Skalūnų dujų ir skalūnų alyvos gavybos poveikis aplinkai ir žmonių sveikatai

Lietuvoje netylant diskusijoms dėl skalūnų dujų išteklių žvalgymo, skelbiame Europos Parlamento Aplinkos, visuomenės sveikatos ir maisto saugos komiteto užsakymu atliktą ir 2011 metų birželį paskelbtą tyrimą, kurio autoriai – Stefanas Lechtenbiomeris (Stefan Lechtenböhmer), Miatijas Altmanas (Matthias Altmann), Sofija Kapito (Sofia Capito), Žoltas Matra (Zsolt Matra), Verneris Vaindrorfas (Werner Weindrorf), Verneris Citelis (Werner Zittel), atsakingasis administratorius – Lorencas Vikarijo (Lorenzo Vicario). Santrumpų ir literatūros sąrašų į šią publikaciją neperkeliame – prireikus, juos galite rasti originalioje publikacijoje PDF formatu.

Tikimės, kad šioje publikacijoje pateikta mokslinė informacija norintiems padės susidaryti savo nuomonę apie skalūnų pramonės keliamus pavojus, galimą ekonominę naudą ir žalą Lietuvos gamtai ir kraštovaizdžiui.

Anotacija

Šiame tyrime aptariamas galimas hidraulinio ardymo poveikis aplinkai ir žmonių sveikatai. Kiekybiniai duomenys ir kokybinis poveikis dėstomas pagal JAV patirtį, nes skalūnų dujų gavyba Europoje dar tik pradedama, o JAV turi daugiau kaip 40 metų patirtį ir yra padariusi daugiau kaip 50 000 gręžinių. Kritiškai įvertinus esamą literatūrą ir atlikus nuosavus skaičiavimus, įvertinamas ir išmetamų šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekis. Apžvelgiami su hidraulinio ardymo veikla susiję Europos teisės aktai ir pateikiamos rekomendacijos tolesniam darbui. Atsižvelgiant į dabartinę tradiciniu būdu išgaunamų dujų pasiūlą ir galimą jos raidą ateityje, aptariami galimi dujų ištekliai ir būsimas skalūnų dujų prieinamumas.

SANTRAUKA

REKOMENDACIJOS

• Išsamios direktyvos, kurioje būtų įtvirtinta Europos kasybos teisė, nėra. Viešai prieinamos, visapusiškos ir išsamios Europos skalūnų dujų ir uolienų porose susikaupusios alyvos gavybos reglamentavimo sistemos analizės dar nėra atlikta ir tai turėtų būti padaryta.
• Dabartinė ES hidraulinio ardymo, kuris yra svarbiausias skalūnų dujų ir uolienų porose susikaupusios alyvos gavybos elementas, reglamentavimo sistema turi ne vieną spragą. Svarbiausia, kad nustatyta riba, nuo kurios turi būti atliekamas hidraulinio ardymo veiklos angliavandenilių gavyboje poveikio aplinkai vertinimas, yra daug aukštesnė negu aktualu bet kokiai galimai šios srities pramonės veiklai, todėl turėtų būti gerokai sumažinta.
• Ardymo veiklai ir galimam jos poveikiui paviršiniam vandeniui skiriant ypatingą dėmesį reikėtų iš naujo įvertinti Vandens pagrindų direktyvos taikymo sritį.
• Atliekant gyvavimo ciklo analizę (GCA) ir pasitelkiant išsamią sąnaudų ir naudos analizę būtų galima įvertinti bendrą naudą visuomenei ir piliečiams. Visose 27 ES valstybėse narėse turėtų būti taikomas suderintas požiūris, kuriuo remdamosi atsakingos valdžios institucijos atliktų GCA vertinimus ir aptartų juos su visuomene.
• Reikėtų įvertinti, ar apskritai turėtų būti uždrausta įpurškimui naudoti toksiškas chemines medžiagas. Reikėtų bent jau viešai atskleisti visas planuojamas naudoti chemines medžiagas, o leidžiamų naudoti cheminių medžiagų skaičius turėtų būti apribotas ir jų naudojimas stebimas. Statistiniai duomenys apie įpurkštų medžiagų kiekį ir projektų skaičių turėtų būti renkami Europos lygmeniu.
• Regionų valdžios institucijoms turėtų būti suteikta daugiau teisių priimti sprendimus dėl leidimų vykdyti projektus, apimančius hidraulinį ardymą. Priimant šiuos sprendimus turėtų būti privalomas visuomenės dalyvavimas ir GCA vertinimai.
• Tais atvejais, kai suteikiami leidimai vykdyti projektus, turėtų būti privaloma stebėti paviršinio vandens srautus ir išlakas.
• Europos lygmeniu turėtų būti renkami ir nagrinėjami statistiniai duomenys apie avarijas ir skundus. Tais atvejais, kai suteikiami leidimai vykdyti projektus, nepriklausoma institucija turėtų rinkti ir svarstyti skundus.
• Dėl sudėtingo galimo hidraulinio ardymo poveikio ir pavojaus aplinkai bei žmonių sveikatai turėtų būti apsvarstyta galimybė Europos lygmeniu priimti naują direktyvą, kurioje būtų visapusiškai reglamentuojami visi šios srities klausimai.

Poveikis aplinkai

Neišvengiamas skalūnų dujų ir uolienų porose susikaupusios alyvos gavybos poveikis – užimamas didelis žemės plotas – gręžybos aikštelės, sunkvežimių stovėjimo ir manevravimo vietos, įranga, dujų perdirbimo ir transportavimo infrastruktūra, privažiavimo keliai. Didelį poveikį gali kelti teršalų išlakos, požeminio vandens tarša nekontroliuojamais dujų ar skysčio srautais po sprogimų ar išsiliejimų, nutekančiu ardymo skysčiu ir nekontroliuojamomis nuotekomis. Ardymo skystyje yra pavojingų medžiagų, be to, grįžtamajame skystyje yra sunkiųjų metalų ir radioaktyviųjų medžiagų iš telkinio. JAV patirtis rodo, kad įvyksta daug avarijų, kurios gali būti kenksmingos aplinkai ir žmonių sveikatai. Užregistruoti teisinių reikalavimų pažeidimai būdingi maždaug 1–2 proc. visų gręžybos leidimų. Daugelis šių avarijų įvyksta dėl netinkamo įrangos naudojimo arba jos nesandarumo. Be to, pranešama, kad netoli dujų gręžinių požeminis vanduo užteršiamas metanu, dėl kurio kraštutiniais atvejais sprogsta gyvenamieji pastatai, ir kalio chloridu, dėl kurio druskėja geriamasis vanduo. Poveikis didėja plėtojant skalūnų telkinius, kuriuose daroma daug gręžinių – iki šešių gręžybos aikštelių viename km².

Išmetamų ŠESD kiekis

Momentinės metano išlakos vykstant hidraulinio ardymo procesams gali turėti didžiulį poveikį šiltnamio efektą sukeliančių dujų pusiausvyrai. Dabartiniais vertinimais, netradiciniu būdu išgaunant gamtines dujas gaunamas 18–23 g CO₂ ekvivalentas vienam MJ. Išlakos metanui skverbiantis į vandeningąjį horizontą dar neįvertintos. Nepaisant to, konkretaus projekto išlakos gali skirtis dešimt kartų, nelygu, kiek metano susidaro gręžinyje.

Atsižvelgiant į keletą veiksnių, išmetamų šiltnamio efektą sukeliančių skalūnų dujų kiekis, palyginti su jų energijos kiekiu, yra toks pat mažas, koks susidaro ilgais atstumais transportuojant tradicines dujas, arba toks pat didelis, koks susidaro iš kietosios anglies per visą gyvavimo ciklą nuo išgavimo iki sudeginimo.

ES reglamentavimo sistema

Kasybos teisės tikslas – bendra teisinė kasybos veiklos sistema. Siekiama sudaryti sąlygas, kad šis pramonės sektorius klestėtų, užtikrinti energijos tiekimą ir pakankamą sveikatos ir aplinkos apsaugą bei saugą. ES lygmeniu visapusiškos kasybos reglamentavimo sistemos nėra.

Nepaisant to, galioja keturios specialiai kasybai skirtos direktyvos. Be to, yra daug specialiai kasybai neskirtų direktyvų ir reglamentų, turinčių poveikį gavybos pramonei. Daugiausia dėmesio skiriant aplinkos ir žmonių sveikatos klausimų reglamentavimo aktams, įvardytos 36 aktualiausios direktyvos toliau nurodytose teisės aktų srityse: vandens, aplinkos apsaugos, darbo saugos, apsaugos nuo radiacijos, atliekų, cheminių medžiagų ir su jomis susijusių avarijų.

