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ガス放出、より具体的には 天然ガス放出またはメタン放出とは、アルカン炭化水素（主にメタン）を含むガスを地球の大気中に意図的かつ制御された方法で放出することです。これは、石炭や原油の採掘時に発生する不要なガスを処分するための広く用いられている方法です。こうしたガスは、生産工程に再利用できない場合、消費市場への輸出ルートがない場合、あるいは短期的な需要に対して余剰である場合、価値がないとみなされることがあります。生産者にとって価値のあるガスの場合、ガスの収集、輸送、および供給に使用される設備から相当量のガスが放出されることもあります。
ガス放出は気候変動に大きく寄与している。[ 1 ] [ 2 ]それにもかかわらず、多くの個々の事例は十分に小さく分散しているため、差し迫った健康被害に関して「安全」とみなされている。大規模で集中的な放出は通常、ガスフレアによって抑制され、比較的害の少ない二酸化炭素ガスが生成される。日常的に行われているガス放出とフレアリングは特に無駄が多く、ガスを利用するための他の低コストの選択肢がある多くの現代の産業活動では排除できる可能性がある。[ 3 ]
ガス放出は、以下のような類似のガス放出と混同してはならない。
ガス噴出は、地表や海洋からの「ガス漏出」（自然現象によるものか、人間の活動によるものかを問わず）と混同してはならない。
原油の取得が主な、そして時には唯一の経済的目的である油井からの石油抽出は、一般的に、いわゆる随伴石油ガス（つまり、未精製天然ガスの一種）の相当量の抽出を伴います。2012年の世界的な統計によると、このガスの大部分（58%）は貯蔵と坑井圧力の維持のために再注入され、27%は消費市場に送られ、残りの15%は坑井現場付近で放出または燃焼されました。 [ 4 ]
世界中で放出された随伴ガス1億トンがフレアで燃焼され、これは石油・ガス井から生産される全ガスの約3～4%に相当する。[ 4 ] フレアガスは、約3億5000万トンのCO2換算温室効果ガスを排出し、すべての化石燃料の燃焼によって放出される330億トンの二酸化炭素（CO2 ）の約1%を占める。[ 5 ] フレアガス回収システム（FGRS）は、フレアリングよりも経済的に生産性の高い代替手段として、ますます導入が進んでいる。[ 6 ] : 50–52
望ましいのは、不要なガスを少なくともガスフレアで全て除去することだが、実際にはこれは実現されていない。例えば、個々の油井からの放出量は少なすぎたり断続的であったりすることがあり、また、フレアリングを技術的にも経済的にもより困難にする他の問題（例えば、高濃度の汚染物質）が生じることもある。さらに、油井現場の貯蔵タンクに移送され、他の場所に輸送された後も、原油からガスがしばらくの間発泡し続ける。このガスはフレアスタックに送られたり、利用されたり、ベントや圧力調整器を通して緩和せずに放出されるように設計されることもある。[ 7 ]
国際エネルギー機関（IEA）による2019年の世界的な追跡推定によると、陸上の従来型石油、 海上石油、 非従来型石油、および下流石油活動を含むすべての石油採掘から、さらに3200万トンのメタンが削減されずに放出された。不完全なガスフレアと漏洩排出から放出された量を含めると、推定総量は約3700万トンである。[ 8 ]
カナダ、オンタリオ州オタワのカールトン大学エネルギー・排出研究室（EER）のマシュー・ジョンソン氏は、2023年12月のインタビューで、一般的に信じられていることとは異なり、特に通常操業用に設計された重油施設からのベントが、石油・ガス産業におけるメタン排出の主な原因であると述べた。ジョンソン氏は、さまざまな研究に基づくと、関連コストは妥当であることから、石油・ガス施設の改修を迅速に行うことの緊急性を強調している。カナダの業界全体の改修にかかる推定コストは、ベントとフレアリングの両方の要件を実施するために、2027年から2040年の間に33億ドルと推定されている。[ 9 ]ジョンソン氏は、化石燃料は「一夜にして」段階的に廃止されることはないが、「メタン排出に関しては、解決策があり、今すぐにでも実施できる」と述べた。[ 10 ] 2023 年のエネルギー・排出量研究ラボの報告書では、石油・ガス事業からの排出レベルの不確実性により、グローバル・メタン・プレッジの下での 2030 年のメタン削減目標の達成における課題について論じている。カナダ最大の石油・ガス産業があるカナダのアルバータ州を中心としたこの研究は、 2021 年のメタンインベントリが連邦政府の公式インベントリの 1.5 倍を超えていることを示している。この研究は、排出量のほぼ 3 分の 2 が、主に制御されていないタンク、空気圧、および点火されていないフレアから発生するガスベントによるものであることを強調しており、緩和のための大きな機会があることを示している。特に、アルバータ州のメタン強度は、隣接するブリティッシュコロンビア州の 4 倍であり、排出削減イニシアチブの成功を確実にするために独立した監視と報告が必要であることを強調している。[ 11 ]石油・ガス産業におけるガスベントは、特にメタン排出量の削減を目的とした法改正案を踏まえ、カナダのアルバータ州で注目を集めている。スティーブン・ギルボー連邦環境大臣は、ドバイで開催された2023年国連気候変動会議で、生産を阻害することなく排出量を抑制するための全国的な排出量取引制度の概要を示す計画を発表した。提案された枠組みは、2030年の排出量を2019年レベルより35～38％削減することを目指しており、2050年までに同部門の炭素排出量を実質ゼロにするという連邦政府の目標と合致している。石油・ガス産業はカナダの排出量の28％を占めていることを考えると、これらの提案された変更は、環境問題に対処し、気候変動と闘うための重要な取り組みを示している。[ 9 ]
