Los vertederos y las operaciones de petróleo y gas en todo el mundo están liberando mucho más metano, un potente fuel de efecto invernadero, de lo que los gobiernos pensaban, según muestran estudios aéreos y satelitales recientes. Esto es un problema tanto para el clima como para la salud humana. Es también la razón por la que el gobierno de Estados Unidos ha estado endureciendo las regulaciones sobre las fugas de metano y la ventilación despilfarradora, más recientemente proveniente de pozos de petróleo y gasoline en tierras públicas.

La buena noticia es que muchas de esas filtraciones se pueden solucionar si se detectan rápidamente.

Riley Duren, científico investigador de la Universidad de Arizona y ex ingeniero y científico de la NASA, dirige Carbon Mapper, una organización sin fines de lucro que está planificando una constelación de satélites de monitoreo de metano. Su primer satélite, una asociación con el Jet Propulsion Laboratory de la NASA y la empresa de imágenes de la Tierra Planet Labs, se lanzará en 2024.

Duren explicó cómo los nuevos satélites están cambiando la capacidad de las empresas y los gobiernos para encontrar y detener fugas de metano y evitar el desperdicio de un producto valioso.

¿Por qué son tan preocupantes las emisiones de metano?

El metano es el segundo contaminante más común que causa el calentamiento global después del dióxido de carbono. No permanece tanto tiempo en la atmósfera (sólo alrededor de una década en comparación con siglos para el dióxido de carbono), pero tiene un impacto enorme.

La capacidad del metano para calentar el planeta es casi 30 veces mayor que la del dióxido de carbono en 100 años, y más de 80 veces en 20 años. Se puede pensar que el metano es una manta muy eficaz que atrapa el calor en la atmósfera, calentando el planeta.

Lo que preocupa a muchas comunidades es que el metano también es un problema de salud. Es un precursor del ozono, que puede empeorar el asma, la bronquitis y otros problemas pulmonares. Y en algunos casos, las emisiones de metano van acompañadas de otros contaminantes nocivos, como el benceno, un carcinógeno.

En muchos yacimientos de petróleo y gasoline, menos del 80% del gasoline que sale del suelo de un pozo es metano el resto pueden ser contaminantes del aire peligrosos que no querrías en ningún lugar cerca de tu casa o escuela. Sin embargo, hasta hace poco, había muy poca vigilancia directa para encontrar fugas y detenerlas.

¿Por qué son necesarios los satélites para detectar fugas de metano?

En su forma all-natural, el metano es invisible e inodoro. Probablemente no sabrías que hay una enorme columna de metano al lado si no tuvieras instrumentos especiales para detectarla.

Tradicionalmente, las empresas han contabilizado las emisiones de metano utilizando un método del siglo XIX llamado inventario. Los inventarios calculan las emisiones basándose en la producción reportada en los pozos de petróleo y gas o en la cantidad de basura que va a un vertedero, donde los desechos orgánicos generan metano a medida que se descomponen. Hay mucho margen de error en esta contabilidad basada en suposiciones por ejemplo, no tiene en cuenta fugas desconocidas ni ventilaciones persistentes.

Hasta hace poco, lo último en detección de fugas en operaciones de petróleo y fuel implicaba que un técnico visitara el pozo cada 90 días aproximadamente con una cámara infrarroja portátil o un analizador de gasoline. Pero una gran fuga puede liberar una enorme cantidad de gasoline durante un período de varios días y semanas o puede ocurrir en lugares de difícil acceso, lo que significa que muchos de los llamados superemisores pasan desapercibidos.

Los satélites y los aviones de teledetección, por otro lado, pueden inspeccionar rápidamente grandes áreas de forma rutinaria. Algunos de los satélites más nuevos, incluidos los que estamos lanzando a través de Carbon Mapper Coalition, pueden acercarse a sitios individuales en alta resolución, para que podamos identificar los superemisores de metano en la plataforma de pozo, la estación compresora o la sección de un vertedero específicos. .

Puede ver un ejemplo del poder de la detección remota en nuestro artículo reciente en la revista Science. Encuestamos el 20% de los vertederos abiertos en los EE. UU. con aviones y descubrimos que las emisiones en promedio eran un 40% más altas que las emisiones reportadas al gobierno federal utilizando contabilidad basada en suposiciones.