Kadangi aktualių įvairių sričių teisės aktų labai daug, konkretus hidraulinio ardymo keliamas pavojus nepakankamai reglamentuotas. Nustatytos devynios didžiosios spragos: 1. nėra kasybos pagrindų direktyvos, 2. Poveikio aplinkai vertinimo (PAV) direktyvoje nurodyta nepakankama riba, nuo kurios reikia atlikti gamtinių dujų gavybos poveikio aplinkai vertinimą, 3. neprivaloma deklaruoti pavojingų medžiagų, 4. nereikia gauti leidimo žemėje liekančioms cheminėms medžiagoms, 5. hidraulinio ardymo klausimu nėra geriausio prieinamo gamybos būdo pamatinių dokumentų (BREF), 6. nepakankamai apibrėžti nuotekų valymo reikalavimai, o vandentvarkos įrenginių pajėgumų tikriausiai nepakaks, jeigu bus uždraustas įpurškimas ir išleidimas po žeme, 7. nepakankamas visuomenės dalyvavimas priimant sprendimus regioniniu lygmeniu, 8. Vandens pagrindų direktyva nepakankamai veiksminga ir 9. neprivaloma GCA.

Skalūnų dujų išteklių prieinamumas ir vaidmuo mažo anglies dioksido kiekio technologijų ekonomikoje

Netradiciniu būdu išgaunamų dujų prieinamumo galimybės turi būti vertinamos kartu su tradicinių dujų gavybos aplinkybėmis:
• Europos dujų gavyba jau keletą metų smarkiai mažėja ir manoma, kad iki 2035 m. ji sumažės dar 30 proc. arba daugiau;
• manoma, kad Europoje paklausa iki 2035 m. toliau didės;
• jeigu šios tendencijos taps tikrove, neišvengiamai išaugs gamtinių dujų importas;
• nėra jokios garantijos, kad bus galima užsitikrinti papildomą maždaug 100 mlrd. m³ per metus importą.

Netradiciniu būdu išgaunamų dujų ištekliai Europoje per maži, kad turėtų bent kiek apčiuopiamą įtaką šioms tendencijoms. Tai dar aktualiau todėl, kad taikant tipiškus gavybos būdus bus galima išgauti tik tam tikrą dalį šių išteklių. Be to, netradiciniu būdu išgaunamų dujų išmetamų ŠESD kiekis daug didesnis negu tradicinių dujų atveju. Projektų sąnaudos didės ir bus vėluojama juos įgyvendinti ir dėl aplinkosaugos reikalavimų. Dėl to dar labiau sumažės galimas poveikis.

Labai tikėtina, kad investicijos į skalūnų dujų projektus gali turėti labai trumpalaikį poveikį (jeigu apskritai jį turės) dujų pasiūlai, kuris gali duoti neigiamų rezultatų, nes gali sudaryti įspūdį, kad dujų tiekimas užtikrintas, o tuo metu vartotojus reikėtų skatinti sumažinti šią priklausomybę taupymu, efektyvumo didinimo priemonėmis ir pakaitalais.

Išvados

Dabar, kai būsimoms operacijoms itin svarbu tvarumas, galima abejoti, ar po žeme įpurkšti toksiškas medžiagas turėtų būti leidžiama, ar draudžiama, nes dėl tokios praktikos sumažėtų galimybių vėliau panaudoti užterštą sluoksnį (pvz., geoterminiais tikslais) arba šių galimybių apskritai neliktų, be to, ilgalaikis poveikis dar nėra ištirtas. Aktyvioje skalūnų dujų gavybos vietoje į kvadratinį metrą įpurškiama apie 0,1-0,5 litro cheminių medžiagų.

Tai dar aktualiau todėl, kad galimi skalūnų dujų ištekliai per maži, kad turėtų pastebimą poveikį dujų pasiūlai Europoje.

Dabartinės naftos ir dujų žvalgybos bei gavybos teisės turėtų būti iš naujo įvertintos atsižvelgiant į tai, kad galima atitinkama nauda nekompensuoja pavojaus ir žalos aplinkai, nes konkreti dujų gavyba labai maža.

1. ĮVADAS

Šiame tyrime apžvelgiama netradicinė angliavandenilių gavyba ir galimas jos poveikis aplinkai. Daugiausia dėmesio skiriama būsimai veiklai Europos Sąjungoje. Šis tyrimas daugiausia apima skalūnų dujų vertinimus, trumpai paliečiant skalūnų alyvos ir uolienų porose susikaupusios alyvos klausimus.

Pirmame skyriuje trumpai apžvelgiami gavybos technologijų ypatumai, daugiausia hidraulinio ardymo procesas. Tada trumpai apžvelgiama JAV patirtis, nes tai – vienintelė šalis, kurioje hidraulinis ardymas vis didesniu mastu naudojamas jau daug dešimtmečių.

Antrame skyriuje nagrinėjamas išmetamų šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekis, susijęs su gamtinėmis dujomis, išgaunamomis hidraulinio ardymo metodais. Apžvelgiami esami vertinimai ir pateikiama nuosava analizė.

Trečiame skyriuje apžvelgiama teisinė ES lygmens sistema, aktuali hidrauliniam ardymui. Apžvelgus teisinę sistemą, apimančią kasybos teisės aktus, daugiausia dėmesio skiriama aplinkos ir žmonių sveikatos apsaugos direktyvoms. Bendrais bruožais išdėstomi ir aptariami teisės aktų trūkumai galimo hidraulinio ardymo poveikio aplinkai srityje.

Ketvirtame skyriuje pateikiami išteklių vertinimai ir aptariamas galimas skalūnų dujų gavybos poveikis dujų pasiūlai Europoje. Todėl nagrinėjama JAV patirtis išgaunant skalūnų dujas ir pagal bendrus gavybos būdų ypatumus pateikiami tipiško skalūnų telkinio eksploatavimo metmenys. Europos dujų gavybos ir paklausos srityje aptariamas tikėtinas skalūnų dujų gavybos vaidmuo dabartinės gavybos ir pasiūlos sąlygomis, jas ekstrapoliuojant į kitus dešimtmečius.

Paskutiniame skyriuje daromos išvados ir pateikiamos rekomendacijos, kaip valdyti konkretų hidraulinio ardymo keliamą pavojų.

1.1. Skalūnų dujos

1.1.1. Kas yra skalūnų dujos?

Tam tikromis sąlygomis iš jūrų nuosėdų organinių junginių susidaro geologiniai angliavandenilių telkiniai. Tradiciniu būdu išgaunama nafta ir dujos atsiranda termochemiškai skylant organinei medžiagai nuosėdų uolienose, vadinamosiose šaltinio uolienose. Šioms uolienoms kylant po kitomis telkiniai šilo vidutiniškai 30 °C kas kiekvieną km ir pasiekus 60 °C organinė medžiaga suskilo į naftą, o vėliau – į dujas. Skilimo laipsnį lėmė gylis, temperatūra ir poveikio laikas. Kuo aukštesnė temperatūra ir ilgesnis poveikio laikas, tuo labiau skilo sudėtingos organinės molekulės, o galiausiai jos suskilo į paprasčiausią sudedamąją dalį metaną, turintį vieną anglies ir 4 vandenilio atomus.

Nelygu, koks geologinis telkinys, susidarę skysti arba dujiniai angliavandeniliai ištrūko iš šaltinio uolienos ir daugiausia migravo aukštyn į poringus ir laidžius sluoksnius, kuriuos turėjo dengti nelaidi uoliena, vadinamasis izoliacinis sluoksnis, kad susidarytų angliavandenilių sankaupa. Šios angliavandenilių sankaupos ir sudaro tradicinius naftos ir dujų telkinius. Gana didelis naftos kiekis, buvimas kelių kilometrų gylyje ir lengvas prieinamumas nuo žemės paviršiaus lemia tai, kad juos lengva išgauti darant gręžinius.

Kai kurios angliavandenilių sankaupos glūdi labai neporingose ir nelaidžiose rezervuarinėse uolienose. Šie dariniai vadinami uolienų porose susikaupusia alyva arba uolienų porose susikaupusiomis dujomis. Paprastai laidumas yra 10–100 kartų mažesnis negu tradiciniuose telkiniuose.

