Jaká jsou rizika při těžbě břidlicového plynu?0

Značnou zátěž při těžbě břidlicového plynu představují chemikálie, které těžařské firmy používají. Jaké látky vlastně do vrtů pumpují a které sloučeniny se dostávají na povrch?

V USA se už břidlicový plyn nějakou dobu těží a souběžně s tím rostou obavy z vedlejších účinků jeho těžby. Jedná se především o obavu ze znečištění životního prostředí. V Česku se zatím uvažuje jen o průzkumu, nicméně se zdá, že už vznikl značný odpor i proti samotnému bádání.

 „Riziková místa těžby jsou na povrchu i v podzemí.“

Podíváme-li se například na stránky Stop HF uvidíme, že se již vytvořilo organizované hnutí, jehož členy jsou nejen obce budoucí těžbou potenciálně zasažené, ale i řada lidí, kterých se to přímo nedotýká. Zatím to vypadá tak, že hlavní obavy se týkají rizika kontaminace zásob pitné vody chemikáliemi používanými při hydraulickém štěpení. Objevují se však i obavy z hluku při těžbě a z velkého dopravního zatížení.

Pokusím se proto v tomto dílu najít odpovědět na otázku s jakými riziky je těžba plynu z břidlic spojena a jak jsou ta rizika velká. Většina údajů je ovšem převzata z amerických zdrojů, u nás může být závažnost rizik trochu odlišná.

Kdo si pozorně přečetl minulý článek o metodách těžby,  mohl nabýt dojmu, že se jedná o docela propracovaný systém, který by měl zajistit téměř dokonalé oddělení kapalin ve vrtu od podzemních zásob vody umístěných v podstatně menších hloubkách. Jak ale inženýři říkají, zcela bezpečný technologický proces neexistuje. Zvlášt, když se na něm podílí tolik lidí a to podstatné se odehrává v hloubkách, do kterých nevidíme.

Podrobně se možnými problémy zabývá ve své přednášce „Facts on fracking“ známý odborník na tuto problematiku Dr. Ingraffea. Mnoho informací lze najít také v článku The truth about fracking,  Scientific American; Nov2011, Vol. 305 Issue 5, p80-85, který je snad k dispozici i v českém vydání. Ohromné množství informací je také v EPA Hydraulic Fracturing Study Plan November 2011.

Rizikové jsou chemikálie, které se při těžbě dostávají na povrch. Foto: Wikipedie.com

Riziková místa těžby

1. Na povrchu

• Na místo, kde se bude vrtat, je třeba dopravit potřebné zařízení, vodu, písek a chemické přísady. Nákladní auta jsou hlučná a mohou ohrozit lidi na silnici. S dopravou souvisí i riziko havárií spojených s únikem dopravovaných kapalin a pochopitelně emise z nafty používané jako palivo.
• Při vrtání a pro pohon vysokotlakých pump se používají silné dieslové motory (řádově MW výkonu) , které produkují emise a jsou dost hlučné. Uniknout kapaliny mohou při jejich ředění a směšování a také při zpětném odčerpávání z vrtu.
• Použitou vodu s přísadami, které se v hloubce rozpustily je nutné vyčistit. Teprve poté je možné ji vypustit do odpadu či řeky.

