メタン漏れ
トルクメニスタン上空のメタン噴出、2020年センチネル5プレカーサー衛星からの画像

メタン漏れとは、重大な天然ガス漏れのことです。この用語は、産業施設やパイプラインから発生する メタン排出物の一種を指します。

衛星データにより、メタンプルームを発生させるスーパーエミッター事象（ウルトラエミッターと同義。「ウルトラエミッターの緩和」を参照）を特定することが可能になる。2022年には、世界中でこの種のメタン漏洩が1,000件以上確認された。[ 1 ]他のガス漏洩と同様に、メタンの漏洩は安全上の危険を伴う。炭層メタンは、漏洩ガスとして常に鉱山労働者にとって危険であった。[ 2 ]メタンの漏洩は深刻な環境影響も及ぼす。天然ガスにはメタン、エタン、その他のガスが含まれており、安全と環境の観点から、大気組成と人体の健康に関する重大な問題を引き起こす。

温室効果ガスおよび気候変動の要因として、メタンは二酸化炭素に次いで2番目に多い。[ 3 ]化石燃料の探査、輸送、生産は、人為的なメタン排出量の約40%を占めている。[ 1 ]宇宙から確認できるよりも小さな漏出は、排出量のロングテールを構成している。それらは、高度900メートル（3,000フィート）を飛行する航空機から確認できる。[ 4 ]国際エネルギー機関（IEA ）のファティ・ビロル氏によると、「メタン排出量は依然として非常に高く、特にメタンの削減は短期的な地球温暖化を抑制するための最も安価な選択肢の一つであるにもかかわらず、なおさらである」。[ 1 ]

メタン漏れの例

個々のメタン漏洩は、大量のガスが放出される特定の事象として報告されます。その一例は、2022年のノルドストリーム・パイプラインの破壊工作です。漏洩量が10億トンを超える可能性があるという初期の報告を受けて、国連環境計画の国際メタン排出観測所（IMO ）は、この放出を分析しました。2023年2月には、メタンガスの質量は7.5～23.0×10億トンの範囲であると推定されました。人為的なメタン排出量全体と比較すると、これらの数値は年間総量の0.1%未満です。[ 5 ] [ 6 ]

衛星データによる検出によると、化石燃料施設からのメタン放出量が最も多いのは、トルクメニスタン、米国、ロシアのメタン超排出施設です。石油・ガスの超排出施設からの推定排出量は、トルクメニスタンが年間1.3メガトン（Mt）と最も多く、次いでロシア、米国、イラン、カザフスタン、アルジェリアとなっています。[ 7 ]放出は通常、機器の故障が原因であり、数週間続くこともあります。[ 8 ]

2015年のアリソ峡谷のガス漏れは、少なくとも1.09 x 10 5トンのメタンと定量化されています。[ 9 ]ロシアのケメロヴォ州ラスパズカヤ炭鉱の衛星データによると、2022年には1時間あたりのメタン漏出率は87トンでした。[ 10 ]これは、記録された最悪の漏出事故の1つと考えられているアリソ峡谷事件からの1時間あたり60トンの天然ガス漏出と比較されます。[ 11 ]

スペインのバレンシア工科大学は、2022年に発表した研究で、メキシコ湾のガス・石油プラットフォームで発生した超放出事象により、2021年12月の17日間で約4× 10トンのメタンが放出されたことを明らかにした（1時間あたり約98トン）。 [ 12 ] 2022年のもう1つの大きな事象は、8月にトルクメニスタンのカスピ海沿岸と主要パイプラインの近くで発生した1時間あたり427トンの漏出である。 [ 8 ]

超放出物質の軽減

メタン超排出者は、石油・ガス活動から毎時25トン以上のCH4を排出することを特徴とし、世界のメタン排出者の上位1％にあたります。[ 7 ]これらのサイトからの排出量を削減するには、漏れ検出を強化し、定期メンテナンス中のベントを減らす必要があります。[ 7 ]

超排出国は一般的で、特にロシア、イラン、カザフスタンでは排出量が多く、世界全体の年間排出量の10～20％を占めています。[ 7 ]米国は世界の年間排出量の5％を占めていることがわかっていますが、この数値には、米国の天然ガス生産の10％を占めるパーミアン盆地の掘削による排出量は含まれていません。[ 7 ]パーミアン盆地の掘削では、年間約2.7 Mtの排出量が発生し、これは米国の石油およびガス生産排出量の35％に相当します。[ 7 ]