Angliavandeniliai gali būti dideliais kiekiais susikaupę uolienose, kurios iš esmės visiškai nėra rezervuarinės, veikiau skalūnai ir kitos labai grynos smulkios uolienos, kuriose sankaupoms reikalinga erdvė atsiranda dėl mažų įtrūkimų ir labai mažų porų. Tokios uolienos itin nelaidžios. Tai vadinama skalūnų dujomis arba skalūnų alyva. Jose nėra brandžių angliavandenilių, tik pirmtakas, vadinamas kerogenu, kurį cheminiuose įrenginiuose galima paversti sintetine žaliavine nafta.

Trečioji netradiciniu būdu išgaunamų dujų grupė – anglių klodo metanas, glūdintis anglies
telkinių porose.

Nelygu, kokie telkinio ypatumai, dujas įvairiomis proporcijomis sudaro įvairios sudedamosios medžiagos, įskaitant metaną, anglies dioksidą, vandenilio sulfidą, radioaktyvųjį radoną ir kt.

Visiems netradiciniams telkiniams bendra tai, kad dujų arba naftos kiekis konkrečiame uolienos tūryje, palyginti su tradiciniais telkiniais, mažas, be to, jie pasklidę dideliame dešimčių tūkstančių kvadratinių kilometrų plote ir juose labai mažas laidumas. Todėl tai naftai ar dujoms išgauti reikalingi specialūs metodai. Be to, dėl mažo angliavandenilių kiekio šaltinio uolienose iš gręžinio išgaunama daug mažiau negu tradiciniuose telkiniuose, todėl ekonomiškai vykdyti gavybą daug sunkiau. Netradicinės ne pačios dujos, o gavybos metodai. Šiems metodams reikia sudėtingų technologijų, daug vandens ir įpurkšti priedus, kurie gali būti kenksmingi aplinkai.

Nėra aiškių tradicinių ir netradicinių dujų ar naftos telkinių skirtumų. Veikiau kalbama apie tai, kad nuolat pereinama nuo tradicinės dujų ar naftos gavybos iš labai poringų ir laidžių telkinių, kuriuose didelis konkrečių dujų kiekis, prie uolienų porose susikaupusių dujų telkinių, kurių rezultatyvumo rodikliai blogesni, o tada prie skalūnų dujų gavybos iš neporingų ir labai nelaidžių telkinių, kuriuose konkrečių dujų kiekis mažas. Ypač ne visada aiškus tradicinės ir uolienų porose susikaupusių dujų gavybos skirtumas, nes anksčiau šie du metodai pagal oficialius statistinius duomenis nebuvo išskiriami. Pereinant nuo pirmųjų gavybos metodų prie naujausių didėja ir neišvengiamas šalutinis poveikis vandens naudojimui, aplinkai ir kt. Pavyzdžiui, kiekvienam vieno gręžinio hidraulinio ardymo procesui uolienų porose susikaupusių dujų telkiniuose paprastai reikia kelių šimtų tūkstančių litrų vandens kartu su pagalbinėmis priemonėmis ir cheminėmis medžiagomis, o hidrauliniam ardymui skalūnų dujų telkiniuose vienam gręžiniui sunaudojama keletas milijonų litrų vandens. [ExxonMobil 2010]

1.1.2. Naujausia netradicinės dujų gavybos raida

Šiaurės Amerikos patirtis

Kadangi tradiciniai dujų telkiniai Jungtinėse Valstijose jau išnaudoti, įmonės vis labiau priverstos daryti gręžinius ne tokiuose produktyviuose telkiniuose. Pradžioje gręžiniai buvo daromi netoli esančiuose tradiciniuose, tačiau šiek tiek mažesnio laidumo telkiniuose ir dujos buvo išgaunamos iš jų. Šio laipsniško perėjimo laikotarpiu gręžinių padaugėjo, o konkretus išgaunamas kiekis sumažėjo. Buvo išžvalgoma vis daugiau tankių telkinių. Šis etapas prasidėjo aštuntajame dešimtmetyje. Statistiniai duomenys apie uolienų porose susikaupusių dujų telkinių gręžinius nebuvo išskirti iš tradicinių išteklių, nes nebuvo aiškaus kriterijaus, kaip juos vienus nuo kitų atskirti.

Nuo to laiko, kai pradėta diskutuoti apie klimato kaitą, siekiama sumažinti išmetamo metano kiekį. Nors teoriniai anglių klodo metano (CBM) ištekliai milžiniški, jų įnašas JAV praėjusiais dešimtmečiais augo lėtai ir 2010 m. siekė 10 proc. Dėl nevienodos įvairių anglių naudojimo režimų raidos vienos JAV valstijos šį energijos šaltinį atrado anksčiau negu kitos. Dešimtąjį dešimtmetį Naujoji Meksika buvo didžiausia anglų klodo metano gamintoja. Tačiau 1997 m. pasiekė aukščiausią tašką, toliau plėtojimą perėmė Koloradas (aukščiausias taškas 2004 m.) ir Vajomingas, kuris dabar yra didžiausias CBM gamintojas.

Mažiausiai perspektyvų teikiantys dujų telkiniai plėtojami vėliausiai. Tai – skalūnų dujų telkiniai, kurie beveik nelaidūs arba bent jau ne tokie laidūs kaip kiti dujų turintys dariniai. Juos pradėta plėtoti padarius technologinę pažangą horizontalios gręžybos ir hidraulinio ardymo srityje naudojant cheminius priedus, tačiau turbūt dar svarbiau, kad angliavandenilių pramonės, įskaitant hidraulinį ardymą, veiklos vykdytojai 2005 m. Energetikos politikos įstatymu [EPA 2005] atleisti nuo Saugaus geriamojo vandens įstatymo [SDWA 1974] vykdymo. 2005 m. Energetikos politikos įstatymo 322 straipsniu leista hidrauliniam ardymui netaikyti pagrindinių EPA nuostatų.

Ankstyvoji veikla pradėta jau prieš keletą dešimtmečių, aštuntajame dešimtmetyje išvysčius Bosjė skalūnus, o dešimtajame – Antrimo skalūnus. Tačiau greitai skverbtis į skalūnų dujų telkinius pradėta apie 2005 m. išvysčius Barneto skalūnus Teksase. Ten per 5 metus padaryta beveik 15 000 gręžinių. Šalutinis šios ekonominės sėkmės istorijos padarinys – tam tikros nedidelės įmonės, pvz., Chesapeake, XTO ir kitos, kurios atliko gręžybą. Įmonės augo sulig šiuo ūkio šakos pakilimu ir tapo ne vieno milijardo dolerių vertės įmonėmis, pritraukusiomis ExxonMobil, BHP Billiton ir kitų panašių didelių įmonių dėmesį. 2009 m. XTO už daugiau kaip 40 mlrd. USD buvo parduota įmonei ExxonMobil, 2011 m. Chesapeake savo Fayetteville turtą pardavė už 5 mlrd. USD.

Šiuo laikotarpiu piliečiams ir regioniniams politikams vis labiau aiškėjo įvairus šalutinis poveikis aplinkai. Garsiausios diskusijos vyko dėl Marcellus skalūnų, nes šis telkinys apima didelę Niujorko valstijos dalį. Įtariama, kad jo plėtojimas prieštarauja teritorijų, iš kurių Niujorko miestui tiekiamas vanduo, apsaugai. Šiuo metu JAV Aplinkos apsaugos agentūra atlieka su netradiciniu būdu išgaunamų dujų telkiniams plėtoti pasirinkta technologija – hidraulinio ardymo – susijusio pavojaus tyrimą. Šio tyrimo rezultatai tikriausiai bus paskelbti 2012 m. [EPA 2009].

Raida Europoje

Europoje ši raida, palyginti su JAV, vėluoja keletą dešimtmečių. Uolienų porose susikaupusių dujų telkiniai hidraulinio ardymo būdu Vokietijoje plėtojami jau apie 15 metų (Ziolingene), tačiau labai mažu mastu. Bendras Europoje netradiciniu būdu išgaunamų dujų kiekis yra maždaug keletas milijonų m³ per metus, palyginti su keliais šimtais milijardų m³ per metus JAV [Kern 2010]. Vis dėlto nuo 2009 m. pabaigos ši veikla plečiama. Dauguma žvalgymo koncesijų suteikta Lenkijoje [WEO 2011, p. 58], tačiau atitinkama veikla pradėta ir Austrijoje (Vienos baseine), Prancūzijoje (Paryžiaus baseine ir Pietryčių baseine), Vokietijoje ir Nyderlanduose (Šiaurės jūros-Vokietijos baseine), Švedijoje (Skandinavijos regione) ir Jungtinėje Karalystėje (Šiaurės ir Pietų naftos sistemoje). Pvz., 2010 m. spalio mėn. Vokietijos Šiaurės Reino-Vestfalijos žemės kasybos institucija suteikė leidimus žvalgyti („Aufsuchungserlaubnis“) 17 000 km² apimantį plotą, pusę žemės teritorijos.