Doprava zatěžuje okolí vrtu. Foto: Wikipedie.com

2. V hloubce

• Při vrtání skrz akvifery či aquifery (vrstvy s podzemní vodou) mohou těžaři kontaminovat podzemní vody vrtnou suspenzí. Z tohoto důvodu se v této fázi k vynášení odvrtaného materiálu používá pouze stlačený vzduch. Po zavedení a zabetonování ocelových trubek do vrtu by už neměly pronikat látky z vrtu na povrch. Ukazuje se však, že vrstva cementu (zhruba 2-3 cm silná) okolo trubky někdy není souvislá, mohla být ve fázi tvrdnutí cementu narušena například vodou nebo plynem pronikajícím z hlubších vrstev. Jsou dokumentovány případy průniku plynu a dalších látek z podzemí tímto mechanismem.
• Existuje také určité (velmi malé) riziko, že hydraulické štěpení vytvoří spojení s již existujícími trhlinami, které vedou na povrch a tím se mohou látky z vrtu dostat až na povrch. V tomto případě i dost daleko od místa vrtu. Toto riziko je větší v místech, kde existují staré opuštěné a nezacementované vrty (což je případ Pensylvánie, kde se ropa těžila už v 19.století). Podle názoru Dr. Ingraffea je však podstatně větší riziko havárie spojené s únikem škodlivých látek na povrchu než v hloubce.
• Těží se na velkých plochách a je tedy třeba postavit mnoho těžních věží. Těžaři potřebují také ohromné množství vody a přídavných chemikálií.
• Jedná se o relativně novou technologii. Nové je právě spojení dlouhých šikmých vrtů, založení více vrtů z jednoho místa, a hydraulické štěpení. Každá z těchto technologií se již dost dlouho používá, ale problém může být jejich spojení. Kvůli délce vodorovných úseků vrtu to vyžaduje ohromné množství vody, vysoké tlaky a použití přísad, které snižují tření. I když bude pravděpodobnost havárie u jednoho vrtu velmi malá, kvůli množství vrtů může být ohrožení pro obyvatele v oblastech těžby neakceptovatelné. Přirovnejme to k autohavárii. Ze statistik vyplývá, že za rok je při nehodách zraněno necelých 0,5 % lidí, kteří na silnicích jezdí. Máte tedy 99,5% pravděpodobnost, že se vám při ježdění autem po celý rok nic nestane. Jenže je aut přes 6 milionů, znamená to, že každý rok je při nehodách zraněno 28 tisíc osob. Ve výše zmíněné přednášce je odhad, že současná pravděpodobnost nějaké havárie, spojené s únikem použitých kapalin, je větší, než oněch 0,5 %, zmíněných jako příklad.

Výše rizika záleží pochopitelně na tom, co unikne a v jaké koncentraci. Rozumně spolehlivý odhad rizika je asi nejsložitější problém při používání této technologie těžby. Seznam chemických látek, které byly někdy použity při tomto způsobu těžby, je totiž docela rozsáhlý. Navíc není mnohdy jasné, které látky firmy používají. Odvolávají se na to, že se jedná o proprietární směsi a jejich složení je obchodním tajemstvím.

Jaké chemikálie se k těžbě používají

Lze však říci, že situace se v této oblasti zlepšuje. Americká EPA (Agentura na ochranu životního prostředí) se totiž začíná tomuto problému více věnovat. Nejčastěji používané chemikálie ani typické složení směsi pro hydraulické štěpení nebudí velké obavy, vzhledem k povaze látek a koncentracím, ve kterých jsou přítomny v roztoku do země pumpovaném. Jako chemik jsem celý život zacházel s mnohem riskantnějšími chemikáliemi. Znatelně větší riziko, než jejich čerpání do země, ale představuje jejich přeprava v koncentrovaném stavu a velkém množství po silnicích. Existuje ale šance, že problematické směsi lze nahradit jinými. Je ovšem třeba je vyzkoušet, což vyžaduje čas a peníze.

Složení kapaliny pro hydraulické štěpení (Stop HF)