Si los científicos pueden monitorear regiones de manera frecuente y consistente desde satélites, entonces podrán señalar la actividad de los superemisores y notificar al operador rápidamente para que pueda encontrar el problema mientras aún está sucediendo y reparar cualquier fuga.

¿Cómo detectan los satélites el metano desde el espacio?

La mayoría de los satélites capaces de detectar metano utilizan alguna forma de espectroscopia.

Una cámara típica ve el mundo en tres colores: rojo, verde y azul. Los espectrómetros de imágenes que utilizamos fueron desarrollados por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y ven el mundo en casi 500 colores, incluidas longitudes de onda más allá del espectro obvious hasta el infrarrojo, que es esencial para detectar y medir gases de efecto invernadero.

Los gases de efecto invernadero como el metano y el dióxido de carbono absorben calor en longitudes de onda infrarrojas, cada una con huellas dactilares únicas. Nuestra tecnología analiza la luz solar reflejada desde la superficie de la Tierra para detectar esas huellas infrarrojas de metano y dióxido de carbono en la atmósfera.

Estas firmas son distintas de todos los demás gases, por lo que podemos obtener imágenes de columnas de metano y dióxido de carbono para determinar los orígenes de los superemisores individuales. Una vez que usamos la espectroscopia para medir la cantidad de gasoline en una columna determinada, podemos calcular una tasa de emisión utilizando datos de la velocidad del viento.

¿Qué pueden hacer los nuevos satélites que Carbon Mapper planea lanzar que otros aún no hayan hecho?

Cada satélite tiene capacidades diferentes y a menudo complementarias. MtaneSat, que el Fondo de Defensa Ambiental acaba de lanzar en marzo de 2024, es como una lente gran angular que producirá una imagen muy precisa y completa de las emisiones de metano en grandes paisajes. Nuestros satélites Carbon Mapper Coalition complementarán a MtaneSAT actuando como una colección de teleobjetivos: podremos acercarnos para identificar emisores de metano individuales, como acercarnos a un pájaro que anida en un árbol.

Trabajando con nuestros socios de Earth Labs y la NASA, planeamos lanzar el primer satélite Carbon Mapper Coalition en 2024, con el objetivo de expandir la constelación en los próximos años para, en última instancia, proporcionar un monitoreo diario de metano en regiones de alta prioridad en todo el mundo. Por ejemplo, se estima que alrededor del 90% de las emisiones de metano procedentes de la producción y el uso de combustibles fósiles provienen de sólo el 10% de la superficie de la Tierra. Por lo tanto, planeamos centrar los satélites de Carbon Mapper Coalition en las cuencas de producción de petróleo, gas y carbón grandes zonas urbanas con refinerías, plantas de aguas residuales y vertederos y las principales regiones agrícolas.

¿Cómo se utilizarán sus datos de seguimiento?

Esperamos, por la experiencia de compartir los datos de nuestras aeronaves con los operadores y reguladores de las instalaciones, que muchos de nuestros futuros datos satelitales se utilicen para guiar los esfuerzos de detección y reparación de fugas.

Muchas empresas de petróleo y gas, operadores de vertederos y algunas grandes granjas con digestores de metano están motivadas a encontrar fugas porque el metano en esos casos es valioso y puede capturarse y utilizarse. Entonces, además de los impactos climáticos y de salud, las fugas de metano equivalen a liberar ganancias a la atmósfera.

Con el monitoreo satelital de rutina, podemos notificar rápidamente a los propietarios y operadores de las instalaciones para que puedan diagnosticar y solucionar cualquier problema, y ​​podemos continuar monitoreando los sitios para verificar que las fugas permanezcan reparadas.

Nuestros datos también pueden ayudar a advertir a las comunidades cercanas sobre los riesgos, educar al público y guiar los esfuerzos de aplicación de la ley en los casos en que las empresas no reparan voluntariamente sus filtraciones. Al medir las tendencias de los eventos de altas emisiones de metano a lo largo del tiempo y en todas las cuencas, también podemos contribuir a las evaluaciones sobre si las políticas están teniendo el efecto previsto.