Paskatintas informacijos iš JAV, visuomenės pasipriešinimas šiems projektams greitai augo. Pavyzdžiui, Prancūzijoje Nacionalinė Asamblėja paskelbė šios gręžybos moratoriumą ir uždraudė hidraulinį ardymą. Siūlomą įstatymą gegužės mėn. priėmė Nacionalinė Asamblėja, bet Senatas jo nepatvirtino. Prancūzijos pramonės ministras siūlo kitokį įstatymą, kuriuo hidraulinis ardymas būtų leidžiamas tik moksliniais tikslais ir jį griežtai kontroliuotų iš teisės aktų leidėjų, vyriausybės atstovų, NVO ir vietos piliečių sudarytas komitetas [Patel 2011]. Birželio mėn. Senatas patvirtino šį pakeistą įstatymą.

Vokietijos Šiaurės Reino-Vestfalijos žemėje nerimą išreiškė ir hidrauliniam ardymui pasipriešino projektų poveikį jaučiantys piliečiai, beveik visų partijų vietos politikai ir vandens tiekimo institucijų atstovai bei mineralinio vandens įmonės. Šiaurės Reino-Vestfalijos žemės parlamentas irgi pažadėjo taikyti moratoriumą, kol bus įgyta daugiau žinių. Pirmasis žingsnis – vandens apsaugai suteikti ne mažesnę svarbą nei kasybos įstatymams ir užtikrinti, kad leidimai nebūtų suteikti nepritarus vandentvarkos institucijoms. Diskusijų procesas dar nebaigtas. Taigi, aktyviausiai dalyvaujanti įmonė ExxonMobil pradėjo atvirą dialogą piliečiams rūpimiems klausimams aptarti ir galimam poveikiui įvertinti.

1.2. Skalūnų alyva

1.2.1. Kas yra skalūnų alyva ir uolienų porose susikaupusi alyva?

Kaip ir skalūnų dujas, skalūnų alyvą sudaro šaltinio uolienos porose suspausti angliavandeniliai. Pati nafta dar nėra visiškai susiformavusi ir vadinama kerogenu. Norint paversti kerogeną nafta, jį reikia kaitinti iki 450 °C. Todėl skalūnų alyvos gamyba panašesnė į tradicinę skalūnų kasybą, vėliau juos kaitinant. Ankstyvo panaudojimo atvejų būta daugiau nei prieš 100 metų. Šiandien vienintelė šalis, kurios didelę energijos balanso dalį (~50 proc.) sudaro skalūnų alyva, yra Estija.

Labai dažnai kerogenas yra susimaišęs su jau susiformavusios naftos sluoksniais dariniuose, esančiuose tarp nelaidžių šaltinio uolienų. Ši nafta priskiriama uolienų porose susikaupusiai alyvai, tačiau labai dažnai susiskirstymas neaiškus, o viena rūšis į kitą pereina laipsniškai formuodamasi. Grynos būklės uolienų porose susikaupusi alyva yra susiformavusi nafta, suspausta nelaidžios neporingos uolienos sluoksniuose. Taigi, uolienų porose susikaupusiai alyvai išgauti iš esmės būtina taikyti hidraulinio ardymo metodus.

1.2.2. Naujausia uolienų porose susikaupusios alyvos gavybos raida

JAV

Pirmuosius netradicinio alyvos išgavimo iš skalūnų projektus Šiaurės Amerikoje pradėta įgyvendinti maždaug 2000 m., kai pradėti plėtoti Bakeno skalūnai, esantys Šiaurės Dakotoje bei Montanoje ir apimantys daugiau kaip 500 000 km² plotą [Nordquist 1953]. Bakeno telkinyje yra daug kerogeno turinčių skalūnų, o tarp jų – uolienų porose susikaupusios alyvos sluoksniai.

Prancūzija / Europa

Skalūnų alyva išgaunama ne tik Estijoje – į Paryžiaus baseiną Prancūzijoje vėl atkreiptas dėmesys, kai nedidelė įmonė Toreador įsigijo žvalgymo licencijas ir paskelbė, kad šiame baseine pradeda plėtoti uolienų porose susikaupusios alyvos rezervuarus hidraulinio ardymo būdu darydama daug gręžinių. Kadangi baseinas apima didelį plotą, įskaitant Paryžių ir vynuogynų gausią teritoriją netoli Šampanės, kilo pasipriešinimas, nors tradiciniai naftos gręžiniai šiame baseine daromi jau maždaug 50 metų. [Leteurtrois 2011]

2. POVEIKIS APLINKAI

SVARBIAUSIOS IŠVADOS

• Neišvengiamas poveikis – užimamas žemės plotas: gręžybos aikštelės, sunkvežimių stovėjimo ir manevravimo vietos, įranga, dujų perdirbimo ir transportavimo infrastruktūra, privažiavimo keliai.
• Didelį poveikį gali kelti teršalų išlakos, požeminio vandens tarša nekontroliuojamais dujų ar skysčio srautais po sprogimų ar išsiliejimų, nutekančiu ardymo skysčiu ir nekontroliuojamomis nuotekomis.
• Ardymo skystyje yra pavojingų medžiagų, be to, grįžtamajame skystyje yra sunkiųjų metalų ir radioaktyviųjų medžiagų iš telkinio.
• JAV patirtis rodo, kad įvyksta daug avarijų, kurios gali būti kenksmingos aplinkai ir žmonių sveikatai. Užregistruoti teisinių reikalavimų pažeidimai būdingi maždaug 1–2 proc. visų gręžybos leidimų. Daugelis šių avarijų įvyksta dėl netinkamo įrangos naudojimo arba jos nesandarumo.
• Pranešama, kad netoli dujų gręžinių požeminis vanduo užteršiamas metanu, dėl kurio kraštutiniais atvejais sprogsta gyvenamieji pastatai, ir kalio chloridu, dėl kurio druskėja geriamasis vanduo.
• Poveikis didėja plėtojant skalūnų telkinius, kuriuose daroma daug gręžinių (iki šešių gręžinių viename km²).

2.1. Hidraulinis ardymas ir galimas jo poveikis aplinkai

Tankūs angliavandenilių turintys geologiniai dariniai turi bendrą savybę – mažą laidumą. Todėl skalūnų dujų, uolienų porose susikaupusių dujų ir net anglių klodo metano išgavimo metodai gana panašūs. Nepaisant to, jie skiriasi kiekybiškai. Kadangi skalūnų dujų telkiniai – patys nelaidžiausi dariniai, norint prieiti prie dujų porų reikia daugiausia pastangų. Todėl plėtojant šiuos telkinius kyla didžiausias poveikio aplinkai pavojus. Tačiau nuo laidžių darinių – tradicinių dujų telkinių – nuolat pereinama prie uolienų porose susikaupusių dujų, o tada prie beveik nelaidžių dujų skalūnų.

Bendra savybė – gręžinių ir porų kontaktą reikia didinti dirbtinai. Tai atliekama vadinamuoju hidrauliniu ardymu, kuris kartais vadinamas „stimuliacija“ arba trumpai – fracing arba fracking.

Galimas ir poveikis biologinei įvairovei, nors šiuo metu jis dokumentuose neužfiksuotas.

1 pav. parodytas tipiško gręžinio skerspjūvis. Gręžimo bokštas gręžia vertikaliai į dujų sluoksnį. Nelygu, koks to sluoksnio storis, daromi tik vertikalūs gręžiniai arba jie pasukami horizontalia kryptimi, kad kontaktas su dujų sluoksniu būtų kuo mažesnis.

Sluoksnyje siekiant prasiskverbti pro apvalkalą išsprogdinami maži įtrūkimai. Šie įtrūkimai dirbtinai išplečiamai pripildant juos spaudimo veikiamu vandeniu. Dirbtinių įtrūkimų skaičius, jų ilgis ir padėtis sluoksnyje (horizontali arba vertikali) priklauso nuo telkinio savybių. Nuo šių savybių priklauso dirbtinių įtrūkimų ilgis, gręžinių išdėstymas (vertikalūs gręžiniai daromi tankiau negu horizontalūs) ir vandens sunaudojimas.

