-s állásfoglalásban is pontosan erről olvashatunk.

„A szakértők egyetértenek abban, hogy a palagáz-kitermelésnek általában nagyobb a környezeti lábnyoma, mint a hagyományos gázkitermelésnek. Ezt az magyarázza, hogy intenzívebb kúttalpkezelési technológiát igényel, főleg szárazföldön kerül rá sor és sokkal nagyobb területre terjed ki.

Ezenkívül mivel a palagázkutak termelékenysége általában alacsonyabb, mint a hagyományos kutaké, több kutat kell fúrni. Ezeknek a kockázatoknak és hatásoknak határokon átnyúló következményei lehetnek, például a víz- és a légszennyezés tekintetében.”

Emellett a palagáz kitermelése negatív hatással lehet a helyi közösségekre, beleértve a zajszennyezést, a megnövekedett forgalmat, valamint az utak és az infrastruktúra károsodását. A hidraulikus repesztéshez szükséges nagy mennyiségű víz felhasználása szintén megterhelheti a helyi vízkészleteket.

Ráadásul még egy súlyos mellékhatással bír.

Frackin’n’quake, avagy repeszteni és rengetni

Az, hogy a hidraulikus repesztés mikroszeizmikus eseményeket okoz rutinszerűen, amelyek túl kicsik ahhoz, hogy érzékeny műszereken kívül észlelni lehessen őket, a kezdetek óta tudott. Ezeket a mikroszeizmikus eseményeket használják gyakorta a repesztés horizontális és vertikális kiterjedésének feltérképezésére.

Nagyjából olyanok ezek a mikrorengések, mint amikor egy-egy gépjármű áthalad egy hídon. Semmi problémát nem okoz. Viszont a járműforgalom elérhet olyan szintre, aminél a mikrorengések együtt már érezhető kilengést eredményeznek – és egészen odáig fokozható a forgalom, hogy a híd súlyosan károsodjon, vagy akár össze is omoljon.

A frakkolással az előbbit – az emberek által is érezhető erősségű földrengést – már 2012-re sikerült elérni. 2001-től kezdődően jelentősen megnőtt az évente átlagosan bekövetkező 3-as vagy annál nagyobb erősségű földrengések száma az Egyesült Államokban, ami 2011-ben hatszoros növekedést jelent a 20. századi szinthez képest.

A Memphisi Egyetem Földrengéskutató és Információs Központjának kutatói feltételezik, hogy a törésbe visszaszorított víz hajlamos földrengést okozni a törés megcsúszása révén. Például több mint 109 kisebb, 0,4-3,9 erősség közötti földrengést észleltek 2011 januárja és 2012 februárja között az Ohio állambeli Youngstown területén, ahol korábban nem voltak ismert földrengések. Ezek a rengések egy mélyen fekvő folyadékbefecskendező kút közelében eredtek. Habár a lobbiérdek hatalmas, és így sok hasonló eset el sem juthat a kutatókhoz vagy pláne a szélesebb közönséghez, megalapozott a sejtésünk, amely szerint, ha tovább növekszik a palagáz kitermelésének volumene, egyre több és erősebb földrengésre számíthatunk, amiknek kizárólag az emberi tevékenység lesz az oka.

Dr. Rónay P. Tamás | Korábbi egyetemi oktató, szövegíró. Főként humán, illetve természettudományos cikkeket ír. Otthonosan mozog az okostechnológiák és megújuló erőforrások, zöld technológiák világában.