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メタン漏洩とは、重大な天然ガス漏洩のことである。この用語は、工業施設やパイプラインから発生するメタン排出の一種を指す。
衛星データにより、メタンプルームを生成するスーパーエミッターイベント（超エミッターと同義、「超エミッターの緩和」を参照）を特定できます。2022年には、この種のメタン漏洩が世界中で1,000件以上発見されました。[ 1 ]他のガス漏洩と同様に、メタン漏洩は安全上の危険です。炭層メタンは、ガス放出の形で常に鉱山労働者にとって危険でした。[ 2 ]メタン漏洩は、深刻な環境影響も及ぼします。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、大気組成と人間の健康に関して重大な問題を引き起こします。
メタンは、温室効果ガスおよび気候変動の原因物質として、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 ]宇宙から観測できないほど小さな漏洩は、排出量のロングテールを構成している。これらは、高度900メートル（3,000フィート）を飛行する航空機から識別できる。[ 4 ]国際エネルギー機関のファティ・ビロル氏によると、「メタン排出量は依然として非常に多く、特にメタン削減は、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1つである」。[ 1 ]
個々のメタン漏洩は、大量のガスが放出された特定のイベントとして報告されます。2022年のノルドストリームパイプライン破壊事件がその一例です。漏洩量が10⁵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が放出を分析しました。2023年2月、メタンガスの質量は7.5～23.0×10⁴トンの範囲であるとしました。人為的なメタン排出量全体から見ると、これらの数値は年間総排出量の0.1%未満です。[ 5 ] [ 6 ]
衛星データによる検出では、トルクメニスタン、米国、ロシアのメタン超排出源が化石燃料施設からの事象の最大数の原因となっていることが示されています。石油・ガス超排出源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）のメタンで最も多く、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 ]通常、機器の故障が放出の原因であり、放出は数週間続くことがあります。[ 8 ]
2015年のアリソキャニオンガス漏れは、少なくとも1.09 × 10⁵トンのメタンと定量化されている。[ 9 ]ロシア、ケメロヴォ州のラスパドスカヤ炭鉱の衛星データは、2022年に1時間あたり87トンのメタン漏洩率を示した。[ 10 ]これは、記録された最悪の漏洩事故の1つと考えられているアリソキャニオン事故からの天然ガスの1時間あたり60トンと比較される。[ 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大量放出事象により、2021年12月の17日間で約4× 10⁴トンのメタンが放出された（1時間あたり約98トン）ことを発見した。 [ 12 ] 2022年のもう1つの大きな事象は、トルクメニスタンのカスピ海沿岸と主要パイプライン付近で8月に発生した1時間あたり427トンの漏洩である。 [ 8 ]
メタンの超排出源は、石油・ガス活動から毎時 25 トン以上の CH 4を生成することが特徴であり、世界のメタン排出源の上位 1% に属します。[ 7 ]これらのサイトからの排出量を削減するには、漏洩検知の徹底と、定期メンテナンス中のベント削減が効果的です。[ 7 ]
超排出源はロシア、イラン、カザフスタンで一般的かつ特に大規模であり、世界の年間報告排出量の 10 ～ 20% を占めている。[ 7 ]米国は世界の年間排出量の 5% を占めていることが判明しているが、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での掘削による排出量は含まれていない。[ 7 ]パーミアン盆地での掘削は年間約 2.7 Mt の排出量を生み出し、これは米国の石油およびガス生産排出量の 35% に相当する。[ 7 ]
超高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）、および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 ]超高排出源からの排出は、効率と漏洩対策により、平均的な規模の排出源よりも緩和費用対効果が高いと予想されます。[ 7 ]
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洩の範囲と環境への影響を評価するための継続的な排出研究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内にあり、推定1781の掘削井戸が含まれています。[ 13 ]航空磁気探査は、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、地上に目に見えるマーカーが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復の取り組みは、放出される排出を軽減するのに特に効果的です。[ 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をしても、ガスの特性と発生源の懸念により、排出データは依然として比較的不確実です。[ 13 ]
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、光学式センサー、熱量計式センサー、焦電式センサー、半導体酸化物センサー、電気化学式センサーなどがあります。
光センサーは、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、酸素濃度が低い高地で最適です。[ 14 ]また、非破壊的で、環境への害はほとんどありません。ただし、大規模な環境ではコストが高く、選択性が低いという欠点があります。[ 14 ]
熱量計センサーは、反応によって発生する熱を測定し、その値を反応物の濃度と比較します。[ 14 ]これらのセンサーは低コストでシンプルな設計です。過酷な条件下でも動作できますが、ひび割れや劣化の加速に弱いです。[ 14 ]また、動作には高い電力消費が必要で、検出精度も低いです。
焦電センサーは、焦電効果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、酸素なしで動作でき、測定範囲が広いという特徴があります。焦電センサーの欠点としては、コストと製造の難しさが挙げられますが、最も大きな欠点は、一度設置するとセンサーが動かなくなることです。[ 14 ]
半導体金属酸化物センサーは、金属酸化物の表面へのガスの吸着を検出することでメタンを測定し、その導電率の変化を感知します。[ 14 ]これらの機器は低コストで軽量であり、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あり、添加剤への依存性が大きいため、広く使用されていない可能性があります。[ 14 ]
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、電流を測定してメタンガスの濃度を求めます。[ 14 ]これらの機器は低コストで、無害で、揮発性が低いです。また、メタンガスに対して優れた選択性があり、小さな漏れを検出できます。応答時間が遅い場合や、電極の劣化や損失の影響を受けやすい場合がありますが、これらのセンサーは、小さなメタン漏れの検出精度において有望な結果をもたらしています。[ 14 ]
メタン漏洩の定量的報告では、米国慣用単位系の標準立方フィート(scf)がよく使用されます。不確定な割合の複雑な混合物であり、圧力や温度条件によって異なる天然ガスに適用する場合、scf をメートル法の質量単位に変換する計算の精度には限界があります。変換値として、5 × 10 4 scf の天然ガスは1.32 ショートトン (1.20 t)とされています。[ 15 ]
検出感度については、定量基準は通常、標準立方フィート毎時 (scf/h、「skiff」、米国)、または千標準立方フィート毎日 (Mscf/d) の単位で表されます。あるいは、メートル法のキログラム毎時 (kg/hr)、立方メートル毎日 (m3/d) の単位で表されます。[ 16 ]
大気中のメタンの質量収支を記述するために、質量速度は Tg/yr、つまりテラグラム/年という単位で記述され、1 テラグラムは 10 6トン (メガグラム) です。[ 17 ]中西部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洩は、衛星データから 2018/9 年で 2.7 Tg/yr と推定されました。抽出されたガスの質量の割合で表すと、漏洩は 3.7% になります。[ 18 ]ジェット推進研究所と学術機関の共同プロジェクトである 2021 カーボン マッパー プロジェクトは、パーミアン盆地で 533 のメタン超排出源を検出しました。[ 19 ]