Spaudimo veikiamas vanduo atveria įtrūkimus ir leidžia pasiekti kuo daugiau porų. Sumažinus spaudimą, su sunkiaisiais ar radioaktyviaisiais metalais iš uolienos darinio susimaišęs vanduo grįžta į paviršių kartu su dujomis. Į vandenį įmaišomos pagalbinės priemonės, paprastai smėlio granulės. Jos veikia kaip krumpliai, kad įtrūkimai liktų atviri ir būtų galima išgauti dar daugiau dujų. Šis mišinys papildomas cheminėmis medžiagomis, kad pagalbinė medžiaga vienodai pasiskirstytų sudarydama gelį – taip sumažinama trintis, o galiausiai ardymo proceso pabaigoje gelio struktūra suyra, kad skystis galėtų grįžti.

Taip iš 1 pav. galima nustatyti galimą poveikį aplinkai. Šis poveikis – tai:

• Užimamas kraštovaizdis, nes gręžimo bokštų aikštelėms reikia erdvės – techninei įrangai, skysčiui laikyti, be to, jų pristatymui reikalingi privažiavimo keliai.
• Oro tarša ir triukšmas, nes įrangą varo vidaus degimo varikliai, su skysčiais (ir nuotekomis) kenksmingos medžiagos gali išgaruoti į orą, o dažnai važinėjantys sunkvežimiai gali išmesti lakiuosius organinius junginius, kitus oro teršalus ir kelti triukšmą.
• Vanduo gali būti užterštas cheminėmis ardymo proceso medžiagomis ir nuotekomis iš telkinio, kuriame yra sunkiųjų metalų (pvz., arseno arba gyvsidabrio) arba radioaktyviųjų dalelių. Tarša į žemę ir paviršinį vandenį gali patekti įvykus sunkvežimių avarijoms, nutekėjus medžiagoms iš surinkimo linijų, nuotekų rezervuarų, kompresorių ir kt., įvykus išsiliejimams po avarijų (pvz., fontanu ištryškus ardymo skysčiui ar nuotekoms), pažeidus sutvirtinimus ir vamzdžius ar tiesiog nekontroliuojamai liejantis požeminiams srautams dėl dirbtinių ar natūralių įtrūkimų telkiniuose.
• Hidraulinio ardymo proceso sukelti žemės drebėjimai arba į žemę patenkančios nuotekos.
• Iš požeminių sluoksnių patekusių radioaktyviųjų dalelių kaupimasis.
• Galiausiai atlikus šių operacijų sąnaudų ir naudos analizę turi būti įvertintas milžiniškas gamtos ir techninių išteklių sunaudojimas, palyginti su išgaunamų dujų ar alyvos kiekiu.
• Galimas ir poveikis biologinei įvairovei, nors šiuo metu jis dokumentuose neužfiksuotas.

1 paveikslas. Galimi į orą išmetamų teršalų, į vandenį ir dirvožemį patenkančių kenksmingų medžiagų ir gamtinių radioaktyviųjų medžiagų (NORM) srautai

Šaltinis: nuosavas šaltinis, grindžiamas [SUMI 2008]

2.2. Poveikis kraštovaizdžiui

Šiaurės Amerikos patirtis

Norint išplėtoti dujų skalūnus, reikalingos gręžybos aikštelės techninei įrangai saugoti, sunkvežimiai su kompresoriais, cheminės medžiagos, pagalbinės medžiagos, vanduo ir nuotekų konteineriai, jeigu jie nepristatomi iš vietinių vandens gręžinių ir nuotekos renkamos rezervuaruose.

Tipiškas kelių gręžinių aikštelės dydis Pensilvanijoje vykstant gręžimo ir ardymo darbams yra apie 4–5 akrai (16 200–20 250 m²). Po dalinio atkūrimo vidutinis gavybos aikštelės dydis gali būti 1–3 akrai (4 050–12 150 m²). [SGEIS 2009]

Palyginti, jeigu tokį plotą (~10 000 m²) užimtų saulės energijos jėgainė, per metus būtų galima pagaminti apie 400 000 kWh elektros energijos (saulės spinduliavimas: 1000 kWh / m² per metus; našus fotovoltinis elementas: 15 proc.; produktyvumo santykis: 80 proc.; elemento plotas: 33 proc. žemės ploto), atitinkančios maždaug 70 000 m³ gamtinių dujų per metus, jeigu jos 58 proc. efektyvumu būtų paverčiamos elektros energija. Iš Barneto skalūnų (Teksasas, JAV) gręžinių komplekso vieno gręžinio pirmaisiais metais paprastai išgaunama apie 11 mln. m³, tačiau devintaisiais metais – tik apie 80 000 m³, o dešimtaisiais – apie 40 000 m³ [Quicksilver 2005]. Priešingai negu iškastinės energijos gavyboje, saulės energijos jėgainės elektrą gamina daugiau negu 20 metų. Pasibaigus saulės kolektoriaus naudojimo trukmei jį galima pakeisti nauju nenaudojant papildomos žemės.

Gręžybos aikšteles skalūnų arba uolienų porose susikaupusių dujų telkiniams plėtoti reikia statyti labai tankiai. JAV gręžinių išdėstymas priklauso nuo valstijos reglamentavimo nuostatų. Tipiškas tradicinių telkinių išdėstymas JAV yra vienas gręžinys 640 akrų (1 gręžinys 2,6 km). Barneto skalūnų telkiniuose tipiškas išdėstymas pradžioje buvo sumažintas iki vieno gręžinio 160 akrų (1,5 gręžinio viename km²). Vėliau buvo leista daryti vadinamuosius „pripildymo gręžinius“ – jie buvo daromi 40 akrų atstumu (~6 gręžiniai viename km²). Atrodo, kad tokia daugumos intensyviai plėtojamų skalūnų telkinių eksploatavimo praktika. [Sumi 2008; SGEIS 2009]

Iki 2010 m. pabaigos Barneto skalūnuose padaryta beveik 15 000 gręžinių, o bendras skalūnų telkinys plyti 13 000 km² plote [RRC 2011; ALL-consulting 2008]. Taip gaunamas bendras gręžinių tankumas – 1,15 gręžinio viename km².

2 pav. parodyti uolienų porose susikaupusių dujų gavybos gręžiniai JAV. Uolienų porose susikaupusių dujų gavybos atveju gręžiniai yra paviršinės gręžybos aikštelės, turinčios iki 6 gręžinių vienoje aikštelėje. Išdėstymas tankesnis negu Barneto skalūnų atveju, nes dauguma uolienų porose susikaupusių dujų gręžinių daromi vertikaliai.

2 paveikslas. Uolienų porose susikaupusių dujų gręžyba smiltainiuose

Šaltinis: EcoFlight nuotrauka, leidus SkyTruth – www.skytruth.org

Gręžybos aikštelės sujungtos su sunkvežimių keliais, taip sunaudojama dar daugiau žemės. JAV aikštelėse plotas naudojamas ir atliekų rezervuarams, kuriuose surenkami nuotekų srautai prieš juos pašalinant, išvežant sunkvežimiu ar išpumpuojant vamzdynu. Šie plotai dar neįtraukti į pirmiau pateiktus gręžybos aikštelių dydžio metmenis. Juos įtraukus dujų gavybos operacijų plotas lengvai gali padvigubėti.

Išgautos dujos turi būti transportuojamos į paskirstymo tinklus. Kadangi iš daugumos gręžinių išgaunama mažai dujų ir gavyba vis mažėja, labai dažnai dujos saugomos gręžybos aikštelėje ir periodiškai pakraunamos į sunkvežimius. Jeigu gręžinių tinklas pakankamai tankus, pastatomi surinkimo tinklai su kompresorinėmis. Sandėliavimo ar transporto rūšies pasirinkimas ir sprendimas, ar linijos bus tiesiamos virš žemės, ar po žeme, priklauso nuo konkrečių projektų parametrų ir nuo taikytinų reglamentavimo nuostatų.