• Podíváme-li se na složení blíže, vidíme, že  99,5 % tvoří voda a takzvaný „propant“. Tedy materiál, udržující trhliny otevřené. Obvykle jsou to zrnka písku nebo uměle připravený oxid křemičitý. To jsou látky z hlediska toxikologického zcela nezajímavé.
• Kyselina chlorovodíková představuje značné riziko, pokud je v koncentrované formě (např. při havárii cisterny, která ji převáží), ale v koncentraci 0,12 % je už celkem neškodná. V žaludku člověka je přítomna v koncentraci přibližně 0,5%. Nepříjemné ovšem je, že může z horniny extrahovat těžké kovy, které pak kontaminují vodu čerpanou zpět.
• Polyakrylamid je vcelku netoxický. Problém může nastat, kdyby došlo k jeho depolymerizaci. Zatím se ale zdá, že je to v podmínkách, panujících ve vrtu, spíš nepravděpodobné. Monomerní akrylamid je karcinogenní (je například významnou škodlivou složkou cigaretového kouře).
• Etylénglykol je toxický. Před časem se vyskytla aféra kvůli jeho přidávání do vína, ale v té koncentraci zřejmě pro přírodu není nebezpečný. Větší množství se jej pravděpodobně dostane do přírody z automobilových chladičů a ostřikovačů.
• N,N-dimetylformamid je toxický, podezřelý karcinogen. Překvapilo mne, že se používá jako inhibitor koroze. Spíš slouží jako rozpouštědlo a tohle použití není zmíněno například ani v dosti podrobném přehledu IPCS. Při trošce snahy by se zřejmě dala použít jiná chemikálie.
• Glutaraldehyd se používá jako silný desinfekční prostředek ve zdravotnictví a je dost toxický.
• Ostatní látky, uvedené v tabulce, jsou v malých koncentracích zcela neškodné.

Ještě větší problém přinášejí látky, které ze země při těžbě vycházejí. Po štěpení je totiž třeba kapalinu opět odčerpat a nějak zlikvidovat či přečistit pro další použití. Udává se, že bezprostředně po skončení tlakové fáze štěpení se nahoru vrátí asi 10 % kapaliny, asi 70 % kapaliny se vrací postupně a je smíchaná s vodou, která je přítomná ve vrstvě břidlice a je obohacena o rozpustné látky zde přítomné.

Látky, rozpuštěné ve vodě z vrtu

• Jedná se především o chlorid sodný a další soli, to tvoří největší část což je dáno tím, že břidlice se usazovaly převážně na dně oceánu.
• Dále jsou přítomny uhlovodíky a další organické látky, některé dosti jedovaté (benzen nebo polycyklické aromatické uhlovodíky).
• Častá bývá přítomnost oxidu uhličitého, dusíku, sirovodíku a také hélia produkovaného radioaktivním rozpadem.
• Mohou tam být i různé těžké kovy jako olovo, rtuť či arzén a radioaktivní prvky jako uran a thorium a produkty jejich přeměny. Kvůli vysokému tlaku, teplotě pod zemí a dlouhému setrvání vody může být obohacena výše uvedenými látkami.

Těžit nebo netěžit v České republice?

Z výše uvedeného přehledu je vidět, že hydraulické štěpení není tak bezproblémová technologie, jak by se mohlo zdát po shlédnutí některých propagačních videí o těžbě. Mnoho potenciálních problémů se dá řešit, ale je třeba s riziky a chybami počítat.

Na druhou stranu je třeba říci, že rizika zřejmě nejsou větší, než u jiných způsobů těžby energetických surovin. Troufnu si říci, že například těžba uranu loužením kyselinou je asi z hlediska kontaminace zdrojů podzemní vody riskantnější. Také povrchová těžba uhlí s jeho následným spalováním představuje větší zátěž pro životní prostředí.  Zda těžit nebo netěžit je v této chvíli obtížné rozhodnutí, protože zatím není dostatek informací o míře rizika. Velký problém je také to, že zatím nejsou k dispozici přesnější právní normy a předpisy, které by použití těchto nových technologií upravovaly.  Z tohoto pohledu je možná dvouleté moratorium na průzkum , které před několika týdny navrhla vláda, rozumné. Myslím ale, že by bylo škoda tento způsob těžby zcela zavrhnout. Pokud neotevřeme další území pro těžbu uhlí nebo nepostavíme nové jaderné elektrárny, tak zemní plyn budeme ještě nějakou dobu potřebovat. Jeho dovoz z Ruska není příliš ideální. Dobrá zpráva nicméně je, že pokud země jako USA, Kanada a v Evropě třeba Polsko budou břidlicový plyn těžit ve znatelném množství, sníží se zřejmě jeho cena. A z toho může Česká republika profitovat, i když jej přímo těžit nebudeme.

Autor: Redakce Nazeleno.cz

Více článků od autora