超大量排出源の緩和のための支出は、国際エネルギー機関（IEA）、環境保護庁（EPA）、国際応用システム分析研究所（IIASA）によって資金提供されています。[ 7 ]超大量排出源からの排出は、効率性と漏洩対策の取り組みにより、平均規模の排出源よりも緩和費用対効果が高いと予想されています。[ 7 ]

放棄された石油・ガス井からの漏出

ラボックの地理的領域は、放棄された井戸からのメタン漏出の程度と環境への影響を評価するための継続的な排出調査の場所となっています。[ 13 ]ラボックは、米国テキサス州西部のパーミアン盆地に位置し、推定1781の掘削井戸が含まれています。[ 13 ]航空磁気調査は、稼働中の井戸と放棄された井戸を検出するために使用され、目に見える地上マーカーのない井戸も検出できます。[ 13 ]貯蔵タンクからの排出を対象とした定期的な監視と修理の取り組みは、ベント排出の緩和に特に効果的です。[ 13 ]放棄された井戸に関連する温室効果ガスの排出量を正確に測定する努力がなされていますが、排出データは、ガスの特性と発生源に関する懸念のために、まだ比較的不確実です。[ 13 ]

メタン検出センサー

メタンガス検知センサーの使用方法は、地域、環境条件、測定目的によって異なります。センサーの種類には、光学センサー、熱量測定センサー、焦電センサー、半導体酸化物センサー、電気化学センサーなどがあります。

光学センサー

光学センサーは、受容体と相互作用する光波の変化を検出します。電磁干渉が発生する可能性のある地域や、酸素含有量の低い高地に最適です。[ 14 ]また、非破壊的で環境への悪影響もほとんどありません。しかし、大規模な設置ではコストが高く、選択性も低いという欠点があります。[ 14 ]

熱量測定センサー

熱量測定センサーは、反応によって発生する熱を測定​​し、その値を反応物濃度と比較します。[ 14 ]これらのセンサーは低コストで設計がシンプルです。過酷な環境でも動作可能ですが、ひび割れや劣化の加速の影響を受けやすいという欠点があります。[ 14 ]また、動作には大きな電力消費が必要であり、検出精度も低いという欠点があります。

焦電センサー

焦電センサーは、焦電特性に基づいて熱エネルギーを電気エネルギーに変換します。[ 14 ]感度と応答性に優れ、酸素なしでも動作し、広い測定範囲を備えています。焦電センサーの制約としては、コストと製造の難しさがありますが、最も大きな問題は、一度設置したセンサーが動かないことです。[ 14 ]

半導体金属酸化物センサー

半導体金属酸化物センサーは、金属酸化物表面へのガスの吸着（導電率の変化）を検出することでメタンを測定します。[ 14 ]これらの機器は低コスト、軽量、長寿命です。しかし、選択性が低く、温度や湿度の変化に敏感で、添加剤への依存性も大きいため、広く使用されるには至っていません。[ 14 ]

電気化学センサー

電気化学センサーは、電極で検出されたガスを酸化または還元し、その電流を測定することでメタンガス濃度を検知します。[ 14 ]これらの機器は低コストで無害であり、揮発性も低いです。また、メタンガスに対する選択性も優れており、微量の漏れも検知できます。応答時間が遅かったり、電極の劣化や損失の影響を受けやすいという欠点はありますが、これらのセンサーは微量のメタン漏れ検知の精度において有望な結果を示しています。[ 14 ]

ユニット

メタン漏洩の定量報告では、米国慣用単位系（USC）の標準立方フィート（SCF）が用いられることが多い。天然ガスは不確定な混合比を持つ複雑な混合物であり、圧力や温度条件にも左右されるため、SCFをメートル法の質量単位に変換する計算精度には限界がある。例えば、5 x 10 4 SCFの天然ガスは1.32ショートトン（1.20 t）に相当する。[ 15 ]

検出感度については、定量的な基準は通常、標準立方フィート／時間（scf/h、米国では「スキフ」）または1000標準立方フィート／日（Mscf/d）の単位で示されます。また、メートル法の単位では、キログラム／時間（kg/hr）、立方メートル／日（m3/d）で示されます。[ 16 ]