Perkėlimo galimybės Europos sąlygomis ir neatsakyti klausimai

Vadovaudamosi atitinkamais įstatymais ir administraciniais aktais, leidimą įrengti gręžybos aikšteles suteikia kasybos institucijos (žr. 4 skyrių). Jos gali nustatyti minimalų leidžiamą gręžinių išdėstymą. Taip gali būti vadovaujamasi JAV praktika skalūnų telkinio plėtojimą pradėti gręžinius išdėstant rečiau, o tankumą didinti vėliau, kai gręžiniai vis labiau išnaudojami. Kaip bendrais bruožais išdėstyta 5 skyriuje, tipiškas dujų išteklių kiekis daugumos Europos skalūnų telkinių teritorijose tikriausiai panašus į JAV Barneto arba Fayetteville skalūnų telkiniuose išgaunamą kiekį.

Užbaigti gręžiniai turi būti sujungti su surinkimo tinklais. Ar šios linijos bus statomos virš žemės, ar po ja, priklausys nuo atitinkamų reglamentavimo nuostatų ir ekonominių sumetimų. Šioje srityje turėtų būti pritaikytos ir galbūt suderintos galiojančios reglamentavimo nuostatos.

2.3. Į orą išmetami teršalai ir dirvožemio tarša

Teršalų šaltiniai gali būti šie:
• sunkvežimių ir gręžybos įrangos išmetami teršalai (triukšmas, dalelės, SO₂, NOx, NMVOC ir CO);
• gamtinių dujų apdorojimo ir transportavimo proceso išmetami teršalai (triukšmas, dalelės, SO₂, NOx, NMVOC ir CO);
• iš nuotekų rezervuarų garuojančios cheminės medžiagos;
• dėl išsiliejimų ir gręžinių sprogimų išmetami teršalai (pasklinda gręžybos ar ardymo skysčiai kartu su dalelėmis iš telkinio).

Gręžybos įrangai eksploatuoti sunaudojama daug kuro, kurį deginant išmetamas CO₂. Be to, gaminant, apdorojant ir transportuojant gali pasitaikyti momentinių metano, šiltnamio efektą sukeliančių dujų, išlakų. Jos įvertinamos tolesniame 4 skyriuje, skirtame išmetamoms šiltnamio efektą sukeliančioms dujoms.

2.3.1. Per įprastas operacijas į orą išmetami teršalai

Šiaurės Amerikos patirtis

Daugybė skundų apie žmonių ligas ir gyvūnų nugaišimo atvejus aplink nedidelį Dišo miestą Teksase privertė miesto merą užsakyti nepriklausomo konsultanto tyrimą, per kurį būtų ištirtas dujų gavybos operacijų poveikis oro kokybei mieste ir aplink jį [Michaels 2010 ir ten pateiktos nuorodos]. Nors skundų gaunama ir iš kitų vietų, apie tyrimus Diše nuorodų daugiausia. Kadangi tame regione nėra kitos pramoninės veiklos, manoma, kad gamtinių dujų gavyba mieste ir aplink jį yra vienintelis šio poveikio šaltinis.

2009 m. atlikto tyrimo išvadose patvirtinta, kad „aplinkos ore ir (arba) gyvenamosiose teritorijose yra didelė kancerogeninių ir neurotoksinių junginių koncentracija“. Toliau: „…laboratorinės analizės duomenimis, daugelis šių patikrintų junginių buvo žinomų žmonėms kenksmingų kancerogenų metabolitai ir remiantis TECQ nuostatomis viršijo ir trumpalaikį, ir ilgalaikį patikros lygį. Ypatingą nerimą kelia junginiai, galintys sukelti katastrofą, kaip apibrėžta TECQ [Teksaso aplinkos kokybės komisijos]“. [Wolf 2009]

Tyrimo duomenimis, „miesto valdžiai buvo pateikta daug skundų dėl nuolatinio triukšmo ir vibracijos, sklindančios nuo kompresorinių, taip pat dėl bjauraus kvapo“. Tyrime teigiama, kad „ypatingą rūpestį“ kelia „pranešimai apie sunkias kumeliukų ligas ir keletą nugaišimo atvejų 2007–2008 m. dėl nežinomų priežasčių“. [Wolf 2009].

Regionas aplink Dalasą-Fortą Vortą irgi pajuto didžiulį Barneto skalūnų telkinių gamtinių dujų gręžybos poveikį oro kokybei, kaip teigiama [Michaels 2010]. 2009 m. atliktas visapusiškas tyrimas „Gamtinių dujų gavybos išmetami teršalai Barneto skalūnų teritorijoje ir galimybės atlikti ekonomiškus patobulinimus“. [Armendariz 2009] Remiantis analize, pagal išmetamųjų teršalų kiekį gerokai pirmauja penkios iš tirtų 21 apygardų, kuriose vykdoma beveik 90 proc. visos gamtinių dujų ir naftos gavybos. Pavyzdžiui, apskaičiuota, kad iš šių penkių apygardų sklindančių smogą sudarančių junginių kiekis 2009 m. vasarą pasiekė aukščiausią 165 tonų per dieną tašką, palyginti su 191 tonomis per dieną iš visų minėtų 21 apygardų naftos ir dujų šaltinių (įskaitant transportą) išmetamų teršalų. [Armendariz 2009] Taigi, vidutiniai valstijos rodikliai byloja tai, kad penkiose aktyviausiose apygardose į orą išmetamų teršalų kiekis daug didesnis už vidurkį ir todėl oro kokybė bloga.

Teksaso aplinkos kokybės komisija (TCEQ) parengė stebėsenos programą, iš dalies patvirtindama, kad iš gręžybos įrangos ir saugyklų rezervuarų prasiskverbia neįprastai daug angliavandenilių turintys garai, o kai kuriose vietovėse – didelis benzeno kiekis [Michaels 2009]. 2010 m. sausio mėn. TCEQ paskelbė vidaus memorandumą dėl savo stebėsenos programos. Kai kurios svarbiausios išvados [TCEQ 2010]:

• „Aptikta, kad viename momentiniame Devon Energy gamtinių dujų gręžinio viršūnės mėginyje trisdešimt penkių cheminių medžiagų lygis viršija deramas trumpalaikes lyginamąsias vertes, o benzeno koncentracija – 15 000 ppb.“ Šis oro mėginys, paimtas arti gręžinio viršūnės – 5 pėdų atstumu nuo šaltinio, buvo panaudotas kaip orientacinis.
• Be gręžinio viršūnėje paimtame mėginyje aptiktos benzeno koncentracijos, vienoje iš 64 stebimų vietų buvo nustatyta, kad benzeno koncentracija viršija trumpalaikį lyginamąjį sveikatos srities rodiklį – 180 ppb.
• Toksikologijos skyrius susirūpinęs dėl teritorijų, kuriose, kaip nustatyta, benzeno koncentracija viršija ilgalaikį lyginamąjį sveikatos srities rodiklį – 1,4 ppb. „Nustatyta, kad ilgalaikį lyginamąjį sveikatos srities rodiklį benzeno koncentracija viršija 21 stebimoje vietoje.“

Perkėlimo galimybės Europos sąlygomis

Teksase aptinkamos aromatinių junginių, pvz., benzeno ir ksileno, išlakos dažniausiai išmetamos gamtinių dujų spaudimo ir apdorojimo procesuose, kur sunkesnės sudedamosios dalys išleidžiamos į atmosferą. ES šių medžiagų išmetimas ribojamas teisės aktais.

Gręžybos ir išgavimo procesuose, ko gero, naudojamos tos pačios mašinos su dyzeliniais varikliais, tad ir į orą jos išmeta tuos pačius teršalus. 1 lentelėje parodytas iš gręžybai, hidrauliniam ardymui ir gręžiniams įrengti naudojamų stacionarių dyzelinių variklių į orą išmetamų teršalų kiekis, grindžiamas duomenimis apie dyzelinių variklių išmetamus teršalus [GEMIS 2010], dyzelinio kuro poreikis ir Barneto skalūnų telkinių gamtinių dujų išeiga, kurios prielaida daroma [Horwarth et al 2011].

1 lentelė. Tipiškas gręžybai, hidrauliniam ardymui ir gręžiniams įrengti naudojamų stacionarių dyzelinių variklių į orą išmetamų konkrečių teršalų kiekis

Rekomenduojama apriboti ne tik išmetamųjų teršalų veiksnius, bet ir bendrą jų poveikį, nes plėtojant skalūnų telkinį su vienu arba netgi daugiau gręžinių viename kvadratiniame kilometre keleto gręžybos aikštelių išmetami teršalai kaupsis. Reikia riboti ir stebėti plėtojant telkinį išmetamus teršalus, o vėliau, kai padaugėja surinkimo linijų, riboti ir stebėti dujų apdorojimo ir transportavimo išmetamus teršalus.