メタンを豊富に含むガスが石炭層内に相当量閉じ込められ、吸着されており、石炭採掘に伴って必然的に脱着されます。地下採掘の場合、採掘作業の前や作業中に、地層にボーリング孔を貫通させ、いわゆるメタンガスを安全対策として放出します。また、作業中、メタンは最大1%の濃度で換気空気システムに入り込み、通常は鉱山の開口部から自由に排出されます。このような換気空気メタン（VAM）は、世界中の稼働中および廃止されたすべての炭鉱からのメタンの最大の発生源です。貯蔵された石炭や放棄された炭鉱からも、相当量のメタンが引き続き脱着しています。[ 12 ]
米国環境保護庁は、2020年までに世界中の炭鉱からのメタン放出量が3500万トン、またはCO2換算で8億トンを超え、世界のメタン放出量全体の9%を占めると予測している。中国が全体の50%以上を占め、次いで米国（10%）、ロシア（7%）、そしてオーストラリア、ウクライナ、カザフスタン、インド（それぞれ3～4%）となっている。2015年までに、幅広い国々の約200の炭鉱が、経済利用またはガスフレアや熱酸化装置での削減のために、約300万トンのメタンを回収する技術を導入した。[ 12 ]
地表近くの露頭、炭層、または地層に井戸を掘ってメタンを抽出・回収することもあり、その場合、メタンは非在来型ガスの一種として分類されます。[ 13 ] このような炭層メタンの回収は、自然に発生するガスの漏出量を減らすことができますが、その燃料が他の場所で利用されると、二酸化炭素の排出量が増加します。[ 14 ] [ 15 ]
IEAによる2019年の世界的な追跡推定では、石炭採掘に関連するすべての活動から約4000万トンのメタンが放出されたとされています。この総量には、すべてのベント、漏洩、および浸透による排出が含まれます。[ 7 ] [ 16 ]
ガス田においては、非随伴石油ガス（すなわち、別の形態の天然ガス）の取得が主要な財務目標であり、油田や炭鉱で生産されるガスに比べると、不要なガスはごくわずかである。一方、ガス放出の大部分は、パイプラインによる輸送中に、取引・流通拠点、製油所、消費市場へと運ばれる過程で発生する。 [ 6 ]： 6-8
米国エネルギー省の報告によると、2017 年の米国のガス産業の操業におけるガス放出の大部分は、コンプレッサー ステーションと空気圧式制御装置および調整器から発生した。[ 6 ] : 7 こうしたガス放出を減らすために、改良された保守戦略と高度な機器技術が存在するか、開発中である。[ 17 ]
IEAによる2019年の世界的な追跡推定では、陸上在来型ガス、海上ガス、非在来型ガス、下流ガス活動を含むすべてのガス産業セグメントから約2300万トンのメタンが放出されたことがさらに示されています。漏洩排出による放出量を含めると、推定総量は約4300万トンになります。[ 8 ]
石油や石炭採掘に伴う随伴ガスは、かつては厄介で危険、価値の低いものと見なされることがありました。つまり、経済的に収益性の高い石炭や液体炭化水素の回収に伴う「無料」の副産物であり、対処しなければならないものだったのです。国際ガス市場、インフラ、サプライチェーンの拡大は、この状況を大きく変えました。また、以下のようなことがより一般的な慣行になりつつあります。
今日では、市場や輸出ルートに近い場所にある、非随伴ガス（つまり、石油がほとんどまたは全く含まれていない）を含む比較的小規模な炭化水素貯留層であっても、大規模な遠隔地の貯留層と同様に、開発することが経済的に実現可能となっている。
化石ガスは最近、一部の業界関係者や政策立案者によって、有限な化石燃料資源からより持続可能な資源への移行期において、廃棄物を最小限に抑え、環境被害やそれに伴う経済的損失を最小限に抑えることができる「つなぎ燃料」として推進されてきた。[ 18 ] しかし、サプライチェーン全体で累積的に放出されるメタンの実際の量は、短期的な気候温暖化への影響がすでに石炭や石油の使用による影響に匹敵し、それを超える可能性もある。[ 19 ]
化石燃料の生産と消費の急速な増加に伴い、産業時代を通じてガス状炭化水素の放出やその他の放出が着実に増加してきました。 [ 20 ] 国際エネルギー機関は、石油・ガス産業からの年間メタン総排出量が2000年から2019年の間に約6300万トンから8200万トンに増加したと推定しています。これは年間平均約1.4%の増加です。[ 7 ] [ 21 ] 世界的に、IEAは石炭、原油、天然ガスの地質学的採掘が全メタン排出量の20%を占めていると推定しています。[ 16 ] 他の研究者は、その寄与が30%以上と大幅に高い可能性があるという証拠を発見しています。[ 22 ] [ 23 ]
メタンの大気中濃度は過去1世紀でほぼ2倍になり、過去80万年間のどの時点よりも2.5倍高くなっています。[ 24 ]メタンは、大気中の二酸化炭素に比べて存在量は少ないものの、強力な温暖化ガスです。大気中のメタンは、短期的な気候温暖化を引き起こす放射強制力 の変化の少なくとも4分の1、最大で3分の1の原因となっています。[ 2 ] [ 25 ] [ 26 ]
天然ガスのエタン、プロパン、ブタン成分は、メタン（1～20年）や二酸化炭素（1～2世紀）に比べて大気中寿命がはるかに短い（約1週間～2ヶ月）。そのため、大気中に十分に混ざり合わず、大気中濃度もはるかに低い。[ 27 ]それにもかかわらず、これらの酸化は最終的に、さまざまな複雑な経路を通じて大気や地球の炭素循環を 乱す、より長寿命の炭素化合物の生成につながる。[ 28 ]