EMITとAVIRIS-3を用いたペルム紀盆地におけるメタン追跡

大気中のメタンの質量収支を表すために、質量率はTg/年、つまり1テラグラム/年（1テラグラムは10の6乗トン（メガグラム））の単位で表されます。[ 17 ]中部大陸石油生産地域の重要な地域であるパー​​ミアン盆地からのメタン漏出は、衛星データから2018/9年に2.7 Tg/年と推定されました。抽出されたガスの質量の割合で引用すると、漏出は3.7％になります。[ 18 ]ジェット推進研究所と学界の共同プロジェクトである2021 Carbon Mapperプロジェクトは、パーミアン盆地で533のメタン超放出体を検出しました。[ 19 ]

参考文献

  1. ^ a b cキャリントン、ダミアン（2023年3月6日）「明らかに：1,000件の超放出メタン漏出が気候の転換点を引き起こすリスク」ガーディアン紙。
  2. ^ US EPA, OAR (2015-12-08). 「炭鉱メタンについて」 .米国環境保護庁. 2025年4月14日閲覧。
  3. ^ 「メタン | バイタルサイン」 .気候変動：地球のバイタルサイン. 2025年4月14日閲覧。
  4. ^ 「In Plane Sight: How to measure methan leaks（飛行機の視界から：メタン漏れを測定する方法）」 Climate Investment 2021年11月30日。
  5. ^マクベイ、カレン、オルターマン、フィリップ（2022年9月28日）「ノルドストリームのガス漏れは過去最大規模になる可能性、大きな気候リスクの警告」「。ガーディアン。 」
  6. ^ 「UNEP、ノルドストリームのガス漏れはメタン排出量が最も多い事象かもしれないが、それでもわずかな量だと結論」 UNEP - 国連環境計画2023年2月20日
  7. ^ a b c d e f g h Lauvaux, T.; Giron, C.; Mazzolini, M.; d'Aspremont, A.; Duren, R.; Cusworth, D.; Shindell, D.; Ciais, P. (2022-02-04). 「石油・ガスメタン超排出国の世界的評価」 . Science . 375 (6580): 557– 561. arXiv : 2105.06387 . Bibcode : 2022Sci...375..557L . doi : 10.1126/science.abj4351 . PMID 35113691 . 
  8. ^ a b「秘密裏に行われているメタン漏出が気候変動を引き起こしている」 UNEP 2022年7月19日。
  9. ^「アリソキャニオン天然ガス漏れ、カリフォルニア大気資源局」ww2.arb.ca.gov。
  10. ^ファウンテン、ヘンリー（2022年6月14日） 「ある場所で1時間あたり95トンのメタン」ニューヨーク・タイムズ。
  11. ^ミルマン、オリバー（2016年2月26日）「ロサンゼルスのガス漏れ：米国史上最悪の事故で、自動車60万台分の汚染物質が噴出した」ガーディアン紙。
  12. ^ 「メキシコ湾沖合プラットフォームでメタン放出を検出」www.esa.int。
  13. ^ a b c d e Opara, Stanley U.; Okere, Chinedu J. (2024-07-01). 「廃油井・ガス井からのメタン漏出に関するレビュー：テキサス州ラボックにおけるパーミアン盆地内の事例研究」 . Energy Geoscience . 5 (3) 100288. doi : 10.1016/j.engeos.2024.100288 . hdl : 2346/97724 . ISSN 2666-7592 . 
  14. ^ a b c d e f g h i j Aldhafeeri, Tahani; Tran, Manh-Kien; Vrolyk, Reid; Pope, Michael; Fowler, Michael (2020-07-06). 「メタンガス検知センサーのレビュー：最近の開発と将来の展望」 . Inventions . 5 (3): 28. doi : 10.3390/inventions5030028 . ISSN 2411-5134 . 
  15. ^ 「天然ガスの体積から質量への変換」 Cimarron 、 2021年1月12日。
  16. ^ 「メタン検出感度の理解、Bridger Photonics」www.bridgerphotonics.com。
  17. ^ Khalil, MAK (2013年6月29日). 「大気中のメタン：発生源、吸収源、そして地球規模の変化における役割」 Springer Science & Business Media. p. 173. ISBN 978-3-642-84605-2。
  18. ^グラムリング、キャロリン（2020年4月22日）「パーミアン盆地のメタン漏出量はかつて考えられていた量の2倍、サイエンスニュース」。
  19. ^ 「隠れた脅威：メタン大量漏出が気候変動を加速」 AP通信2022年7月28日
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