Šiuos aspektus reikėtų įtraukti į diskusijas dėl atitinkamų direktyvų, pvz., pasiūlymo dėl Europos Parlamento ir Tarybos direktyvos, kuria iš dalies keičiama Direktyva 97/68/EB dėl variklių, įrengiamų ne kelių mobiliosiose mašinose, dujinių ir kietųjų dalelių teršalų kiekio.

2.3.2. Teršalai iš sprogusių gręžinių arba po avarijų gręžybos aikštelėse

Šiaurės Amerikos patirtis

JAV patirtis rodo, kad įvyko keletas didelių gręžinių sprogimų. Dauguma jų užfiksuota
dokumentuose [Michaels 2010]. To nuorodų sąrašo ištraukos:

• 2010 m. birželio 3 d. Klirfildo apygardoje, Pensilvanijoje, sprogus gręžiniui į orą per 16 valandų ištryško ne mažiau kaip 35 000 galonų nuotekų ir gamtinių dujų.
• 2010 m. birželio mėn. sprogus dujų gręžiniui Maršalo apygardoje, Vakarų Virdžinijoje, į ligoninę pateko septyni sužeisti darbuotojai.
• 2010 m. balandžio 1 d. Atlaso gręžybos aikštelėje užsidegė ir rezervuaras, ir karjeras, kuriame buvo laikomas hidraulinio ardymo skystis. Liepsnos buvo bent 100 pėdų (33 m) aukščio ir 50 pėdų (15 m) pločio.

Visais minėtais atvejais atitinkamoms įmonėms buvo skirtos baudos. Paaiškėjo, kad šios avarijos daugiausia susijusios su netinkamomis operacijomis, kurias atliko arba neišmokyti darbuotojai, arba jos buvo atliktos netinkamais veiksmais. Be to, atrodo, kad konkrečių įmonių praktika labai skiriasi. Kitos avarijos išvardytos tolesniuose poskyriuose.

Perkėlimo galimybės Europos sąlygomis

Siekiant kuo labiau sumažinti išsiliejimo pavojų Europoje, rekomenduojama taikyti griežtas reglamentavimo nuostatas ir griežtai kontroliuoti, kaip jų laikomasi. Konkrečiai rekomenduojama Europos lygmeniu surinkti statistinius duomenis apie avarijas, išnagrinėti avarijų priežastis ir padaryti atitinkamas išvadas. Jeigu konkrečios įmonės turi itin neigiamą istoriją, galima svarstyti galimybę joms nebesuteikti žvalgymo ar gavybos teisių. Šie atvejai Europos Parlamente aptariami diskutuojant apie naftos ir dujų eksploatavimą jūroje. 2011 m. liepos mėn. Pramonės, mokslinių tyrimų ir energetikos komitete bus balsuojama dėl pranešimo savo iniciatyva šiuo klausimu.

2.4. Paviršinis ir požeminis vanduo

2.4.1. Vandens sunaudojimas

Tradiciniu būdu gręžiant gręžinio kanalą grąžto galvai atvėsinti bei sutepti ir gręžiant susidarančiam purvui pašalinti sunaudojama daug vandens. Hidraulinio ardymo procese gręžiniui stimuliuoti, kai įtrūkimams susidaryti įpurškiamas spaudimo veikiamas vanduo, vandens sunaudojama apie dešimt kartų daugiau.

Teksaso vandentvarkos tarybos pavedimu atliktas išsamus vandens poreikio Barneto skalūnų telkiniams plėtoti tyrimas [Harden 2007]. Šiame tyrime apžvelgiama literatūra, kurioje aprašomas konkretus vandens sunaudojimas: senesniems necementuotiems horizontaliems gręžiniams, kuriuose naudojama tik viena ardymo pakopa, reikėjo apie 4 MGal (~15 mln. litrų) vandens. Naujesniuose cementuotuose gręžiniuose ardymas paprastai atliekamas keletu pakopų ir iš karto keliuose pragręžimo sektoriuose. Tipiškas atstumas tarp dviejų ardymo pakopų tame pačiame horizontaliame gręžinyje yra 400–600 ft (130–200 m). Paprastai horizontalus gręžinys turi apie 3 ardymo pakopas, tačiau tai neprivaloma. Remiantis maždaug 400 gręžinių statistine analize, tipiškas vandens sunaudojimas ardymui vandeniu yra 2000–2400 gal/ft (25–30 m³/m) [Grieser 2006], o ardymui slidžiuoju vandeniu, kuris pastaruoju metu naudojamas dažniau, kai atstumas yra horizontaliosios gręžinio dalies ilgis – apie 3900 gal/ft (~42 m³/m). [Schein 2004]

Šiame 2007 m. tyrime taip pat pateikti vandens sunaudojimo Barneto skalūnų žvalgymo darbams 2010 ir 2025 m. scenarijai. Skaičiuojama, kad 2010 m. vandens poreikis – 10 000–20 000 ac-ft (12–24 mln. m³), o iki 2020 m. jis padidės iki 5 000–20 000 ac-ft (6–24 mln. m³), nelygu, kokia žvalgymo veikla bus vykdoma.

2 lentelėje išvardyti neseniai gauti duomenys apie tipiškus naujus gręžinius. Apytikriai didėjant poreikiui, atrodo, kad Barneto skalūnų telkiniuose realu tikėtis 15 000 m³ vienam gręžiniui. Remiantis šiais duomenimis, 2010 m. naujai išplėtotuose 1146 gręžiniuose (žr. 4 skyrių) 2010 m. vandens sunaudota apie 17 mlrd. litrų. Tai atitinka minėtą prognozę 2010 metams. Šį sunaudojimą reikia palyginti su visų kitų vartotojų sunaudotu kiekiu, kuris yra apie 50 mlrd. litrų [Harden 2007]. Šiam palyginimui pasitelktas vandens sunaudojimas tose apygardose, kuriose vykdyta daugiausia gręžybos (Dentono, Hudo, Džonsono, Parkerio, Taranto ir Vaiso).

2 lentelė. Vandens poreikis skalūnų dujų gavybai įvairiuose gręžiniuose (m3)

Be to, skalūnų dujoms išgauti daromuose gręžiniuose ardymą gali tekti atlikti keletą kartų per jų naudojimo laiką. Kiekvienai papildomai ardymo operacijai gali prireikti daugiau vandens negu ankstesniajai [Sumi 2008]. Kai kuriais atvejais ardymas gręžiniuose atliekamas iki 10 kartų [Ineson 2010].

2.4.2. Vandens tarša

Šiaurės Amerikos patirtis

Vanduo gali būti užterštas:

• iš atliekų ar saugyklų rezervuarų išsiliejus gręžybos šlamui – grįžtamajam skysčiui ir sūriam tirpalui, dėl kurio vanduo užteršiamas ir druskėja;
• įvykus išsiliejimams arba avarijoms vykdant veiklą paviršiuje, t. y. dėl skysčio nuotėkių, išsiliejimų iš nuotekų vamzdžių arba rezervuarų, neprofesionalaus įrangos naudojimo arba senos įrangos;
• skysčiui nutekėjus iš netinkamai sucementuotų gręžinių;
• įvykus išsiliejimams per geologinius darinius – per natūralius arba dirbtinius įtrūkimus ar kanalus.

Beje, dauguma skundų prieš hidraulinį ardymą susiję su galima požeminio vandens tarša. Iš esmės dėmesys skiriamas ne tik konkretiems išsiliejimo atvejams ir avarijoms, bet ir ardymo skysčių ar metano išsiveržimui iš gilesnių darinių.

Išsami analizė 2008 m. atlikta Garfildo apygardai Kolorade. „Kolorado naftos ir dujų apsaugos komisija“ registruoja pranešimus apie išsiliejimus naftos ir dujų gavybos veikloje. 2003 m. sausio – 2008 m. kovo mėn. laikotarpiu nurodoma iš viso 1549 išsiliejimai. [COGCC 2007; nurodyta Witter 2008] Dvidešimties procentų išsiliejimų atveju buvo užterštas vanduo. Pažymėtina, kad išsiliejimų daugėjo. Pavyzdžiui, 2003 m. Garfildo apygardoje pranešta apie penkis išsiliejimus, o 2007 m. – jau apie 55.

Tolesniame požeminio vandens taršos tyrime nurodyta: „egzistuoja tendencija, kad požeminio vandens mėginiuose per praėjusius septynerius metus daugėjo metano, pagal laiką sutampanti su didesniu Mamo įlankos telkinyje įrengtų dujų gręžinių skaičiumi. Prieš gręžybą metano rodiklis požeminiame vandenyje natūralioje aplinkoje buvo mažesnis negu 1 ppm, išskyrus biogeninio metano, būdingo tik tvenkiniams ir tėkmių dugnui, atvejus. … Metano mėginių izotopų duomenys rodo, kad dauguma didesnės metano koncentracijos pavyzdžių yra termogeninės kilmės. Tuo pat metu, kai didėjo metano koncentracija, požeminio vandens gręžiniuose daugėjo chlorido ir tai galima susieti su dujų gręžinių skaičiumi.“ [Thyne 2008] Akivaizdu, kad teritorija ir laikas aiškiai sutampa: metano koncentracija didesnė teritorijose, kuriose tankiau įrengti gręžiniai, ir ji didėjo tuo pat metu, kai daugėjo ir gręžinių.

Naujesnio [Osborne 2011] tyrimo duomenimis patvirtinama, kad šios išvados darytinos ir dėl vandeningųjų horizontų, dengiančių šiaurės rytų Pensilvanijos ir šiaurinės Niujorko valstijos dalies Marcellus bei Utikos skalūnų telkinius. Aktyvios dujų gavybos vietose vidutinė metano koncentracija geriamojo vandens gręžiniuose buvo 19,2 mg/l, maksimali koncentracija – net 64 mg/l, o tokia koncentracija jau kelia sprogimo pavojų. Foninė koncentracija panašios geologinės struktūros kaimyniniuose regionuose, kuriuose dujų gavyba nevykdoma, buvo 1,1 mg/l. [Osborn 2011]
Iš viso užregistruota daugiau kaip 1000 skundų dėl geriamojo vandens taršos. Pranešime, kuris, kaip jame teigiama, grindžiamas Pensilvanijos aplinkos apsaugos departamento duomenimis, nurodoma 1614 valstijos naftos ir dujų gavybos teisės aktų pažeidimų per Marcellus skalūnų telkinio gręžybos operacijas dvejų su puse metų laikotarpiu [PLTA 2010] ir „labai tikėtina, kad“ dviejų trečdalių pažeidimų atveju „padaryta žala aplinkai“. Kai kurie iš jų įtraukti į [Michaels 2010].

Įspūdingiausia dokumentuose užfiksuota avarija buvo gyvenamojo namo sprogimas, sukeltas gręžybos operacijų ir vėliau į namo vandens sistemą patekusio metano [ODNR 2008]. Gamtos išteklių departamento pranešime nurodyti trys veiksniai, dėl kurių sprogo namas: i) netinkamai užcementuotas gavybos vamzdis, ii) sprendimas gręžinyje atlikti hidraulinį ardymą neišsprendus netinkamo vamzdžio užcementavimo problemos, ir, svarbiausia, iii) 31 dienos laikotarpis po ardymo, kuriuo žiedinė erdvė tarp paviršiaus ir gavybos vamzdžio buvo „daugiausia izoliuota“ (cituojama pagal [Michaels 2010]).

Dažniausiai būtų galima įrodyti vandens taršą metanu ar chloridu, o įrodyti, kad pateko benzeno ar kitų ardymo skysčių, įmanoma retai. Vis dėlto 2009 m. Vajomingo aplinkos apsaugos agentūrai paėmus geriamojo vandens mėginius aptikta cheminių medžiagų, plačiai naudojamų hidrauliniam ardymui: „VIII regionas šį mėnesį paskelbė vietos gyventojų prašymu paimtų vandens mėginių Vajomingo Paviljone rezultatus – 11 iš 39 tikrintų gręžinių buvo gręžybos teršalų, o trijuose iš tų tikrintų gręžinių buvo cheminės medžiagos 2-butoksietanolio (2-BE), kuris žinomas kaip hidraulinio ardymo skysčių sudedamoji dalis, taip pat metano, dyzelino tipo organinių medžiagų ir angliavandenilių, žinomų kaip adamantanai.“ [EPA 2009]

Daugeliu atvejų įmonėms už valstijos įstatymų pažeidimus jau skirtos baudos. Pavyzdžiui, įmonė Cabot Oil & Gas iš Pensilvanijos aplinkos apsaugos departamento gavo raštą, kuriame teigiama: „Cabot leido dujoms iš žemesnių telkinių patekti į gėlą požeminį vandenį“. [Lobbins 2009]

Remiantis istoriniais Niujorko valstijos duomenimis, apskaičiuotas avarijų rodiklis – 1–2 proc. [Bishop 2010] Jis atrodo tikėtinas. Nepaisant to, minėtieji daugiau kaip 1600 pažeidimų vien Pensilvanijai priklausančioje Marcellus skalūnų telkinio dalyje byloja, kad avarijų daug daugiau, nes vertinami iki 2010 m. ten padaryti 2300 gręžinių.

Perkėlimo galimybės Europos sąlygomis

Atrodo, kad dauguma avarijų ir nuotėkių į požeminį vandenį kyla dėl netinkamo įrangos naudojimo, kurio būtų galima išvengti. JAV reglamentavimo nuostatos galioja, bet operacijų stebėsena ir priežiūra gana prasta, galbūt dėl nepakankamo valdžios institucijų biudžeto ar dėl kitų priežasčių. Todėl pagrindinė problema – ne reguliavimo trūkumas, o jo vykdymas atliekant tinkamą priežiūrą. Turi būti užtikrinta, kad geriausia patirtis būtų ne tik žinoma, bet ir visuotinai taikoma.

Be to, lieka tam tikras pavojus, kad metanas ar kitos cheminės medžiagos į požeminį vandenį prasiskverbs neaptiktais kanalais (pvz., senuose nebenaudojamuose, bet neregistruotuose netinkamai užcementuotuose gręžiniuose arba pasitvirtinus neprognozuojamam pavojui dėl žemės drebėjimų ir kt.).

2.4.3. Nuotekų šalinimas

Didelio spaudimo veikiami ardymo skysčiai įpurškiami į geologinius darinius. Panaikinus spaudimą ardymo skysčio, metano, įvairių junginių ir papildomo telkinio vandens mišinys grįžta į paviršių. Šį vandenį reikia surinkti ir tinkamai pašalinti. Pramonės šaltinių duomenimis, 20–50 proc. vandens, naudojamo hidrauliniam ardymui dujų gręžiniuose, grįžta į paviršių. Dalis šio vandens perdirbama ir naudojama ardymui būsimuose gręžiniuose. [Questerre Energy 2010] Kitų šaltinių duomenimis, į paviršių grįžta 9–35 proc. [Sumi 2008]

Šiaurės Amerikos patirtis

Atrodo, kad Šiaurės Amerikoje tinkamas nuotekų šalinimas – didelė problema. Pagrindinė problema – milžiniškas nuotekų kiekis ir netinkama nuotekų valymo įrenginių konfigūracija. Nors perdirbimas galimas, tačiau dėl jo didėtų projekto sąnaudos. Pranešama apie daugelį su netinkamu šalinimu susijusių problemų. Pavyzdžiui:

• 2010 m. rugpjūčio mėn. Pensilvanijoje įmonei Talisman Energy buvo skirta bauda už 2009 m. įvykusį išsiliejimą, per kurį į šlapynę ir Vebje įlanką, nutekančią į šaltavandenių žuvų buveinę Tiogos upę, pateko daugiau kaip 4200 galonų (~16 m³) hidraulinio ardymo nuotekų skysčio. [Talisman 2011]
• 2010 m. sausio mėn. įmonei Atlas Resources skirta bauda už aplinkosaugos įstatymų pažeidimus 13 gręžinių aikštelių pietvakarių Pensilvanijoje, JAV. Atlas Resources neįgyvendino deramų erozijos ir nuosėdų kaupimosi kontrolės priemonių ir tai buvo drumzlinų nuotekų išsiliejimo priežastis. Be to, Atlas Resources į žemę išleido dyzeliną ir hidraulinio ardymo skysčius. Atlas Resources turi daugiau kaip 250 leidimų eksploatuoti Marcellus gręžinius. [PA DEP 2010]
• Įmonei Range Resources skirta bauda už 2009 m. spalio 6 d. išsiliejusius 250 barelių (~40 m³) atskiesto hidraulinio ardymo skysčio. Išsiliejimo priežastis – lūžusi perdavimo linijos jungtis. Skystis nutekėjo į Brušo upelio intaką Haupvelo miestelyje, Pensilvanijoje. [PA DEP 2009]
• 2010 m